Моле́кула (новолат. molecula, уменьшительное от лат. moles — масса) — наименьшая частица химического вещества, обладающая всеми его химическими свойствами[1]

ТЕМА 1

Химический элемент — множество атомов с одинаковым зарядом ядра, числом протонов, совпадающим с порядковым, или атомным, номером в таблице Менделеева^[1]. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в Периодической системе элементов Дмитрия Ивановича Менделеева.^[2]

Формой существования химических элементов в свободном виде являются простые вещества

(одноэлементные

А́том (от др.-греч. ἄτομος — неделимый) — наименьшая химически неделимая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств[1]. Атом состоит изатомного ядра и окружающего его электронного облака. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов, а окружающее его облако состоит из отрицательно заряженных электронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: количество протонов определяет принадлежность атома некоторому химическому элементу, а число нейтронов —изотопу этого элемента.

Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы.

А́томная ма́сса, относительная атомная масса (устаревшее название — атомный вес) — значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы. В настоящее время атомная единица массы принята равной 1/12 массы нейтрального атома наиболее распространённого изотопа углерода 12C, поэтому атомная масса этого изотопа по определению равна точно 12. Разность между атомной массой изотопа и его массовым числом называется избытком массы (обычно его выражают в МэВ). Он может быть как положительным, так и отрицательным; причина его возникновения — нелинейная зависимость энергии связи ядер от числа протонов и нейтронов, а также различие в массах протона и нейтрона.

Число́ Авога́дро, конста́нта Авогадро — физическая константа, численно равная количеству специфицированных структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других частиц) в 1 моле вещества. Определяется как количество атомов в 12 граммах (точно) чистого изотопа углерода-12. Обозначается обычно как NA, реже как L [1].

Значение числа Авогадро, рекомендованное CODATA в 2006 году^[2]:

N_A = 6,022 141 79(30)×10²³ моль⁻¹.

Ядро (атома) в ядерной физике — часть атома, имеющая положительный электрический заряд, в которой сосредоточена почти вся его масса.

Электронная оболочка атома — область пространства вероятного местонахождения электронов, характеризующихся одинаковым значением главного квантового числа n и, как следствие, располагающихся на близких энергетических уровнях. Каждая электронная оболочка может иметь определенное максимальное число электронов. Прото́н (от др.-греч. πρῶτος — первый, основной) — элементарная частица. Относится к барионам, имеет спин 1/2, электрический заряд +1. В физике элементарных частиц рассматривается как нуклон с проекцией изоспина +1/2 (в ядерной физике принят противоположный знак проекции изоспина). Состоит из трёх кварков (один d -кварк и два u -кварка). Стабилен (нижнее ограничение на время жизни — 2,9×10²⁹ лет независимо от канала распада, 1,6×10³³ лет для распада в позитрон и нейтральный пион).

Масса протона, выраженная в разных единицах, составляет (рекомендованные значения CODATA 2006 года, в скобках указана погрешность величины в единицах последней значимой цифры, одно стандартное отклонение):

§ 938,272 013(23) МэВ^[1];

§ 1,007 276 466 77(10) а. е. м.^[2];

§ 1,672 621 637(83) × 10⁻²⁷ кг^[3];

§ 1836,152 672 47(80) массы электрона^[4].

Нейтро́н — элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Нейтрон является фермионом и принадлежит к классубарионов. Атомные ядра состоят из нейтронов и протонов. Нейтрон — единственная из имеющих массу покоя элементарных частиц, для которой непосредственно наблюдалось гравитационное взаимодействие — искривление в поле земного тяготения траектории хорошо коллимированного пучка холодных Нейтронов. Измеренное гравитационное ускорение нейтронов в пределах точности эксперимента совпадает с гравитационным ускорением макроскопических тел. Т.е. это единственная частица на которую действует "закон всемирного тяготения" сформулированный Ньютоном Исааком.

Элемента́рный электри́ческий заря́д — минимальная порция (квант) электрического заряда. Тесно связан с постоянной тонкой структуры, описывающей электромагнитное взаимодействие

Зарядовое число атомного ядра (синонимы: атомный номер, атомное число, порядковый номер химического элемента) — количество протонов в атомном ядре. Зарядовое число равно заряду ядра в единицах элементарного заряда и одновременно равно порядковому номеру соответствующего ядру химического элемента в таблице Менделеева.

Зарядовое число обычно обозначается буквой Z. Ядра с одинаковым зарядовым числом, но различныммассовым числом A (которое равно сумме числа протонов Z и числа нейтронов N) являются различнымиизотопами одного и того же химического элемента, поскольку именно заряд ядра определяет структуру электронной оболочки атома и, следовательно, его химические свойства.

Периоди́ческая систе́ма хими́ческих элеме́нтов (табли́ца Менделе́ева) — классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Д. И. Менделеевым в 1869 году. Её первоначальный вариант был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от их атомного веса (по-современному от атомной массы). Всего предложено несколько сотен^[1] вариантов изображения периодической системы (аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур и т. п.). В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.

Ио́н (др.-греч. ἰόν — идущее) — одноатомная или многоатомная электрически заряженная частица, образующаяся в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов атомом илимолекулой. Ионизация (процесс образования ионов) может происходить при высоких температурах, под воздействием электрического поля.

В виде самостоятельных частиц ионы встречаются во всех агрегатных состояниях вещества — в газах (в частности, в атмосфере), в жидкостях (в расплавах и растворах), в кристаллах и в плазме (в частности, в межзвёздном пространстве).

Изото́пы (от греч. ισος — «равный», «одинаковый», и τόπος —«место») — разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Название связано с тем, что изотопы находятся в одном и том же месте (в одной клетке)таблицы Менделеева. Химические свойства атома зависят практически только от строения электронной оболочки, которая, в свою очередь, определяется в основном зарядом ядра Z (то есть количеством протонов в нём) и почти не зависит от его массового числа A (то есть суммарного числа протонов Z и нейтронов N). Все изотопы одного элемента имеют одинаковый заряд ядра, отличаясь лишь числом нейтронов. Обычно изотоп обозначается символом химического элемента, к которому он относится, с добавлением верхнего левогоиндекса, означающего массовое число (например, 12C, 222Rn). Можно также написать название элемента с добавлением через дефис массового числа (например, углерод-12, радон-222). Некоторые изотопы имеют традиционные собственные названия (например,дейтерий, актинон).

Моле́кула (новолат. molecula, уменьшительное от лат. moles — масса) — наименьшая частица химического вещества, обладающая всеми его химическими свойствами[1].

Молекула состоит из двух или более атомов, характеризуется количеством входящих в неё атомных ядер и электронов, а также определённой структурой.

Энергия связи (для данного состояния системы) — разность между полной энергией связанного состояния системы тел или частиц и энергией состояния, в котором эти тела или частицы бесконечно удалены друг от друга и находятся в состоянии покоя.

Энергию связи системы, состоящей из бесконечно удалённых покоящихся частиц, принято считать равной нулю.

Для системы из i компонент (частиц) энергия связи определяется как

где — энергия i-го компонента (бесконечно удалённой покоящейся частицы) и — энергия системы.

Так, например, энергии связи двухатомной молекулы соответствует энергия термической диссоциации, энергии связи атомного ядра — дефект массы.

Удельная энергия связи, то есть изменение энергии системы при добавлении одной частицы называется химическим потенциалом; для системы, состоящей из нескольких частиц существует несколько химических потенциалов.