Дәріс №1 Атом-молекулалық ілім негізі
жүктеу/скачать 168,35 Kb.
|
1869614765235 Лекция ядр. физ. 2
| Молекула – заттың химиялық қасиетін сақтап тұратын ең кіші бөлшегі. Атом – химиялық элементтің ең кіші бөлшегі. Әрбір химиялық элементке белгілі бір атомның жиынтығы сәйкес келеді. Атомдар бір-бірімен бірігіп байланысып молекула түзеді. Қазіргі анықтамасы: атом – оң зарядталған атом ядросынан және теріс зарядталған электрондардан тұратын электронейтрал бөлшек. Протондар мен нейтрондардың ортақ атауы нуклондар. Жалпы алғандағы атом электрлік бейтарап болғандықтан, электрондардың қосынды заряды ядро зарядына тең болуы керек. Элементтің реттік нөмірі атом ядросының зарядына тең және ядродағы протон санына тең және атомдағы электрон санына тең. Ядро массасы (және атом массасы да) протон (Z) саны мен нейтрон (N) санының қосындысымен анықталады. Бұл қосындыны атомның массалық саны (A) деп атайды A=Z+N.
Элемент – белгілі бір атомның түрі. Бірдей атомдардан тұратын заттар жай заттарға жатады: Ғе, О2, Н2. Бір элементтің бірнеше жай заттар түзуін аллотропиялық құбылыс дейді. Көміртектің аллотроптық түрі: алмас, графит, карбин және фулерен; оттектікі – мелекулалық оттек О2 пен озон О3. Ядро зарядтары (Z) бірдей, ал массалық саны (A) әртүрлі болатын атомдарды изотоптар деп атайды. Сутек элементінің үш изотопы бар: протий - Н, дейтерий - Н немесе D, тритий - Н немесе Т. Ядро зарядтары (Z) әртүрлі болатын, ал массалык саны (A) бірдей атомдарды изобаралар деп атайды. Ar; K; Ca. Молекулалары әртүрлі элементтің атомдарынан тұратын заттарды – күрделі заттар дейді: CuO, H2SO4. Күрделі заттарға барлық оксидтер, қышқылдар, негіздер, тұздар және толып жатқан органикалық қосылыстар жатады. Иондар – зарядталған бөлшектер: оң зарядталғанды катиондар және теріс зарядталғанды аниондар дейді. Атомның ең маңызды көрсеткіштерінің бірі оның массасы. 1961 жылы халықаралық келісім бойынша массаның атомдық бірлігі ретінде атомдық массасы 12-ге тең көміртек изотопы массасының 1/12 бөлігі қабылданды. Көміртек (С-12) атомы массасының 1/12 бөлігі массасының атомдық бірлігі (м.а.б) деп аталады. 1 массаның атомдық бірлігі (1 м.а.б.) 1,66∙10-27 кг тең. Ar(O) = 26,60∙10-27 / 1,66∙10-27 = 16; Ar(H) = 1,67∙10-27 / 1,66∙10-27 = 1. Салыстырмалы атомдық масса дегеніміз сол элемент атомы массасының көміртек атомы массасыныкі 1/12 бөлігінен немесе массасының атомдық бірлігінен неше есе ауыр екенін көрсететін сан. Зат мөлшері ν – атом, молекула, иондарының құрылыс бірліктерінің санын көрсететін физикалық шама. Ол ν таңбасымен белгіленеді, өлшем бірлігі – моль. Моль дегеніміз – 0,012 кг 12С изотобындағы құрылыс бірліктеріне тең шама. Зат мөлшерінің 1 молінің массасы оның молярлық массасы деп аталады М = m/ν; өлшем бірлігі – кг/моль немесе г/моль. . Зат массасының сақталу заңы (1748 ж. М.В. Ломоносов; 1766 ж. А.Лавуазье ашты.) Реакцияға қатысқан заттардың массасы шыққан зат өнімдерінің массасына тең. Бұл заң ядролық реакцияларда қолданылмайды. 1905 жылы Эйнштейн энергия сақталу заңын ашты: . Мұндағы Е – энергия; m – масса; с – вакуумдағы жарықтың жылдамдығы, ол 2,9979∙108 м/с тең. Бұл формула бойынша энергия массалардың өзгерісі мен жарық жылдамдығының квадратының көбейтіндісіне тең. Яғни, ядролық реакцияларда массаның өзгерісі алынады: демек, ядролық өзгерістерде масса тұрақты болмайды. Зат массасының сақталу заңының мәнін былай түсіндіруге болады: реакцияға қатысқан заттардың құрамында қандай атомдар қанша мөлшерде болса, реакция нәтижесінде шыққан заттардың құрамында да сондай атомдар сонша мөлшерде болады. Химиялық реакциялар кезінде атомдар массалары өзгермейтіндіктен реакцияға қатысқан заттардың массасы тұрақты болады. Барлық химиялық реакциялар заттар массасы сақталу заңына бағынады. Заттар массасы сақталу заңының мысалы ретінде литийдің оттегі арқылы тотығу реакциясының теңдеуін келтірейік: 4Li + O2 = 2Li2O; 6,94∙4 + 15,999∙2 = 6,94∙4 + 15,999∙2; 59,758 = 59,758. Бұл теңдеуден реакцияға төрт атом литий, екі атом оттегі қатысатынын, ал реакция нәтижесінде түзелген литий оксидінің құрамында да төрт атом литий, екі атом оттегі бар екенін көруге болады. Олай болса реакцияға қатысқан заттар мен шыққан заттардың құрамындағы атомдардың түрлері мен сандары өзгермейтіндіктен реакцияласқан заттардың массасы одан түзілген заттардың массасына тең болады. 1801 жылы француз ғалымы Ж. Пруст құрам тұрақтылық заңын ашты. Алыну әдісіне қарамастан берілген қосылыстардың құрамы тұрақты болады. Аммиакты мынандай әр түрлі әдістермен алуға болады: N2 + 3H2 = 2NH3; NH4Cl + NaOH = NH3 + H2O + NaCl; NH4Cl = NH3 + HCl. Бұл реакциялар теңдеулерінен аммиак қандай әдістермен алынса да сапалық құрамы жағынан азот пен сутегіден, сандық құрамы жағынан бір атом азоттан және үш атом сутегіден тұратынын көруге болады. Сондықтан оның массасы және құрамындағы элементтердің проценттік мөлшерлері де тұрақты болады. Құрамын сақтайтын қосылыстар – дальтонидтер, ал құрамын сақтамайтын қосылыстар бертолидтер деп аталды. Еселік қатынас заңын Д. Дальтон ашты (1803 ж.). Егер екі элемент бір-бірімен бірнеше химиялық қосылыс түзсе, онда бір элемент мөлшерінің екінші элемент мөлшеріне қатынасы бүтін сандарға тең болады. Көміртегі оксидтері СО мен СО2-дегі көміртегінің 12 масса мөлшеріне келетін оттегі массаларының өзара қатынасы 16:32 = 1:2 қатынасындай болатынын аңықтау қиын емес. Еселік қатынас заңынан молекулалық қосылысқа кіретін элементтің ең кіші бөлшегі атом екеніне көз жеткізуге болады. Мысалы көміртегі (II) оксидінде оттегінің 1 атомы болса, көміртегі (IV) оксидінде оттегінің 2 атомы болады. Реакцияға қатысқан және оның нәтижесінде түзілген газдардың көлемдерін зерттей келіп француз ғалымы Гей-Люссак (1808 ж.) газдардың көлемдік қатынас заңын ашты. Реакцияға түсетін газдардың көлемдерінің түзілген газ өнімдерінің көлемдеріне қатынасы бүтін санға тең. 1 көлем сутегі мен 1 көлем хлор әрекеттесіп 2 көлем хлорсутек түзеді; екі көлем сутегі мен бір көлем оттегі әрекеттесіп 2 көлем су буын түзеді: H2 + Cl2 = 2HCl; 2H2 + O2 = 2H2O. Бойль-Мариот заңы: Тұрақты температурада берілген газ массасындағы газ қысымы мен көлемінің көбейтіндісі тұрақты шама болады: , егер . Гей-Люссак заңы: Тұрақты қысымда берілген газ массасындағы көлем абсолютті температураға тура пропорционал болады: , егер . Шарль заңы: Тұрақты көлемде берілген газ массасындағы қысым абсолютті температураға тура пропорционал болады: . Үш параметрдің арасындағы қатынас Менделеев-Клайперон теңдеуімен сипатталады: . Мұндағы Р – газ қысымы; V – газ көлемі; Т – абсолюттік температура; R – универсалды газ тұрақтысы; m – газдың мольдік саны; М – газдың молярлық массасы. Авогадро заңы: 1811 жылы итальян физигі Авогадро химиялық реакцияларға түскен газдардың көлемдерінің қатынастарын зерттеп мынадай тұжырымдама жасады: Бірдей температура мен қысымда алынған кез келген газдардың бірдей көлеміндегі молекула сандары бірдей болады. Заңнан шығатын салдар: 1) Кез келген газдың 1 молі қалыпты жағдайда бірдей көлем алады. V = 22,4 дм3/моль. 2) Қалыпты жағдайда 1 моль газдың тұрақты көлеміндегі бөлшектердің саны Авогадро тұрақтысымен сипатталады: NA = 6,02·1023 моль-1. Эквивалент дегеніміз – реакция кезінде орнын баса алатын, қосып алатын, бөліп шығаратын бір сутек ионының немесе тотығу-тотықсыздану реакциясы кезіндегі бір электрон эквивалентіне тең заттың бөлшегі. Йодты сутекте HI сутегінің 1 молімен қосылып тұрғандықтан йодтың эквиваленті 1 мольге, күкіртті сутекте H2S cутегінің екі молімен қосылып тұрғандықтан күкірттің эквиваленті 1/2 мольге, аммиакта NH3 сутегінің үш молімен қосылып тұрғандықтан азоттың зквиваленті 1/3 мольге, силанда SiH4 сутегінің төрт молімен қосылып тұрғандықтан кремнийдің эквиваленті 1/4 мольгетең болады. Эквиваленттер заңы: реакцияға түсетін заттардың массасы олардың эквиваленттеріне тура пропорционал болады. . Егер әрекеттесуші заттар газ түрінде болса, онда эквиваленттер заңы былай өрнектеледі: . Мұндағы VА мен VВ – әрекеттесуші газдың көлемі. Химиялық қосылыстың эквиваленті деп оның сутегінің немесе басқа заттың 1 эквивалентімен қалдықсыз әрекеттесетін мөлшерін айтады. Заттың эквивалентін анықтау үшін химиялық реакция құрып, оның молекулалық массасын әрекеттесуші заттың эквивалент санына бөлу керек. Алмасу реакциясына қатысатын негіздер мен қышқылдардың эквиваленттік массаларын олардың молярлық массаларын реакция кезінде жоғалтатын гидроксид немесе сутегінің иондарының сандарына бөлу арқылы табады: NaOH + H2SO4 = NaHSO4 + H2O; NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O, жүктеу/скачать 168,35 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|