Научете химия от 11 клас

Строителните елементи на материята са атоми, които се съединяват и образуват молекули или съединения. Важно е да знаете частите на атома, какви са йони и изотопи и как атомите се съединяват.

Атомите са съставени от три компонента:

• протони - положителен електрически заряд
• неутрони - без електрически заряд
• електрони - отрицателен електрически заряд

Протоните и неутроните образуват ядрото или центъра на всеки атом. Електроните обикалят около ядрото. И така, ядрото на всеки атом има нетен положителен заряд, докато външната част на атома има нетен отрицателен заряд. При химични реакции атомите губят, печелят или споделят електрони. Ядрото не участва в обикновените химични реакции, въпреки че ядреният разпад и ядрените реакции могат да причинят промени в атомното ядро.

Броят на протоните в един атом определя кой елемент е. Всеки елемент има една или две букви

Атомите, които носят нетен положителен или отрицателен електрически заряд, са йони. Например, ако хелиев атом загуби два електрона, той ще има нетен заряд от +2, което ще бъде написано²⁺.

Различният брой неутрони в даден атом определя кои изотоп на елемент той е. Атомите могат да бъдат написани с ядрени символи, за да се идентифицира техният изотоп, където броят на нуклоните (протони плюс неутрони) е посочен по-горе и отляво на символа на елемента, като броят на протоните е изброен по-долу и отляво на символ. Например три изотопа на водород са:

¹₁Н, ²₁Н, ³₁Н

Тъй като знаете, че броят на протоните никога не се променя за атом на елемент, по-често се изписват изотопи, използвайки символа на елемента и броя на нуклоните. Например, можете да напишете H-1, H-2 и H-3 за трите изотопа на водород или U-236 и U-238 за два обичайни изотопа на уран.

Най- атомно число на атом идентифицира неговия елемент и неговия брой протони. Най- атомно тегло е броят на протоните плюс броя неутрони в даден елемент (тъй като масата на електроните е толкова малка в сравнение с тази на протоните и неутроните, че по същество не се брои). Атомното тегло понякога се нарича атомна маса или число на атомната маса. Атомният брой на хелия е 2. Атомното тегло на хелия е 4. Обърнете внимание, че атомната маса на елемент от периодичната таблица не е цяло число. Например, атомната маса на хелия е дадена като 4.003, а не 4. Това е така, защото периодичната таблица отразява естественото изобилие на изотопи на даден елемент. При изчисленията на химията използвате атомната маса, дадена в периодичната таблица, като се предполага, че проба от елемент отразява естествения обхват на изотопите за този елемент.

Атомите взаимодействат помежду си, често образувайки химически връзки помежду си. Когато два или повече атома се свържат един с друг, те образуват молекула. Молекулата може да бъде проста, като Н₂или по-сложни, като например С₆Н₁₂О₆. Копиетата посочват броя на всеки тип атом в молекула. Първият пример описва молекула, образувана от два атома водород. Вторият пример описва молекула, образувана от 6 атома въглерод, 12 атома водород и 6 атома кислород. Докато бихте могли да напишете атомите в произволен ред, конвенцията е първо да напишете положително зареденото минало на молекула, последвано от отрицателно заредената част на молекулата. И така, натриевият хлорид се пише NaCl, а не ClNa.

Периодичната таблица е важен инструмент в химията. Тези бележки преглеждат периодичната таблица, нейната организация и тенденциите в периодичните таблици.

През 1869г. Дмитрий Менделеев организира химичните елементи в периодична таблица много подобна на тази, която използваме днес, с изключение на неговите елементи бяха подредени според увеличаването на атомното тегло, докато съвременната таблица е организирана чрез увеличаване на атомното номер. Начинът, по който се организират елементите, позволява да се видят тенденциите в свойствата на елементите и да се предвиди поведението на елементите при химични реакции.

Обаждат се редове (движещи се наляво надясно) периоди. Елементите в даден период споделят същото най-високо енергийно ниво за неразвит електрон. Има повече нива на ниво на енергия, тъй като размерът на атома се увеличава, така че има повече елементи в периоди по-надолу от таблицата.

Колоните (движещи се отгоре надолу) формират основата за елемент групи. Елементите в групи споделят един и същ брой валентни електрони или разположение на външната електронна обвивка, което дава на елементите в група няколко общи свойства. Примери за групи от елементи са алкални метали и благородни газове.

Организацията на периодичната таблица дава възможност да се видят тенденциите в свойствата на елементите с един поглед. Важните тенденции са свързани с атомен радиус, йонизационна енергия, електроотрицателност и афинитет на електроните.

• Атомен радиус
  Атомният радиус отразява размера на атом. Атомен радиус намалява придвижването отляво надясно през период и увеличава придвижването отгоре надолу надолу група елементи. Въпреки че може да си мислите, че атомите просто ще станат по-големи, тъй като получават повече електрони, електроните остават в обвивка, докато нарастващият брой протони дърпа черупките по-близо до ядрото. Придвижвайки се надолу по група, електроните се намират по-далеч от ядрото в нови енергийни обвивки, така че общият размер на атома се увеличава.
• Йонизационна енергия
  Йонизационната енергия е количеството енергия, необходимо за отстраняване на електрон от йон или атом в газово състояние. Йонизационна енергия увеличава придвижването отляво надясно през период и намалява придвижването отгоре надолу надолу група.
• Електроотрицателност
  Електроотрицателността е мярка за това колко лесно един атом образува химическа връзка. Колкото по-висока е електроотрицателността, толкова по-голямо е привличането за свързване на електрон. Електроотрицателност намалява придвижването надолу по група елементи. Елементите от лявата страна на периодичната таблица са склонни да бъдат електропозитивни или по-вероятно да дарят електрон, отколкото да приемат такъв.
• Афинитет на електроните
  Електронният афинитет отразява колко лесно един атом ще приеме електрон. Електронен афинитет варира в зависимост от групата елементи. Благородните газове имат афинитет на електроните близо до нулата, защото са запълнили електронните обвивки. Халогените имат висок афинитет към електрон, тъй като добавянето на електрон дава на атом напълно напълнена електронна обвивка.

Химически връзки са лесни за разбиране, ако имате предвид следните свойства на атомите и електроните:

• Атомите търсят най-стабилната конфигурация.
• Правилото на октета гласи, че атомите с 8 електрона във външната си орбитала ще бъдат най-стабилни.
• Атомите могат да споделят, дават или да приемат електрони от други атоми. Това са форми на химични връзки.
• Връзките възникват между валентните електрони на атомите, а не вътрешните електрони.

Двата основни типа химични връзки са йонни и ковалентни връзки, но трябва да сте наясно с няколко форми на свързване:

• Йонни облигации
  Йонни връзки формират, когато един атом вземе електрон от друг атом. Пример: NaCl се образува от йонна връзка, където натрият дарява валентния си електрон на хлор. Хлорът е халоген. Всички халогени имат 7 валентни електрона и се нуждаят от още един, за да получат стабилен октет. Натрият е алкален метал. Всички алкални метали имат 1 валентен електрон, който те лесно даряват за образуване на връзка.
• Ковалентни връзки
  Ковалентни връзки образуват се, когато атомите споделят електрони. Наистина основната разлика е, че електроните в йонните връзки са по-тясно свързани с един атом ядро или другото, чиито електрони в ковалентна връзка имат еднаква вероятност да орбитират едно ядро ​​като друг. Ако електронът е по-тясно свързан с един атом от другия, a полярна ковалентна връзка може да се образува. Пример: Ковалентни връзки се образуват между водород и кислород във вода, H₂О.
• Метална връзка
  Когато и двата атома са метали, се образува метална връзка. Разликата в един метал е, че електроните могат да бъдат всеки метален атом, а не само два атома в съединението. Пример: Металните връзки се наблюдават в проби от чисти елементарни метали, като злато или алуминий, или сплави, като месинг или бронз.

Може би се чудите как можете да разберете дали дадена връзка е йонна или ковалентна. Можете да разгледате разположението на елементите в периодичната таблица или таблица с елементи electronegativities да предскаже вида на облигацията, която ще се образува. Ако стойностите на електроотрицателност са много различни една от друга, ще се образува йонна връзка. Обикновено катионът е метал, а анионът е неметал. Ако и двата елемента са метали, очаквайте да се образува метална връзка. Ако стойностите на електроотрицателност са сходни, очаквайте да се образува ковалентна връзка. Облигациите между два неметала са ковалентни връзки. Полярните ковалентни връзки се образуват между елементи, които имат междинни разлики между стойностите на електронегативността.

За да могат химиците и другите учени да общуват помежду си, беше одобрена система от номенклатура или наименования от Международния съюз за чиста и приложна химия или IUPAC. Ще чуете химикали, наречени техните общи имена (например сол, захар и сода за хляб), но в лабораторията бихте използвали систематични имена (например, натриев хлорид, захароза и натриев бикарбонат). Ето преглед на някои основни моменти относно номенклатурата.

Съединенията могат да бъдат съставени от само два елемента (бинарни съединения) или повече от два елемента. При именуване на двоични съединения се прилагат определени правила:

• Ако един от елементите е метал, той се назовава първо.
• Някои метали могат да образуват повече от един положителен йон. Обичайно е да се посочва заряда върху йона с помощта на римски цифри. Например FeCl₂ е железен (II) хлорид.
• Ако вторият елемент е неметал, името на съединението е металното име, последвано от ствол (съкращение) от името на неметала, последвано от "ide". Например, NaCl е наречен натриев хлорид.
• За съединения, състоящи се от два неметала, по-първо електропозитивният елемент е наречен на първо място. Стъблото на втория елемент е кръстено, последвано от „ide“. Пример за това е HCl, която е хлороводород.

В допълнение към правилата за именуване на двоични съединения, има допълнителни условия за именуване на йонни съединения:

• Някои многоатомни аниони съдържат кислород. Ако елемент образува два оксианиона, този с по-малко кислород завършва на -ite, докато този с повече оксиген завършва в -ат. Например:
  НЕ^2- е нитрит
  НЕ^3- е нитрат