Naučte se 11. stupeň chemie

Stavební bloky hmoty jsou atomy, které se spojují a vytvářejí molekuly nebo sloučeniny. Je důležité znát části atomu, jaké jsou ionty a izotopy a jak se atomy spojují.

Atomy se skládají ze tří složek:

• protony - kladný elektrický náboj
• neutrony - bez elektrického náboje
• elektrony - negativní elektrický náboj

Protony a neutrony tvoří jádro nebo střed každého atomu. Elektrony obíhají kolem jádra. Jádro každého atomu má tedy čistý kladný náboj, zatímco vnější část atomu má čistý záporný náboj. Při chemických reakcích atomy ztratí, získají nebo sdílejí elektrony. Jádro se nezúčastňuje běžných chemických reakcí, i když jaderný rozklad a jaderné reakce mohou způsobit změny v atomovém jádru.

Počet protonů v atomu určuje, který prvek je. Každý prvek má jedno nebo dvou písmen symbol to se používá k identifikaci v chemických vzorcích a reakcích. Symbolem helia je He. Atom se dvěma protony je atom helia bez ohledu na to, kolik neutronů nebo elektronů má. Atom může mít stejný počet protonů, neutronů a elektronů nebo počet neutronů a / nebo elektronů se může lišit od počtu protonů.

Atomy, které nesou čistý kladný nebo záporný elektrický náboj, jsou ionty. Například, jestliže atom helia ztratí dva elektrony, měl by čistý náboj +2, což by bylo napsáno He²⁺.

Změny počtu neutronů v atomu určují, které izotop prvku. Atomy mohou být psány s atomovými symboly pro identifikaci jejich izotopu, kde počet nukleonů (protony plus neutrony) je uveden nahoře a vlevo od symbolu prvku, s počtem protonů uvedených níže a vlevo od symbol. Například tři izotopy vodíku jsou:

¹₁H, ²₁H, ³₁H

Protože víte, že počet protonů se nikdy nezmění pro atom prvku, izotopy se častěji zapisují pomocí symbolu prvku a počtu nukleonů. Například můžete napsat H-1, H-2 a H-3 pro tři izotopy vodíku nebo U-236 a U-238 pro dva běžné izotopy uranu.

protonové číslo atomu identifikuje jeho prvek a počet protonů. atomová hmotnost je počet protonů plus počet neutronů v elementu (protože hmotnost elektronů je tak malá ve srovnání s protony a neutrony, že se v podstatě nepočítá). Atomová hmotnost se někdy nazývá atomová hmotnost nebo číslo atomové hmotnosti. Atomové číslo helia je 2. Atomová hmotnost helia je 4. Všimněte si, že atomová hmotnost prvku v periodické tabulce není celé číslo. Například atomová hmotnost hélia je uvedena spíše jako 4 003 než 4. Je to proto, že periodická tabulka odráží přirozené množství izotopů prvku. Při výpočtech chemie použijete atomovou hmotnost uvedenou v periodické tabulce za předpokladu, že vzorek prvku odráží přirozený rozsah izotopů pro tento prvek.

Atomy vzájemně interagují a často spolu vytvářejí chemické vazby. Když se k sobě naváže dva nebo více atomů, vytvoří molekulu. Molekula může být jednoduchá, jako je H₂nebo složitější, například C₆H₁₂Ó₆. Předplatné označuje počet každého typu atomu v molekule. První příklad popisuje molekulu tvořenou dvěma atomy vodíku. Druhý příklad popisuje molekulu tvořenou 6 atomy uhlíku, 12 atomy vodíku a 6 atomy kyslíku. Ačkoli jste mohli psát atomy v jakémkoli pořadí, konvencí je nejprve napsat kladně nabitou minulost molekuly a následně záporně nabitou část molekuly. Takže chlorid sodný je psán NaCl a ne ClNa.

Periodická tabulka je důležitým nástrojem v chemii. Tyto poznámky hodnotí periodickou tabulku, její organizaci a trendy periodické tabulky.

V roce 1869 Dmitri Mendeleev uspořádal chemické prvky do periodické tabulky podobně jako ta, kterou dnes používáme, s výjimkou jeho prvků byly uspořádány podle rostoucí atomové hmotnosti, zatímco moderní tabulka je organizována zvyšováním atomové hmotnosti číslo. Způsob, jakým jsou prvky uspořádány, umožňuje vidět trendy ve vlastnostech prvků a předpovídat chování prvků v chemických reakcích.

Řádky (pohybující se zleva doprava) se nazývají období. Prvky v období sdílejí stejnou nejvyšší energetickou hladinu pro nevyskočený elektron. Se zvyšující se velikostí atomů existuje více dílčích úrovní na energetickou úroveň, takže v dalších periodách níže je více prvků.

Sloupce (pohybující se shora dolů) tvoří základ prvku skupiny. Elementy ve skupinách sdílejí stejný počet valenčních elektronů nebo uspořádání vnějších elektronových obalů, což dává elementům ve skupině několik společných vlastností. Příklady skupin prvků jsou alkalické kovy a vzácné plyny.

Organizace periodické tabulky umožňuje na první pohled vidět trendy ve vlastnostech prvků. Důležité trendy se týkají atomového poloměru, ionizační energie, elektronegativity a elektronové afinity.

• Atomový poloměr
  Atomový poloměr odráží velikost atomu. Atomový poloměr se snižuje pohyb zleva doprava přes období a zvyšuje pohyb shora dolů dolů skupinu prvků. I když si můžete myslet, že atomy se jednoduše zvětší, když získají více elektronů, elektrony zůstanou ve skořápce, zatímco rostoucí počet protonů přitahuje náboje blíže k jádru. Při posunu dolů po skupině jsou elektrony nalezeny dále od jádra v nových energetických obalech, takže celková velikost atomu roste.
• Ionizační energie
  Ionizační energie je množství energie potřebné k odstranění elektronu z iontu nebo atomu v plynném stavu. Ionizační energie zvyšuje pohyb zleva doprava přes období a snižuje pohybující se shora dolů dolů skupinu.
• Elektronegativita
  Elektronegativita je měřítkem toho, jak snadno atom vytvoří chemickou vazbu. Čím vyšší je elektronegativita, tím vyšší je přitažlivost pro spojení elektronů. Elektronegativita snižuje pohyb dolů po skupině prvků. Prvky na levé straně periodické tabulky mají tendenci být elektropositivní nebo s větší pravděpodobností darovat elektron, než přijímat jeden.
• Elektronová afinita
  Elektronová afinita odráží, jak snadno atom přijme elektron. Elektronová afinita liší se podle skupiny prvků. Ušlechtilé plyny mají afinitu k elektronům blízkou nule, protože naplnily elektrony. Halogeny mají vysokou afinitu k elektronům, protože přidání elektronu dává atomu zcela vyplněnou skořepinu elektronů.

Chemické vazby snadno pochopíte, pokud budete mít na paměti následující vlastnosti atomů a elektronů:

• Atomy hledají nejstabilnější konfiguraci.
• Řád oktetu říká, že atomy s 8 elektrony v jejich vnějším orbitálu budou nejstabilnější.
• Atomy mohou sdílet, dávat nebo brát elektrony jiných atomů. Jsou to formy chemických vazeb.
• K vazbám dochází mezi valenčními elektrony atomů, nikoli vnitřními elektrony.

Dva hlavní typy chemických vazeb jsou iontové a kovalentní, ale měli byste si být vědomi několika forem vazeb:

• Iontové dluhopisy
  Iontové vazby forma, kdy jeden atom vezme elektron z jiného atomu. Příklad: NaCl je tvořen iontovou vazbou, kde sodík daruje svůj valenční elektron chloru. Chlor je halogen. Všechny halogeny mají 7 valenčních elektronů a potřebují ještě jeden, aby získali stabilní oktet. Sodík je alkalický kov. Všechny alkalické kovy mají 1 valenční elektron, který snadno darují za účelem vytvoření vazby.
• Kovalentní vazby
  Kovalentní vazby forma, kdy atomy sdílejí elektrony. Ve skutečnosti je hlavní rozdíl v tom, že elektrony v iontových vazbách jsou těsněji spojeny s jedním atomem jádro nebo jiné, které elektrony v kovalentní vazbě jsou asi stejně pravděpodobné, že obíhají jedno jádro jako jiný. Pokud je elektron těsněji spojen s jedním atomem než s druhým, polární kovalentní vazba může tvořit. Příklad: Kovalentní vazby se tvoří mezi vodíkem a kyslíkem ve vodě, H₂Ó.
• Kovový dluhopis
  Když jsou oba atomy kovy, vytvoří se kovová vazba. Rozdíl v kovu spočívá v tom, že elektrony mohou být libovolné atomy kovů, nejen dva atomy ve směsi. Příklad: Kovové vazby jsou vidět ve vzorcích čistých elementárních kovů, jako je zlato nebo hliník, nebo slitin, jako je mosaz nebo bronz.

Možná vás zajímá, jak můžete zjistit, zda je vazba iontová nebo kovalentní. Můžete se podívat na umístění prvků v periodické tabulce nebo tabulce prvků elektronegativity předpovídat typ vazby, která se vytvoří. Pokud se hodnoty elektronegativity od sebe velmi liší, vytvoří se iontová vazba. Kation je obvykle kov a anion je nekov. Pokud jsou oba prvky kovy, očekávejte vytvoření kovové vazby. Pokud jsou hodnoty elektronegativity podobné, očekávejte vytvoření kovalentní vazby. Dluhopisy mezi dvěma nekovy jsou kovalentní vazby. Polární kovalentní vazby se tvoří mezi elementy, které mají střední rozdíly mezi hodnotami elektronegativity.

Aby mohli chemici a ostatní vědci komunikovat mezi sebou, Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii (IUPAC) schválila systém názvosloví nebo názvů. Uslyšíte chemikálie nazývané jejich běžné názvy (např. Sůl, cukr a jedlá soda), ale v laboratoři byste použili systematická jména (např. Chlorid sodný, sacharóza a hydrogenuhličitan sodný). Zde je přehled některých klíčových bodů o nomenklatuře.

Sloučeniny mohou být tvořeny pouze dvěma prvky (binární sloučeniny) nebo více než dvěma prvky. Při pojmenování binárních sloučenin platí určitá pravidla:

• Pokud je jedním z prvků kov, je pojmenován jako první.
• Některé kovy mohou tvořit více než jeden pozitivní ion. To je obyčejné říkat poplatek na iontu pomocí římských číslic. Například FeCl₂ je chlorid železitý.
• Je-li druhým prvkem nekov, je název sloučeniny kovovým názvem, za kterým následuje kmen (zkratka) nemetalického jména následovaný „ide“. Například NaCl je pojmenován chlorid sodný.
• U sloučenin sestávajících ze dvou nekovů se jako první jmenuje více elektropozitivní prvek. Stonek druhého prvku je pojmenován a následuje „ide“. Příkladem je HC1, což je chlorovodík.

Kromě pravidel pro pojmenování binárních sloučenin existují i ​​další konvence pojmenování pro iontové sloučeniny:

• Některé polyatomické anionty obsahují kyslík. Pokud prvek tvoří dva oxyaniony, jeden s menším množstvím kyslíku končí v -ite, zatímco druhý s více oxgyenovými konci v -ate. Například:
  NE^2- je dusitan
  NE^3- je dusičnan