Το άτομο: Άτομα: Ατομική θεωρία του Δημόκριτου: ΧΗΜΕΙΑ: Εισαγωγή στην Χημεία - από το νερό στο άτομο- από το μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο 9 9

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ: Εισαγωγή στην Χημεία - από το νερό στο άτομο- από το μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο 9 9 Το άτομο: Άτομα: Τι είναι το άτομο; Το άτομο είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός χημικού στοιχείου, που μπορεί να πάρει μέρος στα χημικά φαινόμενα και στο σχηματισμό χημικών ενώσεων. Δηλαδή το άτομο είναι η μικρότερη ποσότητα χημικού στοιχείου που μπορεί να υπάρξει. Τι μέγεθος έχει το άτομο; Το άτομο είναι απειροελάχιστο, για παράδειγμα, αν τοποθετούσαμε άτομα σιδήρου το ένα δίπλα στο άλλο, θα φτιάχναμε μία αλυσίδα μήκους ενός εκατοστού του μέτρου (1 cm). Ατομική θεωρία του Δημόκριτου: Ποια ήταν η άποψη του Δημόκριτου για τη δομή της ύλης; Ο Δημόκριτος υποστήριξε ότι η ύλη δε διαιρείται επ άπειρο, αλλά αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια τα οποία δεν τέμνονται σε απλούστερα. Τα σωματίδια αυτά ο Δημόκριτος τα ονόμασε άτομα και υποστήριξε ότι έχουν τις παρακάτω ιδιότητες: α. Τα άτομα όλων των υλικών αποτελούνται από την ίδια ουσία και διαφέρουν μεταξύ τους στο μέγεθος και το σχήμα. β. Τα άτομα ούτε καταστρέφονται, ούτε δημιουργούνται από το μηδέν. γ. Τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους με διάφορους τρόπους, δημιουργώντας διάφορα υλικά. δ. Τα άτομα είναι πλήρη, δηλαδή χωρίς κενό. ε. Τα άτομα βρίσκονται σε συνεχή κίνηση.

2 100 ΧΗΜΕΙΑ: Εισαγωγή στην Χημεία - από το νερό στο άτομο- από το μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο Οι απόψεις του Δημόκριτου δεν έγιναν αποδεκτές στην εποχή του, αλλά επικράτησαν οι απόψεις του Αριστοτέλη και του Πλάτωνα ότι η ύλη μπορεί να τέμνεται συνεχώς. Ατομική θεωρία του Ντάλτον: Ποια είναι ατομική θεωρία του Ντάλτον; Ο Ντάλτον διατύπωσε την ατομική του θεωρία το 1803, προκειμένου να ερμηνεύσει κάποια πειραματικά δεδομένα. Η θεωρία του υποστηρίζει ότι: α. Κάθε στοιχείο αποτελείται από πολύ μικρά σωματίδια τα οποία ονομάζονται άτομα. β. Τα άτομα κάθε χημικού στοιχείου είναι όμοια μεταξύ τους, ενώ τα άτομα διαφορετικών στοιχείων διαφέρουν μεταξύ τους. γ. Τα άτομα ενός στοιχείου δε μετατρέπονται σε άλλου είδους άτομα, ούτε καταστρέφονται, ούτε δημιουργούνται κατά τα χημικά φαινόμενα. δ. Διαφορετικά άτομα ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν χημικές ενώσεις. ε. Στις χημικές ενώσεις, το είδος των ατόμων και η μεταξύ τους αναλογία είναι σταθερή. Παρατηρούμε ότι η άποψη του Δημόκριτου για την ύπαρξη ατόμων επανέρχεται μετά από χρόνια.

3 ΧΗΜΕΙΑ: Εισαγωγή στην Χημεία - από το νερό στο άτομο- από το μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο 101 Δομή του ατόμου: Ποια είναι τα υποατομικά σωματίδια; Τα άτομα αποτελούνται από 3 είδη σωματιδίων: Τα πρωτόνια (p), τα νετρόνια (n),και τα ηλεκτρόνια (e), τα οποία ονομάζονται υποατομικά σωματίδια. To μεγαλύτερο μέρος του όγκου του ατόμου παραμένει κενό. Τι γνωρίζετε για τα πρωτόνια; Τα πρωτόνια βρίσκονται στον πυρήνα του ατόμου, έχουν περίπου ίση μάζα με τα νετρόνια και φέρουν τη μικρότερη ποσότητα θετικού ηλεκτρικού φορτίου που υπάρχει στη φύση, η οποία ονομάζεται στοιχειώδες θετικό ηλεκτρικό φορτίο και συμβολίζεται +1. Τι γνωρίζετε για τα νετρόνια; Τα νετρόνια βρίσκονται στον πυρήνα του ατόμου, έχουν περίπου ίση μάζα με τα πρωτόνια και είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, δηλαδή δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Τι γνωρίζετε για τα ηλεκτρόνια; Τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα του ατόμου, σε πάρα πολύ μεγάλες αποστάσεις, σε σύγκριση με το μέγεθος του ατόμου. Έχουν μάζα 1836 φορές μικρότερη από τα πρωτόνια και φέρουν τη μικρότερη ποσότητα αρνητικού φορτίου που υπάρχει στη φύση, η οποία ονομάζεται στοιχειώδες αρνητικό φορτίο και συμβολίζεται -1. Το αρνητικό φορτίο ενός ηλεκτρονίου είναι σε απόλυτη τιμή ίσο με το θετικό φορτίο ενός πρωτονίου.

4 102 ΧΗΜΕΙΑ: Εισαγωγή στην Χημεία - από το νερό στο άτομο- από το μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο Με βάση τη δομή του ατόμου, τι συμπεράσματα προκύπτουν για τη μάζα του; Παρατηρούμε ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια βρίσκονται στον πυρήνα του ατόμου. Συνεπώς, μπορούμε να πούμε ότι όλη η μάζα του ατόμου είναι πρακτικά συγκεντρωμένη στον πυρήνα του. Γιατί τα άτομα των χημικών στοιχείων είναι ηλεκτρικά ουδέτερα; Τα άτομα των χημικών στοιχείων είναι ηλεκτρικά ουδέτερα γιατί σε κάθε άτομο ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα το συνολικό θετικό φορτίο να είναι ίσο με το συνολικό αρνητικό, άρα να «εξουδετερώνονται». Τι ομοιότητα παρουσιάζουν όλα τα άτομα ενός χημικού στοιχείου; τους. Όλα τα άτομα ενός χημικού στοιχείου έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα Ο σύγχρονος ορισμός για το χημικό στοιχείο είναι: Χημικό στοιχείο ονομάζεται η ουσία που αποτελείται μόνο από άτομα που έχουν στον πυρήνα τους τον ίδιο αριθμό πρωτονίων. Όλα τα άτομα του χλωρίου έχουν στον πυρήνα τους δεκαεπτά (17) πρωτόνια. Ατομικός αριθμός: Τι ονομάζουμε ατομικό αριθμό (Ζ) ενός στοιχείου; Ατομικός αριθμός είναι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα του ατόμου ενός στοιχείου. Ο ατομικός αριθμός είναι η ταυτότητα κάθε χημικού στοιχείου, δηλαδή σε κάθε χημικό

5 ΧΗΜΕΙΑ: Εισαγωγή στην Χημεία - από το νερό στο άτομο- από το μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο 103 στοιχείο αντιστοιχεί ένας ατομικός αριθμός και σε κάθε ατομικό αριθμό ένα χημικό στοιχείο. Για παράδειγμα, όλα τα άτομα του οξυγόνου έχουν ατομικό αριθμό 8 και μόνο τα άτομα του οξυγόνου έχουν ατομικό αριθμό 8. Ο ατομικός αριθμός γράφεται στο κάτω αριστερό μέρος του συμβόλου του στοιχείου ( Z Χ). 8 O, 11 Νa, 17 Cl. Μαζικός αριθμός: Τι ονομάζουμε μαζικό αριθμό (Α) ενός στοιχείου; Μαζικός αριθμός είναι ο συνολικός αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα ενός ατόμου. Ο μαζικός αριθμός μας δηλώνει πρακτικά τη μάζα ενός ατόμου και γράφεται πάνω και αριστερά από το σύμβολο του στοιχείου ( Α Χ). 16 Ο, 35 Cl, 24 Mg. Είναι δυνατόν άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου να έχουν διαφορετικούς μαζικούς αριθμούς. Τα άτομα αυτά ονομάζονται ισότοπα. 35 Cl, 37 Cl. Αν Ν είναι ο αριθμός των νετρονίων στον πυρήνα, τότε ισχύει η σχέση: Α = Ζ + Ν Οξυγόνο: Ο ( από το Oxygenium) Aσβέστιο: Ca ( από το Calsium) Kάδμιο: Cd ( από το Cadmium) Σύμβολα χημικών στοιχείων και ατόμων: Πως συμβολίζονται τα χημικά στοιχεία; Η χημεία, όπως όλες οι θετικές επιστήμες, έχει τη δική της συμβολική γλώσσα, που είναι παγκόσμια. Τα χημικά στοιχεία με τη γλώσσα της χημείας συμβολίζονται με ένα κεφαλαίο γράμμα του λατινικού αλφαβήτου ή με ένα κεφαλαίο και ένα μικρό γράμμα. Το κεφαλαίο γράμμα στο σύμβολο κάθε χημικού στοιχείου είναι το πρώτο γράμμα της λατινικής του ονομασίας, ενώ το μικρό δεν είναι απαραίτητα το δεύτερο γράμμα της λατινικής του ονομασίας.

6 104 ΧΗΜΕΙΑ: Εισαγωγή στην Χημεία - από το νερό στο άτομο- από το μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο Ιόντα: Τι είναι τα ιόντα και πως συμβολίζονται; Ιόντα ονομάζονται τα ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα ή συγκροτήματα ατόμων. Τα ιόντα με θετικό φορτίο λέγονται κατιόντα και τα ιόντα με αρνητικό φορτίο ανιόντα. Τα ιόντα συμβολίζονται με το σύμβολο του στοιχείου, στο οποίο πάνω και δεξιά γράφουμε το φορτίο.

7 ΧΗΜΕΙΑ: Εισαγωγή στην Χημεία - από το νερό στο άτομο- από το μακρόκοσμο στον μικρόκοσμο 105 Κ + : σημαίνει κατιόν καλίου με φορτίο +1. Ο 2 : σημαίνει ανιόν οξυγόνου με φορτίο 2. Πως ένα άτομο μετατρέπεται σε ιόν; Σε όλα τα άτομα ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων, για αυτό τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα. Ένα άτομο μετατρέπεται σε ιόν αν αποβάλλει ή προσλάβει ηλεκτρόνια. Αν αποβάλλει μετατρέπεται σε κατιόν και αν προσλάβει σε ανιόν. α. Το άτομο του ασβεστίου έχει 20 p και 20 e. Αν αποβάλλει 2 e έχει 20 p και 18 e, και μετατρέπεται σε κατιόν ασβεστίου με φορτίο 2+, το οποίο συμβολίζεται: Ca 2+ β. Το άτομο του χλωρίου έχει 17 p και 17 e. Αν προσλάβει 1 e έχει 17 p και 18 e, και μετατρέπεται σε ανιόν χλωρίου με φορτίο 1, το οποίο συμβολίζεται: Cl Ανακεφαλαίωση: Το άτομο αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία βρίσκονται στον πυρήνα, καθώς και από ηλεκτρόνια, τα οποία κινούνται γύρω από τον πυρήνα. Σε κάθε άτομο ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων, για αυτό τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα. Χημικό στοιχείο ονομάζεται η ουσία που αποτελείται μόνο από άτομα που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους. Ατομικός αριθμός είναι ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου. Μαζικός αριθμός είναι ο συνολικός αριθμός πρωτονίων και νετρονίων στον πυρήνα ενός ατόμου. Τα ιόντα είναι ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα ή συγκροτήματα ατόμων.