Хімічний елемент, речовина. Хімічна формула

Вивчення параграфа допоможе вам:

ХІМІЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ І ВІДНОСНА АТОМНА МАСА. Відомо понад 10 млн речовин. Незважаючи на таку величезну їхню різноманітність, утворені вони порівняно невеликою кількістю видів атомів.

Вид атомів з однаковим зарядом ядра називають хімічним елементом.

Нині відкрито 117 хімічних елементів.

Відносна атомна маса хімічного елемента (H_r). Маси атомів вражаюче малі. Наприклад, маса атома Карбону дорівнює 1,993 • 10 ²⁴ г. Користуватися такими числами під час розрахунків незручно. Тому хіміки у своїй практиці використовують відносні атомні маси хімічних елементів, їх визначають, порівнюючи масу атома хімічного елемента з атомною

одиницею маси (а. о. м.)--— частиною маси атома Карбону.

У порівнянні з нею були встановлені відносні атомні маси хімічних елементів.

Відносна атомна маса хімічного елемента (A_r) показує, у скільки разів маса атома даного хімічного елемента більша за атомну одиницю маси. A_r не має одиниць вимірювання, тобто є безрозмірною величиною.

Так, відносна атомна маса Гідрогену дорівнює 1, відносна атомна маса Оксигену — 16, Феруму — 56.

Коротко записують:

НАЗВИ ТА СИМВОЛИ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ. Назви й письмові позначення хімічних елементів за допомогою символів запропонував шведський хімік Й. Берцеліус у 1814 р. Ними дотепер користуються вчені всього світу. Кожний символ хімічного елемента — це перша або дві перші літери його латинської назви.

Опрацюйте інформацію таблиці 1 та пригадайте назви та символи хімічних елементів, з якими вам доведеться найчастіше мати справу, вивчаючи хімію. Зверніть увагу, що блакитним кольором виділено неметалічні елементи, а червоним — металічні.

Таблиця 1

Символ, його вимова, заряд ядра атома та відносна атомна маса деяких хімічних елементів

ХІМІЧНІ ФОРМУЛИ. Склад речовини передають хімічною формулою.

Хімічна формула — умовне позначення складу речовини за допомогою символів хімічних елементів та індексів.

Наприклад, формула ортофоефатної кислоти H₃PO₄ свідчить, що одна молекула цієї речовини складається з трьох атомів Гідрогену, одного атома Фосфору й чотирьох — Оксигену {мал. 1).

Хімічна формула ортофоефатної кислоти передає склад її молекули

Склад речовин немолекулярної будови також відображають хімічними формулами. їхні формули вказують на співвідношення структурних частинок речовини.

Наприклад, формула кухонної солі NaCl свідчить, що відношення в речовині її структурних частинок (йонів Натрію і йонів Хлору) дорівнює 1:1.

За хімічними формулами легко розуміти й описувати якісний і кількісний склад речовин.

Якісний склад указує, з атомів яких хімічних елементів утворилася речовина, кількісний — скільки атомів кожного хімічного елемента позначає хімічна формула речовини. Якщо речовина має молекулярну будову, то якісний склад — це кількість атомів кожного елемента в молекулі.

ВІДНОСНА МОЛЕКУЛЯРНА МАСА РЕЧОВИНИ. Відносну моле кулярну масу також визначають на основі порівняння маси молекули з атомною одиницею маси.

Відносну молекулярну масу речовини визначають за її хімічною формулою як суму відносних атомних мас елементів, що входять до хімічної формули речовини, з урахуванням їхньої кількості, позначеної індексами. Як і відносна атомна маса, відносна молекулярна маса є величиною безрозмірною. На письмі її позначають M_r.

Відносну молекулярну масу речовин обчислюють однаково для всіх речовин незалежно від того, з яких структурних частинок вони утворені.

Обчислення M_r вуглекислого газу CO₂ — речовини молекулярної будови.

Обчислення M_r натрій сульфату Na₂SO₄ — речовини немолекулярної будови.

Замість назви «відносна молекулярна маса» може бути використана назва «відносна маса». Інша назва відносної молекулярної маси речовин немолекулярної будови — формульна маса речовини. Як бачимо, назва свідчить, що її обчислення проводять за хімічною формулою речовини.

Для обчислення відносної молекулярної маси речовини необхідно:

• записати хімічну формулу речовини;

• визначити відносні атомні маси елементів, зазначених у хімічній формулі;

• знайти суму відносних атомних мас усіх атомів, що є у складі формули сполуки.

ВАЛЕНТНІСТЬ. Формули речовин складають з урахуванням валентності атомів.

Валентність — це здатність атома приєднувати або заміщувати певну кількість інших атомів.

У бінарних сполуках сума одиниць валентності одного елемента дорівнює сумі одиниць валентності іншого.

Наприклад, у формулі

сума валентностей Бору — 6, Оксигену — також 6.

Знаючи це, можна за відомою валентністю одного елемента визначати валентність іншого. Наприклад, у формулі Mg₃N₂ постійну валентність II має Магній. Сума одиниць його валентності дорівнює 6. Поділимо її на 2 (індекс Нітрогену) і встановимо, що його валентність у цій сполуці дорівнює III.

Деякі атоми мають постійну валентність. Більшість елементів проявляють кілька значень валентності, тобто їх валентність є змінною. Валентність виражається цілими римськими числами. Мінімальне значення валентності І, максимальне — VIII.

Елементів із постійною валентністю не так багато. їх приклади наведено в переліку:

Поняття валентності поширюється й на хімічні елементи, з яких утворені прості речовини, що мають двохатомні молекули:

ПРОСТІ ТА СКЛАДНІ РЕЧОВИНИ. За складом речовини поділяють на прості та складні.

Прості речовини — це речовини, утворені атомами одного хімічного елемента (наприклад, Fe, O₂, Ca, H₂). Серед них розрізняють метали й неметали.

Приклади металів: цинк Zn, калій К, кальцій Ca, магній Mg, олово Sn, свинець Pb, мідь Cu, залізо Fe, алюміній Al, срібло Ag, золото Au та інші.

Приклади неметалів: водень H₂, кисень O₂, озон O₃, азот N₂, гелій Не, неон Ne, аргон Аг, вуглець C (таку спільну назву застосовують до всіх простих речовин Карбону), сірка S, фосфор Р, хлор Cl₂, йод I₂ та інші.

За сучасною українською хімічною номенклатурою назви деяких простих речовин не збігаються з назвами хімічних елементів, з яких вони утворилися (табл. 2).

Спільними властивостями всіх металів є:

• висока теплопровідність і електропровідність;

• здебільшого сірий, сріблясто-сірий колір (винятки: золото — жовте, мідь — цегляно-червона);

• відсутність запаху;

• пластичність — їх легко кувати, витягувати в дріт, прокатувати в листи.

Усі метали за кімнатної температури перебувають у твердому агрегатному стані, окрім ртуті (рідина).

Перелічені властивості металів не характерні для неметалів. Тому про них можна

сказати, що це прості речовини, які не мають металічних властивостей. Так, неметали не проводять чи погано проводять тепло й електричний струм, є крихкими, а не пластичними. Водень, кисень, азот, фтор, хлор, гелій, аргон та інші за кімнатної температури перебувають у газоподібному агрегатному стані. Фосфор, вуглець, сірка, йод — тверді.

Таблиця 2

Складні речовини — це речовини, утворені з атомів двох і більше хімічних елементів. Вода H₂O, чадний газ CO, вуглекислий газ CO₂ — приклади складних речовин (сполук).

У назвах складних речовин постійну валентність не вказують, наприклад: CaO — кальцій оксид. Змінну валентність зазначають у круглих дужках після символу хімічного елемента, не роблячи відступу, наприклад: CuO — купрум(ІІ) оксид.

ОБЧИСЛЕННЯ МАСОВОЇ ЧАСТКИ ЕЛЕМЕНТА В СКЛАДНІЙ РЕЧОВИНІ Масову частку елемента в складній речовині позначають ш (вимовляють «омега») і виражають десятковим дробом або у відсотках.

Масова частка елемента в складній речовині — це відношення маси елемента до маси речовини. Масову частку елемента обчислюють за формулою:

де со — масова частка елемента;

A_r — відносна атомна маса елемента;

п — кількість атомів елемента у формулі (позначена індексом); M_r — відносна молекулярна маса речовини.

Якщо речовина складається не з молекул, а з інших структурних частинок, обчислення здійснюють також за цією формулою.

Обчисліть масові частки елементів за формулами речовин: Fe₃O₄, C₂H₄O₂.

Сформулюйте визначення найважливіших хімічних понять, розглянутих у параграфі.

Поясніть значення індексів у хімічних формулах.

Що ви розумієте під якісним та кількісним складом речовини?

Назвіть, що позначено кожною цифрою у записах:

Напишіть формули речовин за їх вимовою:

а) натрій-два-силіцій-о-три; б) ферум-бром-три; в) ферум-хлор-два, калій-о-аш.

Складіть таблицю простих і складних речовин і заповніть її формулами із наведеного переліку:

Розташуйте формули речовин за збільшенням відносних молекулярних мас:

НСЮ; HCIO₄; НСІ; HCIO₃

Установіть відповідність між формулам речовин та валентністю в них Нітрогену:

Складіть формули речовин за валентністю та обчисліть масові частки елементів у цих речовинах:

Складіть завдання за матеріалами параграфа, яке, на вашу думку, варто запропонувати учням у класі.

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Ярошенко