Apgūstiet 11. klases ķīmiju

Vielas celtniecības bloki ir atomi, kas savienojas, veidojot molekulas vai savienojumus. Ir svarīgi zināt atoma daļas, kas ir joni un izotopi un kā atomi savienojas.

Atomus veido trīs komponenti:

• protoni - pozitīvs elektriskais lādiņš
• neitroni - bez elektrības lādiņa
• elektroni - negatīvs elektriskais lādiņš

Protoni un neitroni veido katra atoma kodolu vai centru. Elektroni riņķo pa kodolu. Tātad katra atoma kodolam ir tīrs pozitīvs lādiņš, savukārt atoma ārējai daļai ir tīrs negatīvs lādiņš. Ķīmiskās reakcijās atomi zaudē, iegūst vai dalās ar elektroniem. Kodols nepiedalās parastajās ķīmiskajās reakcijās, lai gan kodola sabrukšana un kodolreakcijas var izraisīt izmaiņas atoma kodolā.

Protonu skaits atomā nosaka, kurš elements tas ir. Katram elementam ir viens vai divi burti simbolu ko izmanto, lai identificētu to ķīmiskajās formulās un reakcijās. Hēlija simbols ir Viņš. Atoms ar diviem protoniem ir hēlija atoms neatkarīgi no tā, cik neitronu vai elektronu tam ir. Atomam var būt vienāds protonu, neitronu un elektronu skaits, vai arī neitronu un / vai elektronu skaits var atšķirties no protonu skaita.

Atomi, kuriem ir tīrs pozitīvs vai negatīvs elektriskais lādiņš, ir joni. Piemēram, ja hēlija atoms zaudē divus elektronus, tā neto lādiņš būtu +2, kas būtu He²⁺.

Neitronu skaita mainība atomā nosaka, kurš izotops no kāda elementa tas ir. Atomus var uzrakstīt ar kodolu simboliem, lai identificētu to izotopu, kur ir nukleonu (protonu un neitronu) skaits. ir uzskaitīts iepriekš un pa kreisi no elementa simbola, ar protonu skaitu zemāk un pa kreisi no simbolu. Piemēram, trīs ūdeņraža izotopi ir:

¹₁H, ²₁H, ³₁H

Tā kā jūs zināt, ka protonu skaits nekad nemainās kāda elementa atomā, izotopus parasti raksta, izmantojot elementa simbolu un nukleonu skaitu. Piemēram, jūs varētu rakstīt H-1, H-2 un H-3 trim ūdeņraža izotopiem vai U-236 un U-238 diviem kopīgiem urāna izotopiem.

atomu skaitlis atoma identificē tā elementu un protonu skaitu. atomsvars ir protonu skaits plus neitronu skaits elementā (jo elektronu masa ir tik maza, salīdzinot ar protoniem un neitroniem, ka to būtībā neskaita). Atoma svaru dažreiz sauc par atoma masu vai atoma masas numuru. Hēlija atomu skaits ir 2. Hēlija atomsvars ir 4. Ņemiet vērā, ka periodiskā tabulas elementa atomu masa nav vesels skaitlis. Piemēram, hēlija atomu masa ir norādīta nevis 4, bet 4,003. Tas notiek tāpēc, ka periodiskā tabula atspoguļo elementa izotopu dabisko daudzumu. Ķīmijas aprēķinos izmantojat periodiskajā tabulā norādīto atomu masu, pieņemot, ka elementa paraugs atspoguļo šī elementa izotopu dabisko diapazonu.

Atomi mijiedarbojas viens ar otru, bieži veidojot ķīmiskas saites ar otru. Kad divi vai vairāki atomi ir saistīti viens ar otru, tie veido molekulu. Molekulā var būt vienkārša, piemēram, H₂vai sarežģītākas, piemēram, C₆H₁₂O₆. Parakstītāji norāda katra veida atomu skaitu molekulā. Pirmais piemērs apraksta molekulu, ko veido divi ūdeņraža atomi. Otrais piemērs apraksta molekulu, ko veido 6 oglekļa atomi, 12 ūdeņraža atomi un 6 skābekļa atomi. Kaut arī jūs varētu rakstīt atomus jebkurā secībā, parasti ir vispirms rakstīt pozitīvi lādētu molekulu pagātni, pēc tam negatīvi lādētu molekulu daļu. Tātad, par nātrija hlorīdu raksta NaCl, nevis ClNa.

Periodiskā tabula ir svarīgs līdzeklis ķīmijā. Šajās piezīmēs tiek apskatīta periodiskā tabula, kā tā tiek organizēta, un periodiskās tabulas tendences.

1869. gadā Dmitrijs Mendelejevs sakārtoja ķīmiskos elementus periodiskajā tabulā, līdzīgi kā mūsdienās, izņemot viņa elementus tika pasūtīti atbilstoši pieaugošajam atomu svaram, savukārt mūsdienu tabulu organizē, palielinot atomu svaru numuru. Elementu organizēšanas veids ļauj redzēt elementu īpašību tendences un paredzēt elementu izturēšanos ķīmiskās reakcijās.

Tiek izsauktas rindas (pārvietojas pa kreisi uz labo pusi) periodi. Perioda elementiem ir vienāds augstākais neizlietotā elektrona enerģijas līmenis. Vienam enerģijas līmenim ir vairāk apakšlīmeņu, jo palielinās atomu lielums, tāpēc periodos, kas atrodas zemāk tabulā, ir vairāk elementu.

Kolonnas (pārvietojas no augšas uz leju) veido elementa pamatu grupas. Elementiem grupās ir vienāds skaits valences elektronu vai ārējā elektronu apvalka izvietojuma, kas grupas elementiem piešķir vairākas kopīgas īpašības. Elementu grupu piemēri ir sārmu metāli un cēlgāzes.

Periodiskās tabulas organizācija ļauj īsumā redzēt elementu īpašību tendences. Svarīgās tendences attiecas uz atoma rādiusu, jonizācijas enerģiju, elektronegativitāti un elektronu afinitāti.

• Atomu rādiuss
  Atoma rādiuss atspoguļo atoma lielumu. Atoma rādiuss samazinās pārvietošanās no kreisās uz labo pusi visā periodā un palielina pārvietošanos no augšas uz leju uz leju elementu grupa. Lai gan jūs varētu domāt, ka atomi vienkārši kļūs lielāki, jo tie iegūs vairāk elektronu, elektroni paliek apvalkā, savukārt pieaugošais protonu skaits apvalkus pievilina tuvāk kodolam. Virzoties pa grupu, elektroni tiek atrasti tālāk no kodola jaunos enerģijas apvalkos, tāpēc kopējais atoma lielums palielinās.
• Jonizācijas enerģija
  Jonizācijas enerģija ir enerģijas daudzums, kas vajadzīgs elektrona noņemšanai no jonu vai atomu gāzes stāvoklī. Jonizācijas enerģija palielina pārvietošanos no kreisās uz labo pusi visā periodā un samazinās pārvietošanās no augšas uz leju nosaka grupu.
• Elektronegativitāte
  Elektronegativitāte ir mērs tam, cik viegli atoms veido ķīmisku saiti. Jo augstāka ir elektronegativitāte, jo lielāka pievilcība elektronu saistīšanai. Elektronegativitāte samazinās pārvietošanās pa elementu grupu lejup. Elementi periodiskās tabulas kreisajā pusē mēdz būt elektropozitīvi vai, visticamāk, ziedot elektronu, nekā pieņemt.
• Elektronu afinitāte
  Elektronu afinitāte atspoguļo to, cik viegli atoms pieņems elektronu. Elektronu afinitāte mainās atkarībā no elementu grupas. Cēlgāzēm ir elektronu afinitātes tuvu nullei, jo tās ir piepildījušas elektronu apvalkus. Halogēniem ir augsta elektronu afinitāte, jo, pievienojot elektronu, atoms iegūst pilnīgi piepildītu elektronu apvalku.

Ķīmiskās saites ir viegli saprotami, ja paturat prātā šādas atomu un elektronu īpašības:

• Atomi meklē visstabilāko konfigurāciju.
• Okteta noteikums nosaka, ka visstabilākie būs atomi, kuru ārējā orbitālē ir 8 elektroni.
• Atomi var dalīties, dot vai ņemt citu atomu elektronus. Tās ir ķīmisko saišu formas.
• Saites notiek starp atomu valences elektroniem, nevis iekšējiem elektroniem.

Divi galvenie ķīmisko saišu veidi ir jonu un kovalentās saites, taču jums jāzina vairāki savienošanas veidi:

• Jonu saites
  Jonu saites veidojas, kad viens atoms ņem elektronu no cita atoma. Piemērs: NaCl veidojas ar jonu saiti, kurā nātrijs savu valences elektronu ziedo hloram. Hlors ir halogēns. Visiem halogēniem ir 7 valences elektroni, un, lai iegūtu stabilu oktetti, ir nepieciešami vēl viens. Nātrijs ir sārmu metāls. Visiem sārmu metāliem ir 1 valences elektrons, kuru tie viegli ziedo, lai izveidotu saiti.
• Kovalentās obligācijas
  Kovalentās saites veidojas, kad atomi dalās ar elektroniem. Tiešām, galvenā atšķirība ir jonu saišu elektroni, kas ir vairāk saistīti ar vienu atomu kodols vai otrs, kuru elektroni kovalentā saitē aptuveni tikpat iespējams aprobē vienu kodolu kā citi. Ja elektrons ir vairāk saistīts ar vienu atomu nekā otrs, a polārā kovalentā saite var veidoties. Piemērs: Kovalentās saites veidojas starp ūdeņradi un skābekli ūdenī, H₂O.
• Metāliskā obligācija
  Kad abi atomi ir metāli, veidojas metāla saite. Metāla atšķirība ir tāda, ka elektroni varētu būt jebkura metāla atomi, nevis tikai divi atomi savienojumā. Piemērs: Tīro elementāro metālu, piemēram, zelta vai alumīnija, vai sakausējumu, piemēram, misiņa vai bronzas, paraugos redzamas metāliskās saites.

Jums varētu rasties jautājums, kā jūs varat noteikt, vai saite ir joniska vai kovalenta. Jūs varat apskatīt elementu izvietojumu periodiskajā tabulā vai elementu tabulā elektronegativitātes prognozēt, kāda veida saite veidojas. Ja elektronegatīvās vērtības ļoti atšķiras viena no otras, veidosies jonu saite. Parasti katjons ir metāls, un anjons nav metāls. Ja abi elementi ir metāli, sagaidāms, ka veidosies metāla saite. Ja elektronegativitātes vērtības ir līdzīgas, sagaidāms, ka veidosies kovalenta saite. Obligācijas starp diviem nemetāliem ir kovalentās obligācijas. Starp elementiem, kuriem ir starpposma atšķirības starp elektronegativitātes vērtībām, veidojas polārās kovalentās saites.

Lai ķīmiķi un citi zinātnieki sazinātos savā starpā, Starptautiskā tīras un lietišķās ķīmijas savienība jeb IUPAC ir vienojusies par nomenklatūras vai nosaukuma sistēmu. Jūs dzirdēsit ķimikālijas, ko sauc par to vispārpieņemtajiem nosaukumiem (piemēram, sāls, cukurs un cepamais sodas), bet laboratorijā jūs lietotu sistemātiskus nosaukumus (piemēram, nātrija hlorīds, saharoze un nātrija bikarbonāts). Šeit ir pārskats par dažiem galvenajiem punktiem nomenklatūrā.

Savienojumus var veidot tikai no diviem elementiem (bināriem savienojumiem) vai no vairāk nekā diviem elementiem. Bināru savienojumu nosaukšanai tiek piemēroti daži noteikumi:

• Ja viens no elementiem ir metāls, tas tiek nosaukts pirmais.
• Daži metāli var veidot vairāk nekā vienu pozitīvu jonu. Parasti jonu lādiņu norāda ar romiešu cipariem. Piemēram, FeCl₂ ir dzelzs (II) hlorīds.
• Ja otrais elements nav metāls, savienojuma nosaukums ir metāla nosaukums, kam seko nemetāla nosaukuma kāts (saīsinājums), kam seko "ide". Piemēram, NaCl tiek nosaukts par nātrija hlorīdu.
• Savienojumiem, kas sastāv no diviem nemetāliem, vispirms tiek nosaukts elektropozitīvāks elements. Tiek nosaukts otrā elementa kāts, kam seko "ide". Kā piemēru var minēt HCl, kas ir ūdeņraža hlorīds.

Papildus noteikumiem par bināru savienojumu nosaukšanu, jonu savienojumiem ir arī papildu nosaukšanas konvencijas:

• Daži poliatomiskie anjoni satur skābekli. Ja elements veido divus oksianionus, viens ar mazāk skābekļa beidzas iekšā, bet otrs ar vairāk skābekļa savienojumiem beidzas iekšā. Piemēram:
  NĒ^2- ir nitrīts
  NĒ^3- ir nitrāts