§ 2.2. масса молекул. постоянная авогадро

Абсолютная и относительная масса атомов и молекул

Массу относят к фундаментальным характеристикам атома. Поскольку ее абсолютное значение очень мало, в химии вводится понятие относительной, т.е. условной, атомной массы.

Ничтожный размер атома не исключает наличия у него атомной массы. Вся масса атома сосредоточена в ядре (протон и нейтрон практически в 2000 раз тяжелее, чем электрон). В результате почти вся масса атома приходится на общую массу нейтронов и протонов. К примеру, атомная масса кислорода равняется 2,667·10-23 г. Это его абсолютная атомная масса. Работать с таким числом неудобно. Поэтому было предложено ввести еще одну величину – относительную атомную массу.

В начале XIX века Дж. Дальтон предложил, вычисляя атомную массу, использовать в качестве эталона массу атома водорода, поскольку он является самым легким элементом. Именно по отношению к нему выражались массы атомов прочих элементов.

Однако с учетом того, что на практике чаще использовались кислородные соединения для вычисления атомных масс многих элементов, в качестве эталона удобнее стало использовать атомную массу кислорода. При этом известно, что соотношение атомных масс кислорода и водорода равно 16:1. Так возникло понятие кислородной единицы – 1/16 части его атомной массы.

Таким образом, относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса атома конкретного элемента больше массы атома, который принимается за единицу. Сегодня это 1/12 часть массы атома углерода. Это и есть атомная единица массы, которую иногда обозначают как «дальтон».

Относительная атомная масса – отношение массы атома определенного элемента к 1/12 массы атома изотопа углерода-12. По сути относительная атомная масса является безразмерной величиной (при ее расчете единицы измерения сокращаются), но иногда ее значение выражают в атомных единицах массы (а.е.м.).

Абсолютная масса атома углерода составляет 1,993·10-23 г, согласно Периодической таблице Д.И. Менделеева. Его относительная атомная масса равна 12. Следовательно, 1/12 часть массы атома углерода составляет:

Масса одного кислородного атома приблизительно в 16 раз превышает 1/12-ю массы углеродного атома 12С.

Чтобы вычислить относительную молекулярную массу вещества, нужно сложить суммы относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы, с учетом индексов, которые показывают количество атомов элемента в молекуле. Абсолютная масса одной молекулы равна относительной, умноженной на одну атомную единицу массы (1 а.е.м.).

«Химия 8 класс. Все формулы и определения»

Ключевые слова: Химия 8 класс. Все формулы и определения, условные обозначения физических величин, единицы измерения, приставки для обозначения единиц измерения, соотношения между единицами, химические формулы, основные определения, кратко, таблицы, схемы.

Физическая величина	Обозначение	Единица измерения
Время	t	с
Давление	p	Па, кПа
Количество вещества	ν	моль
Масса вещества	m	кг, г
Массовая доля	ω	Безразмерная
Молярная масса	М	кг/моль, г/моль
Молярный объем	V_n	м3/моль, л/моль
Объем вещества	V	м3, л
Объемная доля		Безразмерная
Относительная атомная масса	A_r	Безразмерная
Относительная молекулярная масса	M_r	Безразмерная
Относительная плотность газа А по газу Б	D_Б(А)	Безразмерная
Плотность вещества	р	кг/м3, г/см3, г/мл
Постоянная Авогадро	N_A	1/моль
Температура абсолютная	Т	К (Кельвин)
Температура по шкале Цельсия	t	°С (градус Цельсия)
Тепловой эффект химической реакции	Q	кДж/моль

Схема. Химические формулы в 8 классе

4. Основные определения в 8 классе

Атом — мельчайшая химически неделимая частица вещества.
Химический элемент — определённый вид атомов.
Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая его состав и химические свойства и состоящая из атомов.
Простые вещества — вещества, молекулы которых состоят из атомов одного вида.
Сложные вещества — вещества, молекулы которых состоят из атомов разного вида.
Качественный состав вещества показывает, из атомов каких элементов оно состоит.
Количественный состав вещества показывает число атомов каждого элемента в его составе.
Химическая формула — условная запись качественного и количественного состава вещества посредством химических символов и индексов.
Атомная единица массы (а.е.м.) — единица измерения массы атома, равная массы 1/12 атома углерода 12С.
Моль — количество вещества, в котором содержится число частиц, равное числу атомов в 0,012 кг углерода 12С.
Постоянная Авогадро (Na = 6*1023 моль-1) — число частиц, содержащихся в одном моле.
Молярная масса вещества (М) — масса вещества, взятого в количестве 1 моль.
Относительная атомная масса элемента Аr — отношение массы атома данного элемента m к 1/12 массы атома углерода 12С.
Относительная молекулярная масса вещества Мr — отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода 12С. Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс химических элементов, образующих соединение, с учётом числа атомов данного элемента.
Массовая доля химического элемента ω(Х) показывает, какая часть относительной молекулярной массы вещества X приходится на данный элемент.

АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ
1. Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением.
2. Между молекулами имеются промежутки, размеры которых зависят от агрегатного состояния вещества и температуры.
3. Молекулы находятся в непрерывном движении.
4. Молекулы состоят из атомов.
6. Атомы характеризуются определённой массой и размерами.
При физических явлениях молекулы сохраняются, при химических, как правило, разрушаются. Атомы при химических явлениях перегруппировываются, образуя молекулы новых веществ.

ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА
Каждое химически чистое вещество молекулярного строения независимо от способа получения имеет постоянный качественный и количественный состав.

ВАЛЕНТНОСТЬ
Валентность — свойство атома химического элемента присоединять или замещать определённое число атомов другого элемента.

ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ
Химическая реакция — явление, в результате которого из одних веществ образуются другие. Реагенты — вещества, вступающие в химическую реакцию. Продукты реакции — вещества, образующиеся в результате реакции.Признаки химических реакций:
1. Выделение теплоты (света).
2. Изменение окраски.
3. Появление запаха.
4. Образование осадка.
5. Выделение газа.

Химическое уравнение — запись химической реакции с помощью химических формул. Показывает, какие вещества и в каком количестве вступают в реакцию и получаются в результате реакции.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ ВЕЩЕСТВ
Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. В результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка.

Атомная масса

Атомная масса химического элемента – также одно из важнейших обозначений в химии. Атомная масса – это средняя величина из атомных масс устойчивых природных изотопов этого элемента с учетом их относительного содержания в природе (их природного распространения). Так, в природе существуют два устойчивых изотопа элемента хлора Cl с массовыми числами 35 и 37:

Ar(Cl)=(34.97*0.7553)+(36.95*0.2447)=35.45 – именно такая величина принята для элемента хлора в качестве его относительной атомной массы.

Впервые вычисление атомных весов были сделаны Д. Дальтоном. Атомные веса элементов он относил к атомному весу водорода, приняв его за единицу. Однако вычисленные в соответствии с его принципом «наибольшей простоты» вес атома кислорода и некоторых других элементов оказались неверными.

Химические формулы веществ немолекулярного строения

А если вещество имеет немолекулярное строение? Химические формулы простых веществ такого типа (например, металлов) записывают просто знаками соответствующих элементов без индексов (или, вернее, с индексом, равным единице, которая не записывается). Так, формула простого вещества железа — Fe, меди — Cu, алюминия — Al.

Состав сложных веществ немолекулярного строения выражают с помощью формул, которые показывают простейшее соотношение чисел атомов разных химических элементов в этих веществах. Такие формулы называются простейшими. Например, простейшая формула кварца — главной составной части речного песка — SiO₂. Она показывает, что в кристалле кварца на один атом кремния приходятся два атома кислорода, т. е. простейшее соотношение чисел атомов кремния и кислорода в этом веществе равно 1:2. Простейшая формула Al₂O₃ показывает, что в этом соединении простейшее соотношение между числами атомов алюминия и кислорода равно 2:3.

Группа атомов, состав которой соответствует простейшей формуле вещества немолекулярного строения, называется его формульной единицей.

Формульная единица, поваренной соли NaCl («натрий-хлор») — группа из одного атома натрия и одного атома хлора. Формульная единица мела CaCO₃ («кальций-це-о-три») — группа из одного атома кальция, одного атома углерода и трех атомов кислорода.

Формулы более сложных соединений немолекулярного строения читаются аналогично. Дополнительно указывается только число групп атомов, заключенных в круглые скобки: Al₂(SO₄)₃ («алюминий-два-эс-о-четыре-трижды»), Mg(NO₃)₂ («магний-эн-о-три-дважды») и т. д.

Таким образом, структурными единицами веществ молекулярного строения являются молекулы. Структурными единицами веществ немолекулярного строения являются их формульные единицы.

В таблице ниже показаны формульная запись и схематическое изображение состава веществ различного типа.

Краткие выводы урока:

Качественный и количественный состав вещества выражается с помощью химических формул.
Химическая формула вещества молекулярного строения показывает состав его молекулы, которая является элементарной структурной единицей данного вещества.
Химическая формула вещества немолекулярного строения показывает простейшее соотношение атомов в его формульной единице.

Надеюсь урок 5 «Химическая формула» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Молекулярная масса

Атомы и молекулы – мельчайшие частицы любых химических вещества. Если постараться выразить их массу в граммах, то получится число, в котором перед запятой будет находиться около 20 нулей. Поэтому измерять массу в таких единицах, как граммы, неудобно. Чтобы выйти из этой ситуации, следует какую-нибудь очень малую массу принять за единицу, а все остальные массы выражать по отношению к ней. В качестве этой единицы используют 1/12 массы атома углерода.

Относительна молекулярная масса – это масса молекулы вещества, которую измеряют в атомных единицах массы. Молекулярная масса равна отношению массы молекулы того или иного вещества к 1/12 части массы атома углерода. Она показывает, во сколько раз масса молекулы определенного вещества больше 1/12 массы атома углерода.

Молекулярную массу часто путают с молярной массой, единицей измерения которой является г/моль. И действительно численно эти две величины абсолютно идентичны, однако размерность у них абсолютно разная.

Относительную молекулярную массу можно найти, сложив между собой атомные массы

Чтобы вычислить молекулярную массу простых и сложных веществ, необходимо найти сумму относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы. Например, относительная молекулярная масса воды Mr (H₂O), которая состоит, как известно, из двух атомов водорода и одного атома кислорода, равна 1*2+16=18.

Предварительный просмотр:

8 класс Первоначальные химические понятия

(химический диктант)

Химия – наука о веществах, составе и свойствах веществ, а также превращениях между ними.

Вещество— материя, из которой состоит физическое тело.

Химический элемент –определенный вид атомов, имеющих одинаковый размер, массу и свойства.

Атом- наименьшая частица вещества,являющаяся носителем его свойств.

Молекула –частица, образованная из двух или большего числа атомов и способная к самостоятельному существованию.

Простое вещество— вещество, состоящее из атомов одного химического элемента.

Сложное вещество— вещество, состоящее из атомов разных химических элементов.

Относительная атомная масса (Ar)— величина, которая показывает, во сколько раз масса атома химического элемента больше атомной единицы массы (1/12 массы атома углерода).

Относительная молекулярная масса(Mr) –величина, которая показывает, во сколько раз масса молекулы больше атомной единицы массы (1/12 массы атома углерода).

Ион— это положительно или отрицательно заряженная частица, образованная из атома химического элемента в результате отдачи или присоединения электронов. Положительно заряженный ион- катион, отрицательно заряженный ион – анион.

Химическая связь— такое взаимодействие между атомами, которое связывает их в молекулы, ионы, кристаллы.

Ионная связь—связь, возникающая между ионами. (за счет перехода электронов от атома металла к атому неметалла):NaCl, CaBr2, K2O и др.
Ковалентная неполярная связь —связь, возникающая между атомами одного и того же химического элемента – неметалла (О2 , N2, Cl2, Br2, O3 и т.п.)
Ковалентная полярная связь —связь, возникающая между атомами разных неметаллов (СО2, H2O, NH3).
Металлическая связь — связь, возникающая между атомами и ионами металлов за счет обобществленных электронов (Сu, Al, Na, K и др.).

Электроотрицательность— способность атома химического элемента притягивать к себе общие электронные пары от атомов других химических элементов.

Степень окисления – условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что соединения состоят только из ионов.

Классификация веществ

— простые (металлы и неметаллы)

— сложные (оксиды, основания, кислоты, соли).

Оксиды— сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород со степенью окисления -2. ( ЭхОу-2)
Основания— сложные вещества, состоящие из катионов металла и гидроксид-ионов ОН. (Me+x(OH)x)
Кислоты — сложные вещества, состоящие из катионов водорода Н+ и анионов кислотных остатков.
Соли — сложные вещества, состоящие из катионов металла и анионов кислотных остатков.

Моль—такое количество вещества, в котором содержится 6∙1023 частиц этого вещества (атомов, молекул или ионов)

Молярная масса(M)-масса 1 моль вещества, численно равна относительной молекулярной массе, но в отличие от нее имеет единицы измерения. =[г/моль].

Молярный объем (Vm)-объем газа количеством вещества 1 моль, измеренный при нормальных условиях ( t= 0oC или 273К, р=101,3 кПа, 1 атм или 760мм рт. ст.). Vm= 22,4 л/моль

Химическая реакция — явление, в результате которого из одних веществ образуются другие вещества, при этом изменяется состав и свойства веществ.

Реакции разложения— реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуются нескольно простых или сложных веществ( АВ= А+В)
Реакции соединения— реакции, в результате которых из нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное. (А+В=АВ).
Реакции замещения – реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают один или несколько атомов в сложного вещества ( А +ВС= АС +В)
Реакции обмена — реакции, в результате которых атомы сложных веществ обмениваются своими составными частями (АВ+ CD=AD +CB)

Физические явления— явления, при которых могут изменяться размеры, форма тел и агрегатное состояние веществ, при этом состав их остается постоянным.

Химическое уравнение – условная запись химической реакции с помощью химических формул и математических знаков.

Закон сохранения массы веществ (1748г М.В. Ломоносов, 1789г А.Лавуазье): масса веществ , вступивших в химическую реакцию, равна массе образовавшихся веществ.

Закон постоянства состава (1808г Ж. Пруст)-вещества молекулярного строения имеют постоянный количественный и качественный состав, не зависящий от способа их получения.

Периодический закон (1861 г Д.И.Менделеев) –свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов.

Решение задач по химии

Химические формулы: · Формула и валентность
· Вывод эмпирических формул
· Вывод молекулярных формул
· Расчёты при помощи моля
· Молярный объем газов
· Расчёты по молекулярным уравнениям
· Расчёты по термохимическим уравнениям
· Расчёты по массовым долям
· Электролитическая диссоциация
· Смещение химического равновесия
Справочный материал: · Периодическая таблица элементов
· Таблица степеней окисления
· Таблица растворимости солей
· Таблица электроотрицательности элементов
· Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням
· Электронные конфигурации атомов по периодам
· Таблица названий кислот и их анионов

Молярная масса

Вы знаете, что одинаковое химическое количество любых веществ содержит одно и то же число структурных единиц. Но у каждого вещества его структурная единица имеет собственную массу. Поэтому и массы одинаковых химических количеств различных веществ тоже будут различны.

Молярная масса — это масса порции вещества химическим количеством 1 моль.

Молярная масса вещества Х обозначается символом M(Х). Она равна отношению массы данной порции вещества m(Х) (в г или кг) к его химическому количеству n(Х) (в моль):

В Международной системе единиц молярная масса выражается в кг/моль. В химии чаще используется дольная единица — г/моль.

Определим молярную массу углерода. Масса углерода химическим количеством 1 моль равна 0,012 кг, или 12 г. Отсюда:

Молярная масса любого вещества, если она выражена в г/моль, численно равна его относительной молекулярной (формульной) массе.

Например:

На рисунке 47 показаны образцы веществ (H₂O, CaCO₃, Zn), химическое количество которых одно и то же — 1 моль. Как видите, массы разных веществ химическим количеством 1 моль различны.

Молярная масса является важной характеристикой каждого отдельного вещества. Она отражает зависимость между массой и химическим количеством вещества

Зная одну из этих величин, можно определить вторую — массу по химическому количеству:

и, наоборот, химическое количество по массе:

а также число структурных единиц:

Взаимосвязь между этими тремя характеристиками вещества в любом его агрегатном состоянии можно выразить простой схемой:

Атомная масса

Рис. 3. Д. Дальтон.

Истинные атомные массы являются мизерными. Атом водорода весит 1,674*10 в -24 степени грамм, кислорода 26,67*10 в -24 степени грамм, а углерода 19,993*10 в -24 степени грамм.

Нахождение массы элемента по известной массе вещества

Пример 6. Какое кол-во алюминия содержится в 51 кг оксида алюминия Al₂O₃.

Решение.

Определяем молярные массы вещества и его элементов:

A_r(Al)=27; M_r(Al)=27 г/моль
A_r(O)=16; M_r(O)=16 г/моль
M_r(Al₂O₃)=27·2+16·3=102 г/моль

Для вычисления массы алюминия составляем и решаем пропорцию:
```
102 кг Al₂O₃ содержат 54 кг Al
51 кг - x

x=51·54/102=27 кг
```

Пример 7. Какое кол-во кальция содержится в 2 кг фосфата кальция Ca₃(PO₄)₂.

Решение.

Определяем молярные массы вещества и его элементов:

A_r(Ca)=40; M_r(Ca)=40 г/моль
A_r(P)=31; M_r(P)=31 г/моль
A_r(O)=16; M_r(O)=16 г/моль
M_r(Ca₃(PO₄)₂)=40·3+31·2+16·8=310 г/моль

отношение массы кальция к массе всего вещества будет равно отношению их молярных масс:
```
m(Ca)/m(Ca₃(PO₄)₂) = 3M(Ca)/M(Ca₃(PO₄)₂)
m(Ca) = 2·3·40/310 = 0,774 кг
```

Пример 8. Сколько надо взять Ca₃(PO₄)₂, чтобы получить 10 кг кальция.

Решение.

Определяем молярные массы вещества и его элементов:

A_r(Ca)=40; M_r(Ca)=40 г/моль
A_r(P)=31; M_r(P)=31 г/моль
A_r(O)=16; M_r(O)=16 г/моль
M_r(Ca₃(PO₄)₂)=40·3+31·2+16·8=310 г/моль

отношение массы кальция к массе всего вещества будет равно отношению их молярных масс:
```
m(Ca)/m(Ca₃(PO₄)₂) = 3M(Ca)/M(Ca₃(PO₄)₂)
m(Ca₃(PO₄)₂) = 10·310/3·40 = 3100/120 = 25,833 кг
```

Пример 9. Сколько чистого железа содержится в 10 кг руды, состоящей из 80% Fe₃O₄ и 20% пустой породы.

Решение.

Определяем молярные массы вещества и его элементов:

A_r(Fe)=56; M_r(Fe)=56 г/моль
A_r(O)=16; M_r(O)=16 г/моль
M_r(Fe₃O₄)=56·3+16·4=232 г/моль

находим массу оксида железа в руде:
```
m(Fe₃O₄) = 10·80/100 = 8 кг
```
отношение массы железа к массе всего вещества будет равно отношению их молярных масс:
```
m(Fe)/m(Fe₃O₄) = 3M(Fe)/M(Fe₃O₄)
m(Fe) = 8·3·56/232 = 5,793 кг
```

Как найти массовую долю элемента в веществе

Выше мы рассмотрели формулу для вычисления массовой доли химического элемента в веществе и узнали, откуда берутся ее составляющие. Применим эти знания на практике.

Пример 1

Оксид магния массой 8 г образовался при вступлении 4,8 г магния в реакцию с кислородом. Каковы массовые доли магния и кислорода в полученном оксиде?

Решение:

Для начала вычислим массу кислорода. Согласно закону сохранения массы веществ в соединении можно воспользоваться формулой m(O) = m(MgO) − m(Mg).

m(O) = 8 − 4,8 = 3,2 г

Вспоминаем, как найти массовую долю элемента в веществе: нужно понять, какую часть соединения оно составляет.

Зная массы каждого компонента оксида, сделать расчет несложно:

или .

Ответ: массовые доли магния и кислорода в оксиде магния составляют 60% и 40% соответственно.

Пример 2

Потренируемся находить массовую долю элемента в сложном веществе. Определим, какую часть этилового спирта С₂H₆O составляет водород.

Решение:

В данном случае у нас нет конкретных указаний на массы элементов или всего вещества. Но мы можем воспользоваться другой формулой массовой доли в химии, которая позволяет работать с относительными величинами:

, значит
.

Согласно таблице Менделеева относительная атомная масса водорода равна единице.

Ar(H) = 1.

Вычислим относительную молекулярную массу соединения С₂H₆O, которая складывается из соответствующих масс каждого элемента:

Mr(С₂H₆O) = 2M(C) + 6M(H) + M(O) = 212 + 6 1 + 16 = 46.

Полученные данные подставим в формулу и определим массовую долю элемента в соединении:

или .

Ответ: в этиловом спирте массовая доля водорода составляет 13%.

Молекулярная масса

Рис. 1. Таблица молекулярных масс органических веществ.

Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1,66*10 в -24 степени и представляет собой 1/12 часть массы атома углерода, то есть атома изотопа элемента углерода массовое число которого равно 12. Химический элемент в природе может иметь несколько устойчивых изотопов, поэтому, когда говорят об относительной атомной массе элемента или, как часто говорят, об атомной массе элемента A, то обязательно учитывают атомную массу всех устойчивых нуклидов.

Относительную молекулярную массу можно найти, сложив между собой атомные массы

Чтобы вычислить молекулярную массу простых и сложных веществ, необходимо найти сумму относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы. Например, относительная молекулярная масса воды Mr (H2O), которая состоит, как известно, из двух атомов водорода и одного атома кислорода, равна 1*2+16=18.

Это означает, что масса молекулы воды в 18 раз больше 1/12 массы атома углерода. А молекулярная масса воздуха равна 29.

Рис. 2. Формула относительная молекулярная масса.

Понятие атомной единицы массы

На сегодняшний день принята договоренность, что масса атома углерода (а точнее его изотопа углерод-12) в точности равна 12 а. е. м. По этой причине используемую химиками величину иногда называют углеродной единицей. Ранее ученые использовали другие единицы – водородную и кислородную, но они по ряду причин оказались неудобными. Опыты показывают, что 1 а. е. м. равна примерно 1,66•10 –27 кг.

Атомная масса показывает, какую массу имеет тот или иной атом. Найти ее можно в таблице Менделеева. Обычно в этой таблице масса записана как дробное число, очень близкое к какому-либо целому значению. Например, атомная масса водорода составляет 1,000797 а. е. м., у гелия она равна 4,0026 а. е. м., а у кислорода 15,9994 а. е. м. При решении практических задач принято округлять эти значения до целых чисел. То есть надо считать, что у водорода атомная масса равна 1 а. е. м, у гелия – 4 а. е. м., у кислорода – 16 а. е. м. Исключением является хлор, чью массу округляют до значения 35,5 а. е. м.

В таблице Менделеева указан средний вес всех изотопов, при этом учитывается их распространенность в природе. Например, у кислорода есть три стабильных изотопа:

С учетом этого атомная масса кислорода, указанная в таблице Менделеева, рассчитывается так:

(15,9949•99,759 + 16,9991•0,037 + 17,9991•0,204)/100 = 15,9994 а. е. м.

Знакомство с кислородом. Спирты

До сих пор мы знакомились со структурными формулами углеводородов, которые состоят только из углерода и водорода. Думаю, пора познакомиться с новым элементом — кислородом. Он обозначается латинской буквой O. Его валентнсть равна 2. То есть, каждая буква O в структурных формулах должна снабжаться двумя палочками.

Вещество	Развёрнутая структурная формула	Упрощенная структурная формула	Скелетная формула
Метанол(метиловый спирт)	H-C-O-H; H\|#C\|H	CH3-OH	\OH
Этанол(этиловый спирт)	H-C-C-O-H; H\|#2\|H; H\|#3\|H	CH3-CH2-OH	/\OH
1-Пропанол(пропиловый спирт)	H-C-C-C-O-H; H\|#2\|H; H\|#3\|H; H\|#4\|H	CH3-CH2-CH2-OH	/\/OH
2-Пропанол(изопропиловый спирт)	H-C-C-C-H; H\|#2\|H; H\|#3\|O\|H; H\|#4\|H	CH3-CH<\|OH>-CH3	\<\|OH>/

Не правда ли, что в этом есть что-то знакомое? Метан — метанол, этан — этанол, пропан — пропанол. Да, можно сказать, что спирт получается из углеводорода, если заменить один атом -H на группу -O-H (или -OH в упрощенных структурных формулах). Химики называют её: гидроксильная группа, по латинским названиям водорода и кислорода. А иногда она даже называется спиртовой группой.

Все спирты можно описать в виде обобщённой формулы {R}-OH, где OH — гидроксильная группа, а R — остальная часть молекулы органического вещества.

Предисловие

К концу прошлого века в физике и химии утвердилась, как тогда говорили, гипотеза об атомах и молекулах — мельчайших частицах, из которых составлены все тела окружающего нас мира. В химии атомная гипотеза позволила понять и очень удобно описывать химические реакции: всякая реакция — это просто соединение атомов в молекулы или, наоборот, разложение молекул на атомы или группы атомов. Из анализа состава различных молекул химики сумели выяснить, что атомы разных элементов обладают различными массами. Им даже удалось узнать, во сколько раз один атом тяжелее или легче другого; уже к началу второй половины XIX столетия были известны так называемые атомные веса всех открытых к тому времени химических элементов, то есть числа, показывающие, во сколько раз атом данного химического элемента тяжелее самого легкого из атомов — водорода. Знаменитый русский химик Д. И. Менделеев, расположив химические элементы в порядке возрастания атомных весов, показал в 1869 году, что они образуют определенную систему, в которой свойства элементов периодически повторяются (периодическая система). В физике гипотеза об атомах и молекулах играла не менее важную роль. Она позволила физикам составить себе ясное представление о множестве самых различных явлений. Она помогла понять, что такое тепло и холод, почему тела при нагревании расширяются, почему всякое вещество может быть твердым, жидким и газообразным и многое другое. Чтобы все это понять, нужно было только дополнительно предположить, что атомы и молекулы непрерывно и беспорядочно движутся и что между ними действуют силы притяжения и отталкивания. Но при всем этом атомы оставались только некоторым представлением в головах людей. Их не только никто не видел, потому что они очень малы, но никто не знал, насколько они малы, каковы массы атомов, сколько атомов в том или ином теле. Нельзя сказать, чтобы не делались попытки все это как-то узнать. Но эти попытки не приводили к убедительным результатам. У некоторых ученых появилась даже уверенность в том, что об атомах и молекулах ничего и нельзя будет узнать, потому что их на самом деле не существует. Эти ученые полагали, что атомы — это нечто вроде меридианов и параллелей на географической карте: ими удобно пользоваться, но реально в природе их нет. Физики, однако, не теряли надежду доказать реальность атомов и молекул, взвесить их, сосчитать их число, определить их размеры.

В предлагаемом отрывке из книги выдающегося советского физика-теоретика Матвея Петровича Бронштейна «Атомы, электроны, ядра» рассказывается о том, как впервые удалось измерить массу атомов и даже сосчитать их. Эта книга, изданная в 1935 году небольшим тиражом (всего 10 000 экземпляров), давно уже стала библиографической редкостью.

Публикацию подготовил профессор А.К. Кикоин. Сделанные им добавления взяты в прямые скобки.

Химическая формула

Заполните таблицу. Как произносится химическая формула вещества?

Все вещества имеют химическую формулу. Условное обозначение состава вещества при помощи химических знаков и индексов называют химической формулой. Химическая формула вещества выражает его количественный и качественный состав. Качественный состав вещества показывает, из атомов каких элементов оно состоит, а его количественный состав — число атомов элемента, содержащихся в его составе, т.е. в одной молекуле. Число, расположенное справа внизу у знака элемента и показывающее количество атомов, называется индексом (схема 1).

Число, стоящее перед химическими формулами и химическими знаками, называется коэффициентом.

На основе представленных в таблице 1 моделей молекул и химических формул водорода, кислорода, воды и углекислого газа можно определить число атомов в их составе (таблица 2).

Пользуясь краткими названиями химических элементов, можно прочитать формулы:

Выясним, какие сведения о веществе можно получить по его химической формуле (таблица 3).

Состав веществ определяют разными физико-химическими способами, методом анализа результатов химических опытов. Так, например, в результате разложения воды под воздействием постоянного электрического тока наблюдается превышение в два разаТ.е. при распаде 9 г воды будут получены 1 г водорода и 8 г кислорода. При сопоставлении данных чисел с относительными атомными массами элементов можно прийти к выводу, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Состав воды и других химических соединений, независимо от способа их получения и места нахождения, всегда остается постоянным. Основываясь на этом, в 1799 году французским химиком Ж.Л.Прустом был открыт «Закон постоянства состава веществ». В настоящее время закон постоянства состава веществ выражается следующим образом: Независимо от способа получения, состав и свойства химических соединений молекулярного строения всегда постоянны.

Французский химик. В период с 1799 по 1806 гг. исследовал составы различных оксидов, сульфидов и других веществ. В итоге им был открыт закон постоянства состава химических соединений.

Данный закон о постоянстве и неизменности состава и свойств веществ с молекулярным строением является одним из основных законов химии. Для большинства химических соединений немолекулярного строения закон постоянства состава не подходит.

Как известно, не все вещества имеют молекулярное строение. Целая группа веществ имеет немолекулярное строение. Как же составляются химические формулы этих веществ? Химические формулы веществ с немолекулярным строением составляются на основе количественного соотношения частиц элементов (атомов или ионов) в соединениях. Для определения этого соотношения выясняется, сколько частиц другого элемента окружает (соединяется) частицу элемента в кристалле вещества немолекулярного строения. Исследования физическими методами строения кристаллов вещества позволяют получить такие сведения. В результате таких исследований стало известно, что в кварце количественное соотношение между атомами кремния (Si) и кислорода (О) составляет 1:2. Значит, его формулу можно представить в виде: В хлориде алюминия же соотношение между ионами алюминия и хлора Следовательно, его формула —