Первая лекция ознакомительная, на ней будем вспоминать всё, что проходили по общеобразовательным предметам -физике, химии и др.

      В конспекте по этой лекции у Вас должны быть законспектированны следующие вопросы:

1)Структура вещества и его свойства

2)Что такое атом. Планетарная модель атома.Таблица менделеева 

3)Основные положения молекулярно-атомной теории

4)Агрегатные состояния вещества и их характеристики

5)Структура твердых тел -аморфные тела, кристалические тела.

6)Типы кристалических решеток. За счет чего (какие силы?) вещество удерживается в решетке.

7)Потенциальная и кинетическая энергия вещества.Что происходит с веществом при нагревании?

 

Лекция: 

             В настоящее время химическим элементом называют вещество, все атомы которого обладают одинаковым зарядом ядра,хотя и различаются по своей массе, вследствие чего атомные веса элементов не выражаются целыми числами.

            Молекулой  называют наименьшую частицу вещества, которая определяет его свойства и может существовать самостоятельно. Однако к молекулам теперь относят также разнообразные другие квантово-механические системы (ионные, атомные монокристаллы, полимеры и другие макромолекулы). Последнее особенно важно для ясного понимания структуры с точки зрения системного подхода, где под структурой подразумевают упорядоченную связь и взаимодействие между элементами системы, благодаря которой и возникают новые целостные ее свойства.

          Химия изучает процессы превращения молекул при взаимодействиях и при воздействии на них внешних факторов (теплоты, света, электрического тока, магнитного поля), во время которых образуются новые химические связи.

         Под   химической связью понимается результат взаимодействия между атомами, выражающийся в создании определенной конфигурации атомов, отличающий один тип молекулы от другого. Химические связи порождают взаимодействие электронных оболочек атомов. Если атомные конфигурации подходят друг к другу, возникает одна округлая структура, несколько большая, чем до этого был каждый атом в отдельности. Так получается насыщенная молекула, и присоединить к ней еще какой-то атом почти невозможно, т. е. химические связи отличаются насыщенностью. С введением понятия валентности ею стали объяснять строение и химические свойства молекул.

          Наиболее распространены четыре вида химических связей: ионная, ковалентная, металлическая и водородная.

         Химическая связь, осуществляемая за счет образования общих для взаимодействующих атомов электронных пар, называется ковалентной связью.

        Химическая связь, в основе которой лежит электростатическое взаимодействие ионов, называется ионной. 

         Химическая связь, основанная на обобществлении валентных электронов всех атомов в кристалле, называется металлической. 

       Химическая связь, обусловленная взаимодействием полярных молекул, одной из которых является водород, называется водородной.

       Химические связи можно рассматривать с точки зрения превращения энергии: если при создании молекулы ее энергия меньше, чем сумма энергий составляющих ее изолированных атомов, то она может существовать, т. е. ее связь устойчива.

       Основные положения атомно-молекулярного учения заключаются в следующем:

1. Вещества состоят из молекул; молекулы различных веществ отличаются между собой химическим составом, размерами, физическими и химическими свойствами.
2. Молекулы находятся в непрерывном движении; между ними существует взаимное притяжение и отталкивание. Скорость движения молекул зависит от агрегатного состояния веществ.
3. При физических явлениях состав молекул остается неизменным, при химических — они претерпевают качественные и количественные изменения и из одних молекул образуются другие.
4. Молекулы состоят из атомов. Атомы характеризуются определенными размерами и массой. Свойства атомов одного и того же элемента одинаковы и отличаются от свойств атомов других элементов.

     Масса атома, выраженная в атомных единицах массы (а.е.м.), называется относительной атомной массой. 1 а.е.м. = = 1,667   10-27кг.
    Элементы, соединяясь в разных количественных соотношениях друг с другом, образуют химические соединения — сложные вещества.

     В настоящий момент существуют две модели атома: 

• модель Бора(классическая) и 
• квантово-механическая.

     Первая модель довольно проста для понимания, но она не подходит для описания атомов со сложной структурой.

Классическая модель атома по Резерфорду

 

     Вторая модель описывает любую структуру атома, но весьма сложна в понимании, т.к. в ее основе лежат сложные математические расчеты.

Модель Бора  (классическая)

     Представьте, что электроны в атоме движутся по определенным электронным орбитам - по аналогии с движениями планет Солнечной системы. Каждая планета движется по своей орбите, так и электроны вращаются вокруг ядра атома. Каждая такая орбита для электрона получила название "уровень энергии".       Энергия электронов в атоме может изменяться только скачкообразно. Т.е. электрон может перескакивать с одной орбиты на другую и обратно (но не может занимать положение между орбитами). Говорят, что энергетические состояния электронов в атоме квантованы.Энергия электрона зависит от радиуса его орбиты. Минимальная энергия у электрона, который находится на ближайшей к ядру орбите. При поглощении кванта энергии электрон переходит на орбиту с более высокой энергией (возбужденное состояние). И наоборот, при переходе с высокого энергетического уровня на более низкий - электрон отдает (излучает) квант энергии.

        Кроме того, Бор указал, что разные энергетические уровни содержат разное количество электронов: первый уровень - до 2 электронов; второй уровень - до 8 электронов…

        К сожалению, описать атомы со сложной структурой, опираясь на модель Бора, не представляется возможным. Поэтому, в 20-х годах прошлого века получила широкое распространение квантово-механическая модель (КММ) атома.

       В основу квантово-механической модели строения атома положена квантовая теория атома, согласно которой электрон обладает как свойствами частицы, так и свойствами волны. Другими словами, о местоположении электрона в определенной точке можно судить не точно, а с определенной долей вероятности. Поэтому в КММ орбиты Бора заменилиорбиталями (эдакие "электронные облака" - области пространства в которых существует вероятность пребывания электрона).

 

                      Наличие электрического заряда у частицы

 

     Общеизвестно, что все тела состоят из мельчайших частиц. Любое тело можно разделить на молекулы, молекулы на атомы, а атомы, в свою очередь, делятся на еще меньшие составляющие, которые уже являются неделимыми.

 

     Класс наименьших неделимых частиц назвали элементарными частицами. Изначально это были протон, электрон и нейтрон. 

 

     Однако позже удалось установить, что количество элементарных частиц намного больше, и что протон, электрон и нейтрон не являются неделимыми и основополагающими стройматериалами Вселенной. Они сами могут разлагаться на составляющие и превращаться в другие виды частиц.

 

      Поэтому название «элементарная частица» в настоящее время включает довольно большой класс частиц, меньших по размеру, чем атомы и ядра атомов. При этом частицы могут иметь самые различные свойства и качества.

 

 Выводы:

 

Существуют следующие заряженные частицы

 

1) Электрон -отрицательно заряженная частица
2) Протон-положительно заряженная частица

 

3) Нейтрон - нейтральная, не заряженная частица

 

 

 

    В  переводе  с  греческого  слово  «атом»  означает «неделимый».

 

    Он состоит из ядра и электронов. В 1911 г. была предложена одна из первых моделей атома — планетарная. Согласно этой модели, ядро находится в центре атома и занимает незначительную часть его объема, а электроны движутся вокруг ядра по определенным орбитам, как планеты — вокруг Солнца. Электрон  в  тысячи  раз  меньше  атомного  ядра. Это отрицательно заряженная частица. Ее заряд — наименьший из существующих в природе. Поэтому величину заряда электрона физики приняли за единицу  измерения  зарядов  мельчайших  частиц (кроме электронов, существуют и другие частицы). Таким  образом,  заряд  электрона  равен  - 1 .

 

   Ядро атома заряжено положительно. Заряд ядра и суммарный заряд всех электронов атома одинаковы по величине, но противоположны по знаку. Поэтому атом электрически нейтральный. Если заряд ядра атома  составляет  +1,  то  в  таком  атоме  находится один электрон, если +2 — два электрона и т. д.

 

 

Агрегатные состояния вещества

         Все вещества могут существовать в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком  и газообразном.

         Четвертым агрегатным состоянием вещества часто считают пл

Переходы между ними сопровождаются скачкообразным изменением ряда физических свойств (плотности, теплопроводности и др.). 

         Агрегатное состояние зависит от физических условий, в которых находится вещество. Существование у вещества нескольких агрегатных состояний обусловлено различиями в тепловом движении его молекул (атомов) и в их взаимодействии при разных условиях.

        Газ - агрегатное состояние вещества, в котором частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия; кинетическая энергия теплового движения его частиц (молекул, атомов) значительно превосходит потенциальную энергию взаимодействий между ними, поэтому частицы движутся почти свободно, целиком заполняя сосуд, в котором находятся, и принимают его форму. Любое вещество можно перевести в газообразное, изменяя давление и температуру.

      Жидкость - агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Для нее характерна большая подвижность частиц и малое свободное пространство между ними. Это приводит к тому, что жидкости сохраняют свой объем и принимают форму сосуда. В то же время жидкость обладает рядом только ей присущих свойств, одно из которых - текучесть.

 

В жидкости молекулы размещаются очень близко друг к другу. Поэтому плотность жидкости гораздо больше плотности газов (при нормальном давлении). Свойства жидкости по всем направлениям одинаковы (изотропны) за исключением жидких кристаллов.

 

При нагревании или уменьшении плотности свойства жидкости, теплопроводность, вязкость меняются, как правило, в сторону сближения со свойствами газов.

 

Тепловое движение молекул жидкости состоит из сочетания коллективных колебательных движений и происходящих время от времени скачков молекул из одних положений равновесия в другие. При наличии внешней силы, сохраняющей свое направление более длительное время, чем интервалы между скачками, молекулы перемещаются в направлении этой силы, что и приводит к текучести жидкости.

 

Твердые тела - агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов. Это движение вызывает колебания атомов (или ионов), из которых состоит твердое тело. Амплитуда колебаний обычно мала по сравнению с межатомными расстояниями.

 

Структура твердых тел многообразна, но, тем не менее, их можно разделять на кристаллы и аморфные тела.

 

В кристаллах атомы (или ионы) расположены в пространстве в узлах кристаллической решетки и колеблются около них. Строгая периодичность в расположении атомов приводит к сохранению порядка на больших расстояниях.

 

В аморфных телах атомы колеблются около хаотически расположенных точек. Свойства аморфных тел: они изотропны, не имеют постоянной температуры плавления, обладают текучестью.

 

По типам химической связи твердые тела делят на три класса, каждый из которых характеризуется определенным пространственным распределением электронов: 1) ионные кристаллы (NaCl, KaCl); 2) ковалентные (алмаз, Ge, Si); 3) металлические.

 

Основы электричества

 

 

"Электроника" для электрика. Часть1

 

 

"Электроника" для электрика. Часть2