План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

Тема 1 Основные понятия химии – 1 час
План лекции:

1. 
   Международная система единиц
   
2. 
   Атомно-молекулярное учение
   
3. 
   Стехиометрия химических реакций
   
4. 
   Современная номенклатура неорганических веществ
   

1. Международная система единиц.
Для определения размерности физических величин используется международная система единиц СИ, в том числе и в химии. Основные единицы системы СИ: масса, объем и плотность вещества, давление, энергетические величины. Масса (m) измеряется в кг, объем (V) – в м³, плотность () – в кг/м³, давление (Р) в Па (паскаль), энергические величины измеряются в джоулях (Дж).


2. Атомно-молекулярное учение
В основе атомно-молекулярной теории строения вещества лежит представление о возможности разделения физического тела на малые части, каждая из которых сохраняет химические свойства тела. Эти части были названы молекулами. Молекулы сложного состава можно разделить на части, называемые атомами. В конце 19 – начале 20 вв. были открыты явления, заставляющие сделать предположение о сложности строения атомов и молекул. Изучение прохождения электрического тока через газы и растворы позволило обнаружить электрон, а также ионы, которые делятся на катионы и анионы. В 1896г. А. Беккерель открыл явление радиоактивности урана; среди частиц, образующихся при распаде урана, также оказались электроны.
В 1904г. В. Томсон и Д.Д. Томсон предложили модель строения атома. Атом представляет положительно заряженный шар, в котором вкраплены отрицательно заряженные электроны. При прохождении ручка электронов через атом искривление их траектории происходит за счет сил отталкивания, действующих со стороны атомных электронов.
В 1904г. Х. Нагаока предложит иную модель строения атома: атом имеет строение, напоминающее строение планеты Сатурн с ее кольцами спутников. Основная часть атома – положительно заряженный шар, вокруг которого по кольцевым орбитам вращаются электроны. Х. Нагаока показал, что эта модель механически устойчива, но отметил, что согласно законам электродинамики электроны должны были бы излучать электромагнитные волны, теряя кинетическую энергию и уменьшая свою скорость, пока не упадут на ядро.
В 1906- 1911гг. в лаборатории Э. Резерфорда было изучено прохождение через фольгу дважды ионизированных атомов гелия - -частиц. Оказалось, что и -частицы изменяют свою траекторию, но меньше, чем электроны. Следовательно, область положительного заряда атома очень невелика по размерам, что противоречило модели Томсонов. Э. Резерфорд использовал для объяснения планетарную модель атома Нагаоки. Однако он предположил, что масса атома почти целиком сосредоточена в области положительного заряда. Эта область была названа ядром атома. При расчетах изменения траектории -частиц предполагалось, что заряд ядра сосредоточен в точке. Рассчитанное Резерфордом распределение частиц по углам отклонения совпадало с опытным. Ядерная модель атома предложена Резерфордом в 1911г. Но модель Резерфорда все же не могла объяснить факта устойчивости атома.
В 1900г. М. Планк показал, что электромагнитные излучения следует рассматривать как состоящие из отдельных прерывистых порций – квантов, пропорциональных частоте колебаний , где h – так называемый элементарный квант действия. Волновое число линии в спектре можно связать с энергией, соответствующей этой линии , где с – скорость света (≈ 3*10⁸ м/с), h=6,6*10^-34 Дж*с. Если умножить левую и правую части формулы (эмиссионный спектр водорода, предложенный И. Ридбергом в 1890г.) на hc, получим . Таким образом, энергия фотона, соответствующая данной линии спектра, представляет разность двух энергетических состояни1 атома Е₁ и Е₂: ∆Е= Е₁ - Е₂.
Линейчатость атомных спектров связана со скачкообразным изменением энергетического состояния атомов. Но по законам классической электродинамики движущийся электрон должен излучать энергию непрерывно. При этом спектр должен быть сплошным, в нем должны присутствовать волны всех длин, отвечающих интервалу от минимума к максимуму энергии электрона. Но наблюдаемый спектр является линейчатым, а не сплошным.