Opi 11. luokan kemia

Aineen rakennuspalikat ovat atomeja, jotka liittyvät toisiinsa muodostaen molekyylejä tai yhdisteitä. On tärkeää tietää atomin osat, mitä ionit ja isotoopit ovat ja kuinka atomit yhtyvät toisiinsa.

Atomit koostuvat kolmesta komponentista:

• protonit - positiivinen sähkövaraus
• neutronit - ei sähkövarausta
• elektronit - negatiivinen sähkövaraus

Protonit ja neutronit muodostavat kunkin atomin ytimen tai keskuksen. Elektronit kiertävät ydintä. Joten, kunkin atomin ytimessä on netto positiivinen varaus, kun taas atomin ulommassa osassa on netto negatiivinen varaus. Kemiallisissa reaktioissa atomit menettävät, saavat tai jakavat elektroneja. Ydin ei osallistu tavanomaisiin kemiallisiin reaktioihin, vaikka ydinhajoaminen ja ydinreaktiot voivat aiheuttaa muutoksia atomiytimessä.

Protonien lukumäärä atomissa määrää, mikä elementti se on. Jokaisessa elementissä on yksi- tai kaksikirjaiminen kirjain

Atomeja, joissa on positiivinen tai negatiivinen nettovaraus, ovat ionit. Esimerkiksi, jos heliumiatomi menettää kaksi elektronia, sen nettovaraus olisi +2, joka olisi kirjoitettu He²⁺.

Neutronien lukumäärän vaihteleminen atomissa määrittää mitkä isotooppi elementistä se on. Atomit voidaan kirjoittaa ydinmerkeillä tunnistaakseen niiden isotoopin, jossa nukleonien lukumäärä (protonit plus neutronit) on lueteltu yllä ja elementtisymbolin vasemmalla puolella, protonien lukumäärän ollessa alla ja vasemmalla puolella symboli. Esimerkiksi kolme vetyisotooppiä ovat:

¹₁H, ²₁H, ³₁H

Koska tiedät, että protonien lukumäärä ei muutu koskaan elementin atomilla, isotoopit kirjoitetaan yleisemmin käyttämällä elementtisymbolia ja nukleonien lukumäärää. Voit esimerkiksi kirjoittaa H-1, H-2 ja H-3 vedyn kolmelle isotoopille tai U-236 ja U-238 kahdelle tavalliselle uraanin isotoopille.

atominumero atomin tunnistaa sen elementin ja protonien lukumäärän. atomipaino on protonien lukumäärä plus neutronien lukumäärä elementissä (koska elektronien massa on niin pieni verrattuna protoneihin ja neutroneihin, että sitä ei pääasiassa lasketa). Atomipainoa kutsutaan joskus atomimassana tai atomimassanumerona. Heliumin atomiluku on 2. Heliumin atomipaino on 4. Huomaa, että jaksotaulukon elementin atomimassa ei ole kokonaisluku. Esimerkiksi heliumin atomimassana on 4,003 eikä 4. Tämä johtuu siitä, että jaksollinen taulukko heijastaa elementin luonnollista isotooppien määrää. Kemiallisissa laskelmissa käytät jaksollisessa taulukossa annettua atomimassaa olettaen, että elementin näyte heijastaa kyseisen elementin luonnollisia isotooppialueita.

Atomit ovat vuorovaikutuksessa keskenään, muodostaen usein kemiallisia sidoksia toistensa kanssa. Kun kaksi tai useampi atomi sitoutuu toisiinsa, ne muodostavat molekyylin. Molekyyli voi olla yksinkertainen, kuten H₂tai monimutkaisempia, kuten C₆H₁₂O₆. Tilaukset osoittavat molekyylin kunkin atomityypin lukumäärän. Ensimmäinen esimerkki kuvaa molekyylin, jonka muodostavat kaksi vetyatomia. Toinen esimerkki kuvaa molekyylin, jonka muodostavat 6 hiiliatomia, 12 vetyatomia ja 6 happea. Vaikka voit kirjoittaa atomit missä tahansa järjestyksessä, yleisenä tapana on kirjoittaa ensin molekyylin positiivisesti varautunut menneisyys, jota seuraa molekyylin negatiivisesti varautunut osa. Joten, natriumkloridista kirjoitetaan NaCl eikä ClNa.

Jaksotaulukko on tärkeä työkalu kemiassa. Nämä muistiinpanot tarkastelevat jaksollista taulukkoa, sen järjestelyä ja jaksotaulukon kehitystä.

Vuonna 1869, Dmitri Mendeleev järjesti kemialliset elementit jaksotaulukkoksi aivan kuten nykyään käyttämämme, paitsi hänen elementit tilattiin kasvavan atomipainon mukaan, kun taas nykyaikainen pöytä on järjestetty lisäämällä atomipainoa määrä. Elementtien järjestely antaa mahdollisuuden nähdä elementtien ominaisuuksien kehityssuuntaukset ja ennustaa elementtien käyttäytymistä kemiallisissa reaktioissa.

Rivejä (siirtyvät vasemmalta oikealle) kutsutaan aikoja. Jakson elementeillä on sama korkein energiataso käyttämättömällä elektronilla. Alatasoja on enemmän energiatasoa kohti atomin koon kasvaessa, joten taulukon alapuolella olevilla jaksoilla on enemmän elementtejä.

Sarakkeet (liikkuvat ylhäältä alas) muodostavat perustan elementille ryhmät. Ryhmien elementeillä on sama määrä valenssielektroneja tai ulkoinen elektronikuorijärjestely, mikä antaa ryhmän elementeille useita yhteisiä ominaisuuksia. Esimerkkejä elementoryhmistä ovat alkalimetallit ja jalometallit.

Jaksollisen taulukon järjestäminen mahdollistaa elementtien ominaisuuksien kehityksen näkemisen yhdellä silmäyksellä. Tärkeät suuntaukset liittyvät atomisäteeseen, ionisaatioenergiaan, elektronegatiivisuuteen ja elektroniaffiniteettiin.

• Atomisäde
  Atomisäde heijastaa atomin kokoa. Atomisäde vähenee siirtyminen vasemmalta oikealle ajanjaksolla ja lisää liikkumista ylhäältä alas alas ryhmä. Vaikka saatat luulla, että atomit yksinkertaisesti kasvavat, kun ne saavat enemmän elektroneja, elektronit pysyvät kuoressa, kun taas kasvava protonimäärä vetää kuoret lähemmäksi ydintä. Ryhmää siirryttäessä elektronit löytyvät kauempana ytimestä uusissa energiakuorissa, joten atomin yleinen koko kasvaa.
• Ionisointienergia
  Ionisointienergia on energian määrä, joka tarvitaan elektronin poistamiseen ioni- tai atomiatomista kaasutilassa. Ionisointienergia lisää liikkumista vasemmalta oikealle ajanjaksolla ja vähenee siirtyminen ylhäältä alas alas ryhmä.
• elektronegatiivisuus
  Elektronegatiivisuus on mitta siitä, kuinka helposti atomi muodostaa kemiallisen sidoksen. Mitä korkeampi elektronegatiivisuus, sitä suurempi vetovoima elektronin sitomiseen. elektronegatiivisuus vähentää elementtiryhmän liikkumista. Jaksotaulukon vasemmalla puolella olevilla elementeillä on taipumus olla sähköpositiivisia tai ne luovuttavat todennäköisemmin elektronin kuin hyväksyvät yhden.
• Elektroniaffiniteetti
  Elektronien affiniteetti heijastaa sitä, kuinka helposti atomi hyväksyy elektronin. Elektroni-affiniteetti vaihtelee elementtiryhmän mukaan. Jalokaasuilla on elektroniaffiniteetit lähellä nollaa, koska ne ovat täyttäneet elektronikuoret. Halogeeneillä on korkea elektronien affiniteetti, koska elektronin lisäys antaa atomille täysin täytetyn elektronikuoren.

Kemialliset sidokset on helppo ymmärtää, jos pidät mielessä seuraavat atomien ja elektronien ominaisuudet:

• Atomit etsivät vakainta kokoonpanoa.
• Octet-sääntö toteaa, että atomit, joiden ulkokehällä on 8 elektronia, ovat vakaimpia.
• Atomit voivat jakaa, antaa tai ottaa elektronia muista atomeista. Nämä ovat kemiallisten sidosten muotoja.
• Sidokset tapahtuvat atomien valenssielektronien, ei sisäelektronien välillä.

Kaksi kemiallisten sidosten päätyyppiä ovat ioniset ja kovalenttiset sidokset, mutta sinun pitäisi olla tietoinen monista sitoutumismuodoista:

• Ioniset siteet
  Ionisidokset muodostuu, kun yksi atomi ottaa elektronin toisesta atomista. Esimerkki: NaCl muodostuu ionisella sidoksella, jossa natrium luovuttaa valenssielektronin klooriksi. Kloori on halogeeni. Kaikilla halogeeneilla on 7 valenssielektronia ja ne tarvitsevat vielä yhden vakaan oktettin saamiseksi. Natrium on alkalimetalli. Kaikilla alkalimetallilla on 1 valenssielektroni, jonka ne helposti luovuttavat sidoksen muodostamiseksi.
• Kovalenttiset sidokset
  Kovalenttiset sidokset muodostuu, kun atomit jakavat elektroneja. Tärkein ero on, että ionisten sidosten elektronit liittyvät läheisemmin yhteen atomiin ydin tai toinen, jotka elektronit kovalenttisessa sidoksessa kiertävät yhtä todennäköisesti yhtä ydintä kuin muut. Jos elektroni liittyy läheisemmin yhteen atomiin kuin toiseen, a polaarinen kovalenttinen sidos voi muodostua. Esimerkki: Kovalenttiset sidokset muodostuvat vedyn ja vedessä olevan hapen välillä, H₂O.
• Metallinen joukkovelkakirjalaina
  Kun molemmat atomit ovat molemmat metalleja, muodostuu metallisidos. Ero metallissa on, että elektronit voivat olla mikä tahansa metalliatomi, ei vain kaksi atomia yhdisteessä. Esimerkki: Metallisidoksia nähdään puhtaista alkuainemetalleista, kuten kulta tai alumiini, tai seoksista, kuten messingistä tai pronssista.

Saatat ihmetellä, kuinka voit selvittää, onko sidos ioninen vai kovalentti. Voit tarkastella elementtien sijoittelua jaksotaulukossa tai elementtitaulukossa electronegativities ennustaa muodostuvan sidoksen tyyppi. Jos elektronegatiivisuusarvot ovat hyvin erilaisia ​​toisistaan, muodostuu ioninen sidos. Yleensä kationi on metalli ja anioni on ei-metalli. Jos molemmat elementit ovat metalleja, odota metallisidoksen muodostumista. Jos elektronegatiivisuusarvot ovat samanlaiset, odotetaan kovalenttisen sidoksen muodostuvan. Kahden ei-metallisen sidokset ovat kovalenttisia sidoksia. Polaariset kovalenttiset sidokset muodostuvat elementtien välillä, joilla on välierot elektronegatiivisuusarvojen välillä.

Jotta kemistit ja muut tutkijat olisivat yhteydessä toisiinsa, Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto tai IUPAC sopi nimikkeistö- tai nimeämisjärjestelmästä. Kuulet kemikaaleja, joita kutsutaan niiden yleisiksi nimiksi (esim. Suola, sokeri ja ruokasooda), mutta laboratoriossa käyttäisit systemaattisia nimiä (esim. Natriumkloridi, sakkaroosi ja natriumbikarbonaatti). Tässä on katsaus joihinkin nimikkeistöä koskeviin avainkysymyksiin.

Yhdisteet voivat koostua vain kahdesta alkuaineesta (binaariset yhdisteet) tai useammasta kuin kahdesta alkuaineesta. Tiettyjä sääntöjä sovelletaan, kun nimetään binaarisia yhdisteitä:

• Jos yksi elementteistä on metalli, se nimetään ensin.
• Jotkut metallit voivat muodostaa useamman kuin yhden positiivisen ionin. On tavallista, että varaus ionille ilmoitetaan roomalaisilla numeroilla. Esimerkiksi FeCl₂ on rauta (II) kloridi.
• Jos toinen elementti on ei-metalli, yhdisteen nimi on metallinimi, jota seuraa ei-metallisen nimen varsi (lyhenne), jota seuraa "ide". Esimerkiksi NaCl on nimeltään natriumkloridi.
• Yhdisteistä, jotka koostuvat kahdesta ei-metallisesta, nimetään ensin positiivisempi elementti. Toisen elementin varsi on nimetty, jota seuraa "ide". Esimerkki on HCl, joka on vetykloridi.

Binaaristen yhdisteiden nimeämistä koskevien sääntöjen lisäksi ioniyhdisteille on myös muita nimeämiskäytäntöjä:

• Jotkut polyatomiset anionit sisältävät happea. Jos elementti muodostaa kaksi oksyanionia, toisen, jolla on vähemmän happea, päättyy initissä, kun taas toinen, jossa enemmän happeja, päättyy inatissa. Esimerkiksi:
  EI^2- on nitriitti
  EI^3- on nitraatti