Независимо от способа получения, во всех случаях чистый оксид углерода будет иметь приведенный выше состав.
3. Газовые законы. Закон Авогадро. Молекулярный объем газа.
Закон объемных отношений – объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как простые целые числа.
Пример. 1 л хлора соединяется с 1 л водорода, образуя 2 л хлористого водорода:
Н
+ Cl
= 2HCl,
или 2 л оксида серы (IV) соединяются с 1 л кислорода, образуя 2 л оксида серы (VI):
2 SO
+ O
= 2SO
Закон Авогадро – в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул, т.е. 1 моль любого газа занимает одинаковый объем – 22,4 л/моль.
Пример расчета. При нормальных условиях, т.е. температуре 273 К и давлении 101 325 Па, масса 1 л водорода равна 0,09 г.
Молекулярная масса его равна
1,008?2 = 2,016 г/моль,
тогда объем, занимаемый 1 моль водорода, равен
2,016 г/моль:0,09 г/л = 22,4 л/моль.
При тех же условиях, масса 1 л кислорода равна 1,429 г, а его молекулярная масса – 32 г/моль, тогда объем газа равен
32 г/моль:1,429 г/л = 22,4 л/моль.
Следовательно, при нормальных условиях 1 моль различных газов занимает объем, равный 22,4 л. Этот объем называется молярным объемом газа.
Молярный объем газа – это отношение объема газа при данных условиях к количеству вещества этого газа:
V
= V(В)/n(В),
где V
и V(В) – соответственно молярный объем и объем газа В при данных условиях; n(В) – количества вещества газа В.
Строение атома
Атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг ядра электронов. Атом электронейтрален, поэтому суммарный заряд электронов равен Состав атомных ядер
Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов. Массы протона (1,673?10–
кг) и нейтрона (1,675?10–
кг) практически равны и равны примерно одной атомной единице массы (1,66?10–
). Протон обладает зарядом +1, заряд нейтрона равен 0 – частица электронейтральна.
Число протонов в атоме носит название протонного числа. Оно равно атомному номеру элемента. Атомный номер элемента называют также порядковым номером, говоря о месте элемента в периодической системе. Сумма чисел протонов (Z) и нейтронов (N) соответствуют массовому числу (А). Эти параметры связаны между собой соотношениями:
А=Z+N; Z=A-N; N=A-Z.
Пример:
Na 23–11=12 нейтронов;
K 39–19=20 нейтронов.
Атом с определенным значением атомного номера (протонного числа) и массового числа (нуклонного числа) называется нуклидом. Нуклиды с одинаковым зарядом ядра, но различными массовыми числами (А), т.е. числом нейтронов, называются изотопами (
Cl и
Cl;
O и
О).
Состояние электрона в атоме
Большинство свойств атома определяются его электронным строением. Согласно квантово-механическим представлениям, движущемуся электрону присуща двойственная природа – дуализм. Электрон – это частица, которая имеет определённую массу и заряд. Его движение вокруг ядра носит волновой характер. Состояние электрона в атоме описывается с помощью квантово-механической модели – электронного облака. Электронная плотность облака неравномерна. По мере удаления от ядра электронная плотность возрастает и достигает максимального значения на расстоянии 0,053 нанометров (нм).
Электроны в атоме находятся лишь в определенных квантовых состояниях, соответствующих определенным значениям его энергии связи с ядром.
Значение энергии электрона является главным квантовым числом, которое может принимать только целостные значения n = 1,2,3 ….?.
Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется атомной электронной орбиталью, или просто орбиталью. В зависимости от энергии электронов, орбитали имеют различные формы и размеры. Орбиталь, имеющая сферическую форму, обозначается буквой s, а электроны, образующие эту орбиталь, называются s-электронами.
Орбитали, имеющие форму объемной восьмерки (гантелей) называются р-орбиталями, а электроны, которые на них размещаются – р-электронами. Существуют d- и f-орбитали, которые имеют сложную форму, им соответствуют d- и f-электроны. На одной орбитали может находиться не более двух электронов, имеющих противоположный момент вращения вокруг оси (спин[1 - Подробнее см. в параграфе «Строение электронных оболочек атомов».]). В этом случае два электрона называются спаренными.
Электроны с близкими значениями энергии составляют в атоме электронный слой, или энергетический уровень. Число энергетических уровней в атоме соответствует номеру периода, в котором находится химический элемент в периодической системе.
Каждый энергетический уровень обозначается своим номером: n = 1, 2, 3, 4 и т.д. или K, L, M, N, O, P, Q.
Наибольшее число электронов на энергетическом уровне равно удвоенному квадрату номера уровня:
