Строение вещества

Вещества состоят из атомов, ионов, молекул и кристаллов. Определенный вид атомов называют химическим элементом. «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». При помощи таблицы Д.И.Менделеева мы можем узнать электроотрицательность, степень окисления, валентность, а также металлические и неметаллические свойства вещества. Атом состоит из ядра и электронной оболочки. ...

Введение. 2
Химический элемент. 3
Периодическая таблица Менделеева. 5
Строение атома. 8
Химические связи. 11
Агрегатные состояния вещества. 13
Классификация веществ и их характеристики. 14
Заключение. 15
Список литературы. 16

Окружающий нас мир состоит из веществ. Еще в глубокой древности, 2500 лет назад, некоторые ученые высказывали предположение о строении вещества. Греческий ученый Демокрит (460-370 до н. э.) считал, что все вещества состоят из мельчайших частичек. В научную теорию эта идея превратилась только в ХVIII в. и получила дальнейшее развитие в XIX в. Возникновение представлений о строении вещества позволило не только объяснить многие явления, но и предсказать, как они будут протекать в тех или иных условиях. Появилась возможность влиять на прохождение явлений.

Вертикальные столбцы называются группами. Элементы, имеющие сходные химические и физические свойства находятся внутри каждой группы (у них сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы). Группы в свою очередь делятся на главные (в которых расположены s- и p- элементы) и побочные подгруппы (в которых расположены d-элементы). Металлические свойства элементов в группе сверху вниз усиливаются, т. к. увеличивается количество энергетических уровней, отсюда увеличивается радиус атома, ослабевает притяжение электронов последнего энергетического уровня, уменьшается электроотрицательность, и следовательно усиливаются металлические свойства. Горизонтальные ряды таблицы Д.И.Менделеева называют периодами. В периодах химические элементы расположены в порядке увеличения заряда ядра и увеличения числа электронов на внешнем энергетическом уровне.В периоде от начала периода к концу металлические свойства ослабевают т.к. возрастает заряд ядра атома элемента, усиливается притяжение электронов последнего энергетического уровня, возрастает электроотрицательность и ослабевают металлические свойства. При помощи таблицы Д.И.Менделеева можно с легкостью определить металлы и неметаллы: проведем"диагональ от бора до астата". Линия делит на металлы и неметаллы элементы лишь главных подгрупп. Все элементы побочных подгрупп являются металлами. Металлы - это вещества, которые обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском. У них есть свободно перемещающиеся электроны в кристаллической решетке. Из известных в настоящее время 107 химических элементов 85 относятся к металлам. Неметаллы – это простые вещества, которые не обладают свойствами характерными для металлов. Пример: водород, азот, кислород, бром, хлор.По положению элемента в таблице Д.И.Менделеева можно определить электроотрицательность. Электроотрицательность - это периодическое свойство атома, которое выражается в способности атома в соединении с другим притягивать к себе электроны. В периодах с увеличением заряда ядра,- она увеличивается, а в группах - уменьшается. Поэтому, чем выше и правее стоит элемент в таблице, тем его отрицательность больше.Также мы можем определить степень окисления элемента. Степень окисления - это условный заряд атома, характеризующий число полностью или частично смещенных электронов или электронных пар от одного атома к другому в химических соединениях.Определение степени окисления для конкретного химического элемента подчиняется следующим правилам:Степень окисления простых веществ всегда равна нулю.Щелочные металлы, которые находятся в первой группе периодической таблицы, имеют степень окисления +1.Щелочноземельные металлы, занимающие в периодической таблице вторую группу, имеют степень окисления +2.Водород в соединениях с различными неметаллами всегда проявляет степень окисления +1, а в соединениях с металлами +1.Степень окисления молекулярного кислорода во всех соединениях, рассматриваемых в школьном курсе неорганической химии, равна -2. Фтора -1.При определении степени окисления в продуктах химических реакций исходят из правила электронейтральности, в соответствии с которым сумма степеней окисления различных элементов, входящих в состав вещества, должна быть равна нулю.Алюминий во всех соединениях проявляет степень окисления равную +3.Различают высшую, низшую и промежуточную степени окисления. Высшая степень окисления, как и валентность, соответствует номеру группы химического элемента в периодической таблице, но имеет при этом положительное значение. Низшая степень окисления численно равна разности между числом 8 группой элемента. Промежуточной степенью окисления будет любой число в диапазоне от низшей степени окисления до высшей.А так же мы можем определить валентность атома.Валентность - это свойства атомов одного химического элемента присоединять определённое число атомов другого.Все щелочные металлы главной подгруппы первой группы имеют постоянную валентность, которая равна 1, щелочно-земельные металлы, располагающиеся во второй группе обладают значением 2.Чтобы определить валентность неметаллов, нужно воспользоваться следующим правильном. Для примера возьмем серу. Сначала посмотрим, в какой группе она находится, — это 6, постоянное значение равно 6. Для того, чтобы узнать переменное, из 8 вычитаем 6, получается 2. Таким образом, у серы две валентности: постоянная 6 и переменная 2. У галогенов также две величины постоянная 7 и переменная 1 (8-7=1).Все элементы побочных групп имеют только постоянную цифру , которую можно посмотреть по таблице или запомнить, но обычно ее значение находится в промежутке от 1 до 3.Строение атомаАтом состоит из ядра и электронной оболочки. Я состоит из положительно заряженных протонов (p+ ) и нейтронов с зарядом 0 (n0 ). Число протонов N(p+) равно заряду ядра (Z) и порядковому номеру элемента в естественном ряду элементов (и в периодической системе элементов).N(p+) = ZСумма числа нейтронов N(n0), обозначаемого просто буквой N, и числа протонов Zназывается массовым числом и обозначается буквой А.A = Z + NЭлектронная оболочка атома— область пространства вероятного местонахождения электронов, характеризующихся одинаковым значением главного квантового числа n и, как следствие, располагающихся на близких энергетических уровнях. По принципу Паули прорисходит заполнение электронами состояний в атомах: «В атоме не могут находиться два электрона, у которых все четыре квантовых числа совпадали бы. Следствие: на любой орбитали могут находиться максимум два электрона, причем их спины должны иметь противоположную ориентацию» (рис.1) (рис.1)Число энергетических уровней равно номеру периода, в котором находится химический элемент. Таким образом, электронная оболочка атомов первого периода содержит один энергетический уровень, второго периода – два, третьего периода – три и т. д. (рис.2)Фтор имеет 2 электронные оболочки, т. к. находится во втором периодеМагний имеет 3 электронные оболочки, т. к. находится в третьем периоде(рис.2)Максимальное (наибольшее) число электронов, находящихся на энергетическом уровне, определяется по формуле 2n2, где n – номер уровня.На первом уровне может находиться не более 2-х электронов (2 *12 = 2), на втором – не более 8-ми электронов (2 *22 = 8), на третьем – не более 18-ти (2 *32 = 18), на четвертом – не более 32-х (2 *42 = 32) и т. д. При удалении от ядра радиус и емкость (или вместимость) энергетического уровня растет. Существует несколько законов благодаря которым с легкостью можно составить формулу любого атома.Первый закон (принцип наименьшей энергии): электроны в атоме занимают орбитали с наименьшими из возможных значениями энергии (суммарная энергия всех электронов атома должна быть минимальной). Такое состояние атома называется основным. Любое другое состояние атома называется возбужденным. (рис.3)(рис. 3)Второй закон (принцип Паули): в атоме не может быть даже двух электронов со всеми четырьмя одинаковыми квантовыми числами, т.е. на одной атомной орбитали может быть не более двух электронов (электронное облако может быть образовано только одним или двумя электронами). Орбиталь без электронов называют свободной орбиталью, орбиталь с одним жлектроном – орбиталь с неспаренным электроном, орбиталь с двумя электронами – заполненной орбиталью. (рис.4)(рис.4)Третий закон (правило Хунда): в пределах подуровня электроны распределяются по орбиталям таким образом, чтобы модуль суммы их спиновых квантовых чисел был максимальным. Электроны занимают орбитали одного подуровня сначала по одному и только потом по два. (рис.5)(рис.5)Примеры: (рис.6, рис.7, рис.8)Al0 – 3e- = Al3+[Ne]3s2 3p1→[Ne] 3s03p0(рис.6)Na0 – e- = Na+[He]3s1→[He] 3s0 (рис.7)Mn0 – 2e- = Mn2+(рис.8)Химические связиДля атомов присуще стремление приобрести более устойчивую и энергетически выгодную электронную конфигурацию.