§ 1. Атоми. Хімічні елементи. Молекули

• До змісту відповідей

ПРИГАДАЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

З яких найменших частинок складаються речовини?

Речовини складаються з трьох типів найменших частинок: атомів, молекул та йонів.

У чому суть терміна «хімічний елемент»?

Хімічний елемент — це вид атомів із певним зарядом ядра (певним протонним числом).

Як порівнюють атоми й молекули?

Атом — це найменша електронейтральна частинка речовини, яка складається з ядра та електронів. Молекула — це електронейтральна частинка, що складається з двох або більшої кількості сполучених атомів.

Опишіть модель найпростішого атома.

Модель найпростішого атома (атома Гідрогену) складається з позитивно зарядженого ядра із зарядом $+1$ (протона) та одного негативно зарядженого електрона, що рухається навколо нього.

Про що свідчить таке твердження: якщо заряд ядра атома становить +1, то в атомі міститься один електрон, а якщо +2 — два електрони?

Це твердження свідчить про те, що атом є електронейтральною частинкою: величина позитивного заряду ядра чисельно дорівнює сумарному негативному заряду всіх електронів в атомі (кількість протонів дорівнює кількості електронів).

Порівняйте маси атомів А і Б (якщо маси атомів А і Б більші від 1/12 маси атома Карбону в 4 і 16 разів відповідно).

Відносна атомна маса ($A_r$) показує, у скільки разів маса атома більша за $1/12$ маси атома Карбону. Отже, $A_r(A) = 4$, $A_r(Б) = 16$.
$\dfrac{A_r(Б)}{A_r(A)} = \dfrac{16}{4} = 4$
Атом Б у 4 рази важчий за атом А.

Округліть до цілих чисел значення відносних атомних мас Натрію, Купруму і Цинку, наведені в періодичній таблиці.

Округлені значення відносних атомних мас:

• Натрій ($Na$): $22,99 \approx 23$;
• Купрум ($Cu$): $63,55 \approx 64$;
• Цинк ($Zn$): $65,38 \approx 65$.

Назвіть кількість періодів і груп у періодичній таблиці (форзаци І і ІІ).

Періодична система містить 7 періодів і 8 груп (у короткому варіанті) або 18 стовпчиків (груп) у довгому варіанті.

Створіть діаграму кількісного розподілу 118 хімічних елементів по періодах.

Розподіл елементів по періодах:

• 1-й період: 2 елементи;
• 2-й період: 8 елементів;
• 3-й період: 8 елементів;
• 4-й період: 18 елементів;
• 5-й період: 18 елементів;
• 6-й період: 32 елементи;
• 7-й період: 32 елементи (включно із завершеним сьомим періодом).

Назвіть заряди ядер атомів Гідрогену, Гелію, Карбону.

Заряд ядра чисельно дорівнює порядковому номеру елемента:

• Гідроген ($H$): $+1$;
• Гелій ($He$): $+2$;
• Карбон ($C$): $+6$.

Скільки електронів міститься в атомі кожного елемента?

В атомі кожного хімічного елемента міститься кількість електронів, що дорівнює заряду його ядра (тобто його порядковому номеру в періодичній системі).

Прочитайте хімічні формули $N_2$, $CO_2$, $H_2S$, $H_3PO_4$, $CO(NH_2)_2$.

• $N_2$: ен-два;
• $CO_2$: це-о-два;
• $H_2S$: аш-два-ес;
• $H_3PO_4$: аш-три-пе-о-чотири;
• $CO(NH_2)_2$: це-о-ен-аш-два-двічі.

Обчисліть відносні молекулярні маси кисню і метану $CH_4$.

$M_r(O_2) = 2 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 16 = 32$
$M_r(CH_4) = A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) = 12 + 4 \cdot 1 = 16$

Атом якого хімічного елемента: а) удвічі важчий за молекулу $CO$; б) у півтора раза легший за молекулу води?

а) $M_r(CO) = 12 + 16 = 28$. Шуканий атом має масу $28 \cdot 2 = 56$. Це Ферум ($Fe$, $A_r=56$).
б) $M_r(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$. Шуканий атом має масу $18 / 1,5 = 12$. Це Карбон ($C$, $A_r=12$).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про найменші частинки речовин і хімічні елементи.

Речовини складаються з атомів, молекул та йонів. Хімічний елемент — це вид атомів із певним протонним числом (зарядом ядра). Властивості елементів та утворених ними речовин періодично змінюються залежно від заряду ядра атома (сучасне формулювання періодичного закону).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Запитання: Чи перетвориться атом одного хімічного елемента на атом іншого елемента, якщо він втратить один електрон?
Відповідь: Ні, не перетвориться. Вид хімічного елемента визначається зарядом ядра (кількістю протонів). Втрата електрона перетворює атом на позитивно заряджений йон того ж самого елемента, але не змінює сам елемент.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

Чому атом і молекула є електронейтральними частинками?

Атом є електронейтральним, тому що позитивний заряд його ядра чисельно дорівнює сумарному негативному заряду всіх його електронів. Молекула також є електронейтральною, оскільки утворюється зі сполучення електронейтральних атомів (сума зарядів усіх ядер дорівнює сумі зарядів усіх електронів у молекулі).

Запропонуйте продовження речення «Атоми можуть різнитися …».

Атоми можуть різнитися зарядом ядра (кількістю протонів), масою (кількістю нуклонів), розмірами (радіусом) та будовою електронних оболонок.

Випишіть із періодичної таблиці символи й назви елементів, заряди ядер атомів яких становлять +3, +5 і +9.

• $+3$: Літій ($Li$);
• $+5$: Бор ($B$);
• $+9$: Флуор ($F$).

АНАЛІЗУЙМО

Напишіть хімічні формули за їх вимовою: о-три, це-два-аш-п’ять о-аш, хром-два-ес-о-чотири-тричі, ен-аш-чотири-двічі-це-о-три.

• $O_3$
• $C_2H_5OH$
• $Cr_2(SO_4)_3$
• $(NH_4)_2CO_3$

АНАЛІЗУЙМО

Що легше — 2 атоми Сульфуру чи 8 атомів Гелію? У скільки разів?

Дано:
Атоми: $2 S, 8 He$

Знайти:
Що легше і у скільки разів?

Розв’язання:
$A_r(S) = 32$. Маса 2 атомів Сульфуру: $2 \cdot 32 = 64$ а.о.м.
$A_r(He) = 4$. Маса 8 атомів Гелію: $8 \cdot 4 = 32$ а.о.м.
$\dfrac{64}{32} = 2$.

Відповідь: 8 атомів Гелію у 2 рази легші за 2 атоми Сульфуру.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ ГРУПИ

Укажіть помилки / неточності у твердженні «Інертні гази — гелій, неон, аргон та ін. — перебувають у VIII групі періодичної таблиці та складаються з одноатомних молекул». Запропонуйте коректний варіант твердження.

Помилка/неточність: Термін «одноатомні молекули» є дискусійним у шкільному курсі; правильніше говорити, що ці речовини складаються з окремих атомів.
Коректне твердження: «Інертні гази (гелій, неон, аргон та ін.) — це прості речовини, утворені елементами VIII групи (головної підгрупи) періодичної системи; вони складаються з окремих атомів, а не з молекул».

ДІЗНАВАЙМОСЯ

Відшукайте в періодичній таблиці хімічні елементи, якими утворена кухонна сіль, і запишіть у зошит інформацію про них. За матеріалами з інтернету з’ясуйте походження назв цих елементів.

Кухонна сіль ($NaCl$) утворена:

1. Натрій ($Na$): Елемент № 11, $A_r \approx 23$, лужний метал. Назва походить від арабського «натрун» (природна сода).
2. Хлор ($Cl$): Елемент № 17, $A_r \approx 35,5$, галоген. Назва походить від грецького «хлорос» (жовто-зелений), що відповідає кольору простої речовини хлору.

На етикетках побутових хімікатів, мінеральних добрив, медичних препаратів, харчових продуктів знайдіть символи хімічних елементів або хімічні формули речовин і запишіть їх у зошит.

• Кухонна сіль: $NaCl$.
• Харчова сода: $NaHCO_3$.
• Вода: $H_2O$.
• Мінеральні добрива часто містять позначення: $N$ (Нітроген), $P$ (Фосфор), $K$ (Калій).
• У складі вітамінів: $Ca$ (Кальцій), $Mg$ (Магній), $Fe$ (Ферум).

ПОМІРКУЙТЕ

Назвіть хімічний елемент, найпоширеніший: а) в атмосфері; б) у гідросфері; в) у літосфері.

а) В атмосфері: Нітроген ($N$) — у складі азоту $N_2$.
б) У гідросфері: Оксиген ($O$) — у складі води $H_2O$ (за масою).
в) У літосфері: Оксиген ($O$) — у складі оксидів та солей.

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

Обчисліть відношення мас молекул: а) амоніаку $NH_3$ і сірководню $H_2S$; б) брому $Br_2$ і сірчистого газу $SO_2$.

а)
Дано:
Формули: $NH_3, H_2S$

Знайти:
$M_r(NH_3) : M_r(H_2S) - ?$

Розв’язання:
$M_r(NH_3) = 14 + 1 \cdot 3 = 17$.
$M_r(H_2S) = 1 \cdot 2 + 32 = 34$.
Відношення: $17 : 34 = 1 : 2$.

Відповідь: 1 : 2.

б)
Дано:
Формули: $Br_2, SO_2$

Знайти:
$M_r(Br_2) : M_r(SO_2) - ?$

Розв’язання:
$M_r(Br_2) = 2 \cdot 80 = 160$.
$M_r(SO_2) = 32 + 2 \cdot 16 = 64$.
Відношення: $160 : 64 = 2,5 : 1$ (або $5 : 2$).

Відповідь: 2,5 : 1.

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

Оцініть, як ви засвоїли матеріал параграфа.

Приклад відповіді:

• Мені було легко зрозуміти відмінність між атомом і молекулою.
• Мені було важко зрозуміти поняття «ізотопи» та чому відносна атомна маса може бути дробовим числом.
• Мені було цікаво дізнатися про історію відкриття періодичного закону.