Градивни частици на веществата. Атомна и молекулна маса

Как се развиват идеите за строежа на веществата?

Идеите за строежа на веществата водят началото си още от древността. Преди около 2500 години преди н.е. философът Демокрит твърдял, че атомите са изградени от малки, невидими с просто око частици. Забравени хилядолетия наред неговите идеи били продължени от прочути учени като Робърт Бойл и Джон Далтон.

Всички вещества са изградени три, невидими с просто око частици - атоми, йони или молекули.

Атоми

Атомите са електронеутрални частици (нямат електричен заряд) и са изградени от атомно ядро и електронна обвивка. Атомното ядро е с много малки размери. То е изградено от протони p⁺ (частици с положителен заряд. Различните видове химични елементи имат различен брой протони в ядрата си. Различният брой протони е причината за различните свойства на елементи като водорода, сярата и т.н.). Когато два атома имат еднакъв брой протони, казваме, че те са атоми на един и същи химичен елемент.
Електронната обвивка на атома е изградена от електрони e^-  - частици с отрицателен електричен заряд, които се движат около ядрото.

Йони

Йоните се получават, когато атом отдаде или приеме електрон. В следствие на това отдаване или приемане йоните имат различен заряд - отрицателен или положителен. При образуването на йоните броят на протоните в ядрото не се променя.

Молекули

Молекулите са съвкупност от атоми на различни химични елементи. Например при определени условия когато се съберат атомите на водорода и кислорода се образува вода. Молекулата е най-малката частица на едно вещество, която може да съществува самостоятелно и да запази свойствата му. Молекулуте са електронеутрални частици, защото атомите, които ги изграждат също са електронеутрални частици.

Видео на Кирил Йовев за градивните частици на веществата:

▶ Гледай видеото в YouTube

Видове сили, които действат между градивните частици на веществата

Има три вида сили, които взаимодействат между градивните частици на веществата - химични сили, електростатични сили и междумолекулни сили.

• химичните сили действат между атомите в молекулите и атомите в кристалните решетки
• електростатичните сили действат между йоните
• междумолекулните сили действат между молекулите

Различните видове сили имат различна "здравина". Най-здрави са химичните сили, по-слаби са електростатичните сили и най-слаби са междумолекулните сили.

Градивните частици се намират на определени разстояние едни от други

В зависимост от вида на веществото неговите градивни частици се намират на различни разстояния едни от други. Това се дължи на факта, че веществата имат различни агрегатни състояние (течно, твърдо и газообразно) и  в зависимост от агрегатното състояние частиците се намират на различно разстояние.  Най-близо една до друга са частиците на твърдите вещества, защото плътността е по-висока и частиците се намират една до друга. На по-малко разстояние една от друга спрямо твърдите вещества са течностите, а на най-голямо разстояние една от друга се намират частиците на веществата, които са в газообразно агрегатно състояние.

Всички градивни частици извършват движения и следователно притежават енергия. С повишаването на темперетурата градивните частици пидобиват по-голяма енергия и започват да се движат по-интензивно. Вследствие на това разстоянието между тях се увеличава и започват да преминават от течности в газове или от твърди вещества в течности.

Градивните частици притежават маса

Градивните частици притежават маса, но тя е твърде малка и не може да бъде измерена и с най-чувствителната везна. Поради твърде малката маса числените стойности на масите на веществата са числа с например 29 нули след запетаята при водородния атом. Тъй като с подобни числа е твърде неудобно да се работи, учените са въвели еталон за атомната маса. Като основа за този еталон те са избрали въглеродният атом чието ядро е изградено от 6 протона и 6 неутрона (неутроните са частици без електричен заряд).

Ако приемем, че можем да разрежем водородният атом на 12 части всяка една от тези части ще има 1/12 от неговата маса. С така избраната единица за атомна маса (u) се сравняват атомите и молекулите.

Тоест за да изчислим масата на водорода например, трябва да определим колко пъти масата на водорода е по-голяма от 1/12 от масата на въглерода. Получава се числото 1,0079, което спокойно може да се приравни към 1 и е значително по-удобно за работа спрямо 0,00000000000000000000000000000167 g, което е теглото на водорода, ако не се ползва величината атомна маса.  На вас няма да ви се наложи да смятате атомната маса, защото тези стойности са пресметнати и са ви дадени наготово във всяка периодична система. Но пък може да ви се наложи да сметнете молекулната маса на дадено съединение.

Молекулна маса

Молекулната маса е съвкупност от атомните маси на два химични елемента. Тъй като всяка молекула е изградена от няколко атома, които имат различни атомни маси, е необходимо да ги съберем. Ако вземем за пример водата H₂O тя е изградена от 2 водородни атома и един кислороден. Тъй като атомната маса на водорода е 1, а на кислорода 16, е необходимо да ги съберем. Тъй като в тази молекула има два водородни атома умножаваме 2x атомната маса на този елемент (в случая 2x1) и събираме с 1x16, защото има само един кислороден атом и неговата атомна маса е 16. Всички стойности за атомните маси са взети наготово от периодичната система. В случая молекулната маса (Mr) на молекулата на водата е 18. 

Ако в този случай използваме теорията за молекулна маса можем да кажем, че молекулата на водата е 18 пъти по-голяма от 1/12 от молекулата на водорода.

Относителната атомна маса и относителната молекулна маса са безразмерни величини, защото показват съотношението между масата на дадения атом или молекула спрямо 1/12 от масата на въглеродния атом.

 

Често задавани въпроси