Основні поняття і закони хімії

Речовини складаються з атомів або молекул, певним чином пов’язаних між собою.

Маси атомів та молекул дуже малі, тому для порівняння їх мас зручно користуватися відносними атомними і молекулярними масами, які показують, у скільки разів атом чи молекула є легшими або важчими від стандартної величини. На даний час як стандарт використовують атомну одиницю маси.

Атомна одиниця маси (а.о.м.) – це 1/12 частка від маси атома ізотопу Карбону ¹²С.

Атомна одиниця масименша від звичайної стандартної маси (у грамах) у 6,02∙10²³ разів. Тому справедливе співвідношення:

1 а.о.м. ∙ 6,02∙10²³ = 1 г

Маса атома, виражена в а.о.м., називається відносною атомною масою (A_r ). Вона є безрозмірною величиною. Атомні маси хімічних елементів зазначені в періодичній системі елементів.

Молекулярна маса (M_r ) – маса молекули, виражена в атомних одиницях маси. Вона також є безрозмірною величиною. Молекулярні маси сполук дорівнюють сумі мас атомів, що утворюють молекулу.

Наприклад, атомна маса Гідрогену А_r (H) = 1, А_r (Be) = 9, А_r (O) = 16, А_r (Mg) = 24, відповідно, маса молекули водню, що складається з двох атомів Гідрогену M_r (H₂) = 2·1 = 2, аналогічно, M_r (N₂) = 2·14 = 28, M_r (CO₂) = 12 + 2·16 = 44,
M_r (H₂SO₄) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98.

Наприклад, відносна атомна маса Магнію становить 24. Це означає, що атом Магнію „важчий“ від атома Гідрогену в 24/1 = 24 рази, від молекули водню в 24/2 = 12 разів, від атома Карбону в 24/12 – вдвічі,від атома Оксигену в 24/16 = 1,5рази, від атома Сульфуру в 24/32 = 0,75 разів, тобто „легший“ у 32/24 = 1,33 рази.

У хімії користуються фізичною величиною, яка називається кількістю речовини (ν). Одиницею вимірювання кількості речовини є моль.

Експериментально встановлено, що у 12 г ізотопу Карбону ¹²С міститься6,02·10²³ атомів. Отже, 1 моль будь-якої речовини містить 6,02·10²³ структурних частинок (атомів, молекул, йонів тощо). Це число називають сталою Авогадро (N_A ).

Маса 1 моля речовининазивається мольною (молярною) масою речовини (M). Мольна маса речовини чисельно дорівнює відносній атомній або молекулярній масі; одиниці розмірності - г/моль.

Наприклад, мольна маса атомарного Гідрогену дорівнює 1 г/моль, молекулярного водню 2 г/моль, сульфатної кислоти 98 г/моль.

При розв’язку задач зручно використовувати такі формули:

де m – маса речовини, г;

M – мольна маса, г/моль;

де N – число структурних одиниць;

N_A – стала Авогадро, N_A = 6,02·10²³ моль^–1.

Згідно із законом сталості складу елементи сполучаються один з одним у строго визначених вагових співвідношеннях. Найменші вагові співвідношення називаються хімічними еквівалентами (сполучними масами), що означає – рівноцінна кількість.

Масу одного еквівалента речовини називають еквівалентною масою (мольною масою еквівалента Е), одиниці вимірювання якої – г/моль-екв.

Наприклад, у НВr з одним молем атомів Гідрогену сполучається 1 моль атомів Брому, тому еквівалент Брому в цій сполуці дорівнює одному молю атомів Брому, а його еквівалентна маса дорівнює 80 г/моль-екв.

У Н₂О з одним молем атомів Гідрогену сполучається 1/2моль атомів Оксигену, тому еквівалент Оксигену у цій сполуці дорівнює 1/2 моль атомів Оксигену, а його еквівалентна маса дорівнює 16/2 = 8 г/моль-екв.

Отже, зрозуміло, що в хімічних реакціях різні індивідуальні речовини беруть участь у строго еквівалентних кількостях. Це твердження є основою закону еквівалентів:

Масова частка (ω) показує, яку частину становить маса даного елемента від всієї маси речовини:

n – кількість атомів елемента у сполуці;

A_r – атомна маса елемента;

M_r – молекулярна маса.