Основні терміни хімії

Елемент. Хімічний елемент — це сукупність однорідних атомів,які мають однаковий заряд ядра. Всі елементи мають ізотопи. Атоми ізотопів відрізняються один від одного атомними масами, тому атомна маса елемента - дрібне число.

Атом. Атом — це найменша частинка хімічного елемента, яка зберігає всі його хімічні властивості. Атом походить від грецького «атомос»,що означає “неподільний”. Але треба диференціювати: коли мова йдеться про неподільність атома, то мають на увазі неподільний в хімічному відношенні, а не фізичному. При хімічних реакціях атоми залишаються майже незмінними, якщо не враховувати деяку деформацію зовнішніх енергетичних рівнів. Фізично атом подільна частинка, в якому вирізняють електрони і ядро. В свою чергу ядро теж складна частинка і фізично поділяється на протони і нейтрони. Розклад ядра називається ядерною реакцією.

Атом як і будь-яка матеріальна частинка, має три основні параметри: масу, об'єм та електростатичний заряд. За розмірами атом мікроскопічна частинка, тому і його маса занадто мала величина. Її можна обчислити, поділивши відносну атомну масу елемента на число Авогадро.

m= A/N (1.1)

Наприклад, абсолютна маса атома водню становить:

Якщо уявити, що атом — куля, яка вписана в куб об'ємом V, то, виходячи з густини елемента, можна обчислити його об'єм. Наприклад, для міді він становить 8,93 г/см³, а відносна атомна маса міді А° — 63,46, тоді об'єм одного моля атомів міді дорівнює 63,46/8,93 = 7,10 см³, а об'єм одного атома міді дорівнює 7,10 / 6,02-10²³ = 1,178-10²³см³. Виходячи з об'єму атома, можна обчислити діаметр і радіус, які становлять відповідно 2,28*10^-8 см і1,14*10^-8см.

Відносна атомна маса А°. Відносна атомна маса або просто атомна маса — це маса одного моля атомів, тобто маса, яка складається з числа Авогадро, 6,02 * 10²³ атомів. Вона виражається в атомних одиницях маси, яка дорівнює 1/12 маси атома ізотопа вуглецю ₁₂С. Ізотопа вуглецю ₁₂С у природі значно більше, ніж інших ізотопів. Атомні маси обчислені для всіх хімічних елементів і внесені в таблицю Періодичної системи Д.І. Менделєєва.

Хімічна сполука. Хімічна сполука — це сукупність певним чином пов'язаних між собою атомів. Найменшою структурною одиницею

будь-якої сполуки є молекула, макромолекула, іон або радикал.

Молекула. Молекула — це найменша частинка хімічної сполуки. Молекули складаються з атомів однотипних або різнотипних елементів.

Молекули, які складаються з атомів однотипних елементів, утворюють клас простих сполук, а ті молекули, які складаються з атомів різнотипних елементів, утворюють клас складних сполук. Молекула володіє тими ж самими властивостями, що і хімічна сполука. Молекула як матеріальна частка характеризується трьома параметрами: масою, розмірами, електростатичним зарядом. За розмірами молекула, як і атом, мікроскопічна частинка, тому її абсолютна маса незначна. На практиці використовують не абсолютну, а відносну молекулярну масу, тобто масу одного моля молекул хімічної сполуки, яка складається з відносних атомних мас елементів. Електростатично молекула електронейтральна частинка.

Моль. Моль — це одиниця вимірювання хімічних сполук. Він є сьомою основною одиницею у світовій системі одиниць SI. Один моль вміщує таку кілъкість часток (атомів, іонів, молекул), які за масою дорівнюють 12 г ізотопу вуглецю _І2С. Таким чином, один моль вміщує в собі 6,02 * 10²³ атомів, або іонів, або молекул. Відносно такої простої сполуки як водень моль можна інтерпретувати так: якщо мова йдеться про молекулярний водень, то вживають термін «моль молекул водню»; а коли мова йдеться про іонізований водень (плазму), то вживають термін «моль іонів водню», нарешті, коли мова йдеться про атомарний водень, то вживають термін «моль атомів водню».Якщо відома молярна маса хімічної сполуки М_р, і її абсолютна маса m, то можна обчислити скільки це становить молів n: n = m/М_р. Наприклад, якій кількості молів відповідають 20 г сірчаної кислоти? Молярна маса сірчаної кислоти становить 98 г/моль, звідкіля кількість молів

n = 20/98 = 0,2 моля.

Молярний об'єм.. Це об'єм, який займає при н. у. один моль речовини в газоподібному або рідкому стані. Це величина стала і становить 22,4 л.

Молярна маса. Молярна маса М_{речовини} дорівнює відношенню маси (m) речовини до її кількості n, тобто це частка від поділу абсолютної маси речовини на число молів: М_р. = m/n. Одиницею в SI є кг/моль або г/моль. Наприклад, М_HCl = 36,461 г/моль.

Хімічний еквівалент. Визначення еквівалента можна дати як з боку абсолютної маси речовини, яка приймає участь у хімічній реакції, так і виходячи з поняття моль. По друге, треба обов'язково визначити речовину,: яка приймається за еталон маси або за еталон молів.

Прийнято за еталон брати масу або моль водню, а, також кисню. За еталон маси водню береться 1 г (0,5 моля), або 8 г (0,25 моля) кисню. Таким чином, хімічний еквівалент будь-якої сполуки - це кількість речовини в грамах, яка здатна при хімічних реакціях приєднати або витіснити 1 г водню або 8 г кисню. Відносно молів, які беруть участь у хімічній реакції, можна дати таке визначення хімічного еквівалента: кількість речовини в молях, яка здатна при хімічних реакціях приєднати або витіснити 0,5 моля або 0,25 молів кисню.

Молярна маса еквівалента. Молярна маса еквівалента М_{еквівалента} є відношення молярної маси (М_{речовини}) до ефективної валентності сполуки (z), яка визначається кількістю атомів водню в молекулі кислоти, здатних до дисоціації або кількістю іонів гідроксила в молекулі гідроксида; або добутком з валентності металу на його кількість в молекулі солі:

М_{еквівалента} = М_{речовини} / z. (1.2.)

Приклад. Молярна маса сірчаної кислоти Н₂SO₄ становить 98 г/моль (М_H2SO4= 98 г/моль), тобто один моль молекул сірчаної кислоти має масу 98 г. Молярна маса еквівалента відповідно дорівнює: М_екв. = 98/2 = 49 г/моль, яка відповідає 0,5 моля сірчаної кислоти. Переходячи до абсолютної маси, можна говорити, що за 1 еквівалент сірчаної кислоти прийнято 49 г. Це та абсолютна маса сірчаної кислоти, яка здатна при хімічних реакціях приєднати або витіснити 1 г (0,5 моля) водню, або 8 г (0,25 моля) кисню. Другий приклад. Молярна, маса соляної кислоти НСІ становить 38,481 г/моль (М_НС1 = 36 г/моль), а молярна маса еквівалента становить М_{еквівалента} =36,461/1= 36,461 г/моль. Оскільки соляна кислота одноосновна (ефективна валентність дорівнює 1), то молярна маса соляної кислоти і її молярна маса еквівалента мають однакове числове значення. Порівнюючи два наведених приклади, можна говорити, що у першому випадку, щоб витіснити або приєднати при хімічній реакції 1 г (0,5 моля) водню або 8 г (0,2 моля) кисню витрачається 49 г (0,5 моля) сірчаної кислоти, а у другому прикладі — 36,461 г (1 моль) соляної кислоти.

Молярна маса еквівалента широко використовується в аналітичній хімії для виготовлення так званих нормальних і титрованих розчинів. Кристал. Кристал — це найменша структурна одиниця хімічної сполуки, яка перебуває у кристалічному агрегатному стані. Структурними одиницями кристалів можуть бути атоми, іони, молекули або чергування атомів з іонами, що характерно для металічних кристалів. Структурні одиниці утворюють так звані кристалічні гратки.

Макромолекула. Макромолекула — це найменша структурна одиниця полімерних хімічних сполук. Вона складається з простих молекул, які утворюють довгі ланцюги з загальною молекулярною масою, яка в десятки разів перевищує молекулярну масу молекул, з яких вона утворена.

Диполь. Диполь — це електростатично нейтральна молекула, в якій “центри ваги” позитивного та негативного зарядів розподілені у просторі. Диполі нагадують собою магніт, у якого два протилежних полюси. Дипольну будову, наприклад, мають молекули води.

Іони. Іони — це прості або складні частинки хімічної сполуки, які мають електростатичний заряд. Вони можуть утворюватися з атомів в процесі їх іонізації, або із молекул внаслідок електролітичної дисоціації в полярних розчинах або розплавах. Позитивно заряджені іони називаються катіонами, а негативно заряджені — аніонами. За величиною заряду вони бувають однозарядними і максимум чотиризарядними.

Вільні радикали. Вільні радикали — це частинки (осколки) молекул, які мають у своєму складі атом з неспареним електроном на зовнішньому енергетичному рівні. Вони відрізняються по забарвленню, парамагнітним властивостям та високою реакційною здатністю. Радикали можуть виникати як з вуглецю, що дуже характерно для нього, а також із інших елементів: водню, азоту, кисню тощо. У хімічних системах вони, як правило, існують короткочасно. Це свідчить про те, що вони мають високу хімічну активність і вважаються нестійкими. Але відомі і стійкі радикали.

.