Relativna atomska masa elementa u kemiji i povijest njezina određivanja. Relativna atomska masa kemijskih elemenata

ATOMSKA MASA

(zastarjeli izraz - atomska težina), odnosi se. vrijednost mase atoma, izražena

u jedinice atomske mase. Frakcijska vrijednost (za razliku od masenog broja - ukupnog broja neutrona i protona u atomskoj jezgri). prije podne izotopi jedne kem. element su različiti. Za A. m. elementi koji se sastoje od smjese izotopa uzimaju prosječnu vrijednost A.M. izotopa, uzimajući u obzir njihov postotak. Ove vrijednosti su dane u periodici. sustav elemenata (s izuzetkom transuranijevih elemenata, za koje su navedeni maseni brojevi). prije podne definirati različite. metode; max. točan je masena spektrometrija.

Koncept ove veličine doživio je dugotrajne promjene u skladu s promjenom ideje o atomima. Prema Daltonovoj teoriji (1803), svi atomi istog kemijskog elementa su identični i atomska masa je broj jednaka omjeru njihove mase na masu atoma nekih standardni element. Međutim, oko 1920. postalo je jasno da postoje dvije vrste elemenata koji se nalaze u prirodi: neki su zapravo identični atomi, dok drugi imaju atome ista naknada jezgre, ali različite mase; takve su se vrste atoma nazivale izotopima. Daltonova definicija stoga vrijedi samo za elemente prvog tipa. Atomska masa elementa s više izotopa je Prosječna vrijednost iz masenih brojeva svih njegovih izotopa, uzetih kao postotak koji odgovara njihovoj zastupljenosti u prirodi. U 19. stoljeću kemičari su koristili vodik ili kisik kao standard u određivanju atomskih masa. Godine 1904. 1/16 prosječne težine jednog...

Atomska masa

atomska težina, vrijednost mase atoma, izražena u jedinicama atomske mase (Vidi Jedinice atomske mase). Upotreba posebne jedinice za mjerenje A. m. je zbog činjenice da su mase atoma izuzetno male (10 -22 -10 -24 G) i nezgodno ih je izražavati u gramima. 1/12 mase izotopa atoma ugljika 12 C uzima se kao jedinica A. m. G. Obično se pri označavanju A. m. koristi oznaka “y. e." spuštena.

Koncept „A. m." uveo J. Dalton (1803). Prvi je odredio A. m. Opsežni radovi na uspostavi A. m. obavljeni su u prvoj polovici XIX. J. Berzeliusa , kasnije Zh. S. Stasom i T. W. Richards. Godine 1869. D...

Atomska masa

Mase atoma i molekula su vrlo male. Stoga je bilo logično uvesti nove mjerne jedinice mase u kemiju, odabirući masu jednog od elemenata kao standard. U modernoj fizici i kemiji kao jedinica atomske mase odabrana je 112 masa ugljikovog atoma 12C. Nova jedinica nazvana je jedinica atomske mase.

DEFINICIJA

Jedinica atomske mase (a.m.u.)- izvansustavna jedinica koja se koristi za izražavanje masa atoma, molekula, atomskih jezgri i elementarnih čestica. Definira se kao 112 masa 12C ugljikovog atoma u osnovnom stanju.

1 amu = 1,660539040⋅10−27 kg ≈ 1,66⋅10−27 kg

Mase svih atoma i molekula mogu se stoga izraziti u jedinicama atomske mase. U takvim slučajevima govori se o apsolutna atomska masa(A) ili apsolutna molekularna težina(molMmol). Ove veličine imaju dimenziju [a.m.u.].

Vrlo je zgodno izraziti atomske mase svih elemenata u odnosu na masu referentne jedinice. Masa atoma, izračunata u odnosu na 1 amu, naziva se relativna atomska masa.

DEFINICIJA

Relativna atomska masa elementa Ar je omjer mase atoma prema 112 masi atoma ugljika 12C:

Ar(X)=m(X)112m(12C)

Relativna atomska masa je bezdimenzijska veličina!

Relativna atomska masa pokazuje koliko je puta masa danog atoma veća od 112 mase atoma ugljika. Na primjer, Ar(H)=1, tj. jedan atom vodika ima istu masu kao 112 atoma ugljika; a oznaka Ar(Mg)=24 znači da je atom magnezija 24 puta teži od 112 atoma ugljika.

U početku (u 19. stoljeću) atomske težine elemenata pripisivale su se masi vodika, uzimajući potonji kao jedinicu na prijedlog Johna Daltona, budući da je vodik najlakši element. Zatim je kao standard korištena masa kisika, uzeta kao 16, budući da su se pri izračunavanju mase elemenata uglavnom koristili njihovi spojevi kisika. Omjer mase kisika i mase vodika uzet je kao 16 prema 1. Međutim, kisik ima tri izotopa: 16O , 17O , 18O , dakle, 1/16 težine prirodnog kisika karakterizira samo prosječnu vrijednost mase svih poznatih izotopa kisika. Kao rezultat toga, dizajnirane su dvije ljestvice: fizička (temeljena na masi 16O ) i kemijski (na temelju prosječne vrijednosti mase prirodnog kisika), što je stvaralo određene poteškoće. Stoga je 1961. godine kao jedinica mase uzeta 1/12 težine atoma ugljika. 12C .

Atomske mase mnogih elemenata utvrđene su eksperimentalno u 19. stoljeću. Na primjer, bilo je poznato da bakar reagira sa sumporom i tvori bakrov sulfid sa sastavom CuS gdje na atom bakra dolazi jedan atom sumpora. Izračunavanje masa onih koji su ušli

u reakciji sumpora i bakra uočili su da je masa izreagiranog sumpora polovica mase izreagiranog bakra, pa je stoga svaki atom bakra 2 puta teži od atoma sumpora. Slično su atomske mase drugih elemenata utvrđene reakcijama stvaranja njihovih spojeva s kisikom - oksida.

Brojčane vrijednosti apsolutnih masa atoma, izražene u amu, podudaraju se s vrijednostima relativnih atomskih masa.

Vrijednosti relativnih atomskih masa elemenata dane su u periodnom sustavu kemijski elementi DI. Mendeljejev. U slučaju da element ima nekoliko izotopa, kao što je atomska masa u periodni sustav elemenata naznačena je prosječna vrijednost mase svih izotopa.

Pri rješavanju računskih zadataka atomska masa se zaokružuje prema pravilima aritmetike najbliži cijeli broj.

Na primjer: Ar(P)=31, Ar(Ge)=73, Ar(Zn)=65

izuzetak je klor, čija je atomska masa zaokružena na najbližu desetinu:

Međutim, u većini ispitnih zadataka i zadataka osnovne razine masa bakra se zaokružuje na cijeli broj: Ar(Cu)=64.

IZRAČUN PROSJEČNE ATOMSKE MASE ELEMENTA

Atomske mase elemenata danih u periodnom sustavu imaju frakcijske vrijednosti. To je zbog činjenice da u ovom slučaju govorimo o prosječnoj relativnoj atomskoj masi elementa. Izračunava se uzimajući u obzir obilje izotopa elementa u Zemljina kora:

Ar(X)=Ar(aX)⋅ω(aX)+Ar(bX)⋅ω(bX)+…,

gdje je Ar prosječna relativna atomska masa elementa X,

Ar(aX),Ar(bX) - relativne atomske mase izotopa elementa X,

ω(aX),ω(bX) - maseni udjeli odgovarajućih izotopa elementa X u odnosu na ukupnu masu svih atoma tog elementa u prirodi.

Na primjer, klor ima dva prirodna izotopa - 35Cl (75,78% težine) i 37Cl (24,22%). Relativna atomska masa elementa klora je:

Ar(Cl)=Ar(35Cl)⋅ω(35Cl)+Ar(37Cl)⋅ω(37Cl)

Ar(Cl)=35⋅0,7578+37⋅0,2422=26,523+8,9614=35,4844≈35,5

Što je "atomska masa"? Kako se pravilno piše dana riječ. Pojam i interpretacija.

Atomska masa Koncept ove veličine doživio je dugotrajne promjene u skladu s promjenom ideje o atomima. Prema Daltonovoj teoriji (1803.) svi su atomi istog kemijskog elementa identični i njegova je atomska masa broj jednak omjeru njihove mase i mase atoma nekog standardnog elementa. Međutim, oko 1920. postalo je jasno da postoje dvije vrste elemenata koji se nalaze u prirodi: neki su zapravo identični atomi, dok drugi imaju isti nuklearni naboj, ali različite mase; takve su se vrste atoma nazivale izotopima. Daltonova definicija stoga vrijedi samo za elemente prvog tipa. Atomska masa elementa predstavljena s nekoliko izotopa je prosječna vrijednost masenih brojeva svih njegovih izotopa, uzeta kao postotak koji odgovara njihovoj zastupljenosti u prirodi. U 19. stoljeću kemičari su koristili vodik ili kisik kao standard u određivanju atomskih masa. Godine 1904. 1/16 prosječne mase atoma prirodnog kisika (jedinica kisika) usvojena je kao standard, a odgovarajuća ljestvica nazvana je kemijskom. Maseno spektrografsko određivanje atomskih masa provedeno je na temelju 1/16 mase izotopa 16O, a odgovarajuća ljestvica nazvana je fizikalnom. Dvadesetih godina prošlog stoljeća otkriveno je da je prirodni kisik mješavina triju izotopa: 16O, 17O i 18O. S tim u vezi pojavila su se dva problema. Prvo, pokazalo se da relativna zastupljenost prirodnih izotopa kisika malo varira, što znači da se kemijska ljestvica temelji na količini koja nije apsolutna konstanta. Drugo, dobiveni su fizičari i kemičari različita značenja takve derivativne konstante kao što su molarni volumeni, Avogadrov broj, itd. Rješenje problema pronađeno je 1961., kada je 1/12 mase izotopa ugljika 12C (ugljikova jedinica) uzeta kao jedinica atomske mase (amu). (1 amu, ili 1D (dalton), u SI jedinicama mase iznosi 1,66057×10-27 kg.) Prirodni ugljik također se sastoji od dva izotopa: 12C - 99% i 13C - 1%, ali nove vrijednosti atomske mase elemenata su povezan samo s prvim od njih. Kao rezultat toga, dobivena je univerzalna tablica relativnih atomskih masa. Izotop 12C također se pokazao prikladnim za fizička mjerenja. METODE ODREĐIVANJA Atomska masa može se odrediti fizikalnim ili kemijskim metodama. Kemijske metode razlikuju se po tome što u jednoj od faza ne uključuju same atome, već njihove kombinacije. Kemijske metode. Prema atomskoj teoriji, brojevi atoma elemenata u spojevima međusobno su povezani kao mali cijeli brojevi (zakon višestrukih omjera, koji je otkrio Dalton). Stoga je za spoj poznatog sastava moguće odrediti masu jednog od elemenata, poznavajući mase svih ostalih. U nekim slučajevima, masa spoja može se izmjeriti izravno, ali se obično utvrđuje neizravnim metodama. Razmotrimo oba ova pristupa. Atomska masa Al nedavno je određena na sljedeći način. Poznate količine Al pretvorene su u nitrat, sulfat ili hidroksid, a zatim kalcinirane u glinicu (Al2O3) koja je točno kvantificirana. Iz omjera dviju poznatih masa i atomskih masa aluminija i kisika (15,9)

DEFINICIJA

Željezo je dvadeset šesti element periodnog sustava. Oznaka - Fe od latinskog "ferrum". Smješten u četvrto razdoblje, VIIIB skupina. Odnosi se na metale. Nuklearni naboj je 26.

Željezo je nakon aluminija najčešći metal na kugli zemaljskoj: čini 4% (mase) zemljine kore. Željezo se javlja u obliku raznih spojeva: oksida, sulfida, silikata. Željezo se u slobodnom stanju nalazi samo u meteoritima.

Najvažnije rude željeza uključuju magnetnu željeznu rudu Fe 3 O 4 , crvenu željeznu rudu Fe 2 O 3 , smeđu željeznu rudu 2Fe 2 O 3 × 3H 2 O i polukružnu željeznu rudu FeCO 3 .

Željezo je srebrnasti (slika 1) duktilni metal. Dobro je podložan kovanju, valjanju i drugim vrstama strojna obrada. Mehanička svojstva željeza jako ovise o njegovoj čistoći - o sadržaju čak i vrlo malih količina drugih elemenata u njemu.

Riža. 1. Željezo. Izgled.

Atomska i molekularna težina željeza

Relativna molekulska težina tvari(M r) je broj koji pokazuje koliko je puta masa dane molekule veća od 1/12 mase atoma ugljika, i relativna atomska masa elementa(A r) - koliko je puta prosječna masa atoma kemijskog elementa veća od 1/12 mase atoma ugljika.

Budući da u slobodnom stanju željezo postoji u obliku monoatomskih molekula Fe, vrijednosti njegove atomske i molekularne mase su iste. Oni su jednaki 55,847.

Alotropija i alotropske modifikacije željeza

Željezo tvori dvije kristalne modifikacije: α-željezo i γ-željezo. Prvi od njih ima kubičnu rešetku usredotočenu na tijelo, a drugi - kubičnu rešetku usredotočenu na lice. α-Željezo je termodinamički stabilno u dva temperaturna područja: ispod 912 o C i od 1394 o C do tališta. Talište željeza je 1539 ± 5 o C. Između 912 o C i 1394 o C, γ-željezo je stabilno.

Temperaturni rasponi stabilnosti α- i γ-željeza uvjetovani su prirodom promjene Gibbsove energije obiju modifikacija s promjenom temperature. Na temperaturama ispod 912 o C i iznad 1394 o C, Gibbsova energija α-željeza manja je od Gibbsove energije γ-željeza, au rasponu od 912 - 1394 o C - više.

Izotopi željeza

Poznato je da se željezo u prirodi može pojaviti u obliku četiri stabilna izotopa 54Fe, 56Fe, 57Fe i 57Fe. Njihovi maseni brojevi su 54, 56, 57 odnosno 58. Jezgra atoma izotopa željeza 54 Fe sadrži dvadeset i šest protona i dvadeset i osam neutrona, a ostali izotopi od nje se razlikuju samo po broju neutrona.

Postoje umjetni izotopi željeza s masenim brojevima od 45 do 72, kao i 6 izomernih stanja jezgri. Najdugovječniji među gore navedenim izotopima je 60 Fe s vremenom poluraspada od 2,6 milijuna godina.

ioni željeza

Elektronska formula koja prikazuje raspodjelu elektrona željeza po orbitama je sljedeća:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2 .

Kao rezultat kemijska interakcijaželjezo daje svoje valentne elektrone, tj. je njihov donor i pretvara se u pozitivno nabijen ion:

Fe 0 -2e → Fe 2+;

Fe 0 -3e → Fe 3+.

Molekula i atom željeza

U slobodnom stanju željezo postoji u obliku monoatomskih molekula Fe. Evo nekih svojstava koja karakteriziraju atom i molekulu željeza:

legure željeza

Sve do 19. stoljeća željezne legure bile su uglavnom poznate po svojim legurama s ugljikom, koje su dobile nazive čelik i lijevano željezo. Međutim, u budućnosti su stvorene nove legure na bazi željeza koje sadrže krom, nikal i druge elemente. Trenutačno se legure željeza dijele na ugljične čelike, lijevano željezo, legirane čelike i čelike s posebnim svojstvima.

U tehnici se legure željeza obično nazivaju željezni metali, a njihova proizvodnja crna metalurgija.

Primjeri rješavanja problema

Fizikalna svojstva željeza ovise o stupnju njegove čistoće. Čisto željezo je prilično duktilni srebrnobijeli metal. Gustoća željeza je 7,87 g/cm 3 . Talište je 1539 ° C. Za razliku od mnogih drugih metala, željezo pokazuje magnetska svojstva.

Čisto željezo prilično je stabilno na zraku. NA praktične aktivnosti naneseno željezo koje sadrži nečistoće. Kada se zagrije, željezo je prilično aktivno protiv mnogih nemetala. Razmotrite kemijska svojstva željeza na primjeru interakcije s tipičnim nemetalima: kisikom i sumporom.

Kada željezo sagorijeva u kisiku, nastaje spoj željeza i kisika koji se naziva željezni kamenac. Reakcija je popraćena oslobađanjem topline i svjetlosti. Napravimo jednadžbu kemijske reakcije:

3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

Kada se zagrije, željezo burno reagira sa sumporom pri čemu nastaje željezov(II) sulfid. Reakcija je također popraćena oslobađanjem topline i svjetlosti. Napravimo jednadžbu kemijske reakcije:

Željezo se široko koristi u industriji i svakodnevnom životu. Željezno doba je doba u razvoju čovječanstva koje je počelo početkom prvog tisućljeća prije Krista u vezi sa širenjem taljenja željeza i izradom željeznog oruđa i vojnog oružja. Željezno doba došao zamijeniti brončano doba. Čelik se prvi put pojavio u Indiji u desetom stoljeću prije Krista, a lijevano željezo tek u srednjem vijeku. Čisto željezo koristi se za izradu jezgri transformatora i elektromagneta, kao i za proizvodnju specijalnih legura. Najviše se u praksi koriste legure željeza: lijevano željezo i čelik. Lijevano željezo koristi se u proizvodnji odljevaka i čelika, čelika - kao konstrukcijskih i alatnih materijala koji su otporni na koroziju.

Pod utjecajem atmosferskog kisika i vlage, legure željeza se pretvaraju u hrđu. Može se opisati proizvod hrđe kemijska formula Fe 2 O 3 · xH 2 O. Jedna šestina taljenog lijevanog željeza umire od hrđanja, pa je pitanje borbe protiv korozije vrlo relevantno. Metode zaštite od korozije vrlo su raznolike. Najvažniji od njih su: zaštita metalne površine premazom, stvaranje legura s antikorozivnim svojstvima, elektrokemijska sredstva, promjena sastava medija. Zaštitne prevlake dijelimo u dvije skupine: metalne (premazivanje željeza cinkom, kromom, niklom, kobaltom, bakrom) i nemetalne (lakovi, boje, plastika, guma, cement). Uvođenjem posebnih aditiva u sastav legura dobiva se nehrđajući čelik.

Željezo. Rasprostranjenost željeza u prirodi

Željezo. Rasprostranjenost željeza u prirodi. Biološka ulogažlijezda

Drugi važan kemijski element nakon kisika, čija će se svojstva proučavati, je Ferum. Željezo je metalni element koji tvori jednostavnu tvar - željezo. Željezo je član osme skupine sekundarne podskupine periodnog sustava elemenata. Prema broju skupine maksimalna valencija željeza trebala bi biti osam, međutim u spojevima Ferum češće pokazuje valenciju dvije i tri, kao i poznati spojevi s valencijom željeza šest. Relativna atomska masa željeza je pedeset šest.

Po zastupljenosti u sastavu zemljine kore Ferum zauzima drugo mjesto među metalnim elementima nakon aluminija. Maseni udio željeza u zemljinoj kori iznosi gotovo pet posto. U prirodnom stanju željezo je vrlo rijetko, obično samo u obliku meteorita. U tom su obliku naši preci prvi put upoznali željezo i cijenili ga kao vrlo dobar materijal za izradu oruđa. Smatra se da je željezo glavni sastojak jezgre globus. Ferum se u prirodi češće nalazi u sastavu ruda. Najvažniji od njih su: magnetna željezna ruda (magnetit) Fe 3 O 4, crvena željezna ruda (hematit) Fe 2 O 3, smeđa željezna ruda (limonit) Fe 2 O 3 nH 2 O, željezni pirit (pirit) FeS 2 , željezna ruda (siderit) FeCO3, getit FeO (OH). U vodama mnogih mineralni izvori sadrži Fe (HCO 3) 2 i neke druge soli željeza.

Željezo je vitalno važan element. U ljudskom tijelu, kao iu životinjama, željezo je prisutno u svim tkivima, ali njegov najveći dio (oko tri grama) koncentriran je u krvnim kuglicama. atomi željeza zauzimaju središnji položaj u molekulama hemoglobina, hemoglobin im duguje svoju boju i sposobnost vezivanja i odvajanja kisika. Željezo je uključeno u proces prijenosa kisika iz pluća u tkiva tijela. dnevne potrebe tijelu u Ferumu je 15-20 mg. Njegova ukupna količina ulazi u ljudsko tijelo s biljnom hranom i mesom. Uz gubitak krvi, potreba za Ferumom premašuje količinu koju osoba prima hranom. Nedostatak željeza u tijelu može dovesti do stanja koje karakterizira smanjenje broja crvenih krvnih stanica i hemoglobina u krvi. Medicinski pripravciželjezo treba uzimati samo prema uputama liječnika.

Kemijska svojstva kisika. Reakcije veze

Kemijska svojstva kisika. Reakcije veze. Pojam oksida, oksidacije i gorenja. Uvjeti za nastanak i prestanak gorenja

Kisik pri zagrijavanju snažno reagira s mnogim tvarima. Ako užareni ugljen C stavite u posudu s kisikom, on se užari i gori. Napravimo jednadžbu kemijske reakcije:

C + ONaHCO 2 = CONaHCO 2

Sumpor S gori u kisiku svijetlim plavim plamenom pri čemu nastaje plinovita tvar - sumporov dioksid. Napravimo jednadžbu kemijske reakcije:

S + ONaHCO 2 = SONaHCO 2

Fosfor P gori u kisiku svijetlim plamenom stvarajući gusti bijeli dim, koji se sastoji od čvrstih čestica fosfor (V) oksida. Napravimo jednadžbu kemijske reakcije:

4P + 5ONaHCO 2 = 2PNaHCO 2 ONaHCO 5

Jednadžbe za reakcije međudjelovanja kisika s ugljenom, sumporom i fosforom objedinjene su činjenicom da jedna tvar nastaje od dvije polazne tvari u svakom slučaju. Takve reakcije, kao rezultat kojih iz više početnih tvari (reagensa) nastaje samo jedna tvar (produkt), nazivaju se komunikacijskim reakcijama.

Proizvodi međudjelovanja kisika s razmatranim tvarima (ugljen, sumpor, fosfor) su oksidi. Oksidi se nazivaju složene tvari sadrži dva elementa od kojih je jedan kisik. Gotovo svi kemijski elementi tvore okside, osim nekih inertnih elemenata: helija, neona, argona, kriptona i ksenona. Postoje neki kemijski elementi koji se ne spajaju izravno s kisikom, kao što je Aurum.

Kemijske reakcije međudjelovanja tvari s kisikom nazivamo reakcijama oksidacije. Koncept "oksidacije" je općenitiji od koncepta "izgaranja". Izgaranje je kemijska reakcija u kojoj dolazi do oksidacije tvari uz oslobađanje topline i svjetlosti. Da bi došlo do izgaranja, sljedeće uvjete: bliski kontakt zraka sa zapaljivom tvari i zagrijavanje do temperature paljenja. Za različite tvari temperatura paljenja ima različite vrijednosti. Na primjer, temperatura paljenja drvene prašine je 610 ° C, sumpora - 450 ° C, bijelog fosfora 45 - 60 ° C. Kako bi se spriječilo nastajanje izgaranja, potrebno je pobuditi barem jedan od ovih uvjeta. To jest, potrebno je ukloniti zapaljivu tvar, ohladiti je ispod temperature paljenja, blokirati pristup kisiku. Procesi izgaranja prate nas u svakodnevnom životu, stoga svaka osoba mora poznavati uvjete za nastanak i prestanak izgaranja, kao i pridržavati se potrebnih pravila za rukovanje zapaljivim tvarima.

Kruženje kisika u prirodi

Kruženje kisika u prirodi. Korištenje kisika, njegova biološka uloga

Približno četvrtina atoma sve žive tvari otpada na kisik. Budući da je ukupan broj atoma kisika u prirodi stalan, uklanjanjem kisika iz zraka uslijed disanja i drugih procesa mora doći do njegove nadoknade. Najvažniji izvori kisika u neživoj prirodi su ugljikov dioksid i voda. Kisik ulazi u atmosferu uglavnom kao rezultat procesa fotosinteze, koji uključuje ovo-o-dva. Važan izvor kisik je zemljina atmosfera. Dio kisika nastaje u gornji dijelovi atmosferi zbog disocijacije vode pod djelovanjem solarno zračenje. Dio kisika zelene biljke oslobađaju u procesu fotosinteze s pepelom-dva-o i to je-u-dva. S druge strane, atmosferski it-o-two nastaje kao rezultat reakcija izgaranja i disanja životinja. Atmosferski o-dva se troši na stvaranje ozona u gornjim dijelovima atmosfere, procese oksidativnog trošenja stijene, u procesu disanja životinja i u reakcijama izgaranja. Transformacija t-dva u tse-dva dovodi do oslobađanja energije, odnosno energija se mora potrošiti na transformaciju ovog-dva u o-dva. Ova energija je Sunce. Dakle, život na Zemlji ovisi o cikličkom kemijski procesi omogućena sunčevom energijom.

Upotreba kisika je zbog njegovih kemijskih svojstava. Kisik se široko koristi kao oksidacijsko sredstvo. Koristi se za zavarivanje i rezanje metala, u kemijska industrija- dobiti razne spojeve i neke intenzivirati proizvodni procesi. NA svemirska tehnologija kisik se koristi za izgaranje vodika i drugih goriva, u zrakoplovstvu - kada se leti dalje velike nadmorske visine, u kirurgiji - za podršku pacijentima s otežanim disanjem.

Biološka uloga kisika je zbog njegove sposobnosti da podržava disanje. Čovjek pri jednominutnom disanju prosječno potroši 0,5 dm3 kisika, tijekom dana - 720 dm3, a tijekom godine - 262,8 m3 kisika.
1. Reakcija toplinske razgradnje kalijeva permanganata. Napravimo jednadžbu kemijske reakcije:

Tvar kalij-mangan-o-četiri široko je rasprostranjena u svakodnevnom životu pod nazivom "kalijev permanganat". Nastali kisik prikazuje tinjajuća baklja, koja jako bljeska na otvoru izlazne cijevi za plin uređaja u kojem se odvija reakcija ili kada se unese u posudu s kisikom.

2. Reakcija razgradnje vodikovog peroksida u prisutnosti mangan (IV) oksida. Napravimo jednadžbu kemijske reakcije:

Vodikov peroksid također je dobro poznat iz svakodnevnog života. Može se koristiti za liječenje ogrebotina i manjih rana (tropostotna otopina pepela dva-o-dva trebala bi biti u svakoj kutiji prve pomoći). Puno kemijske reakcije ubrzava u prisutnosti određenih tvari. U ovom slučaju, reakciju razgradnje vodikovog peroksida ubrzava mangan-o-dva, ali sam mangan-o-dva se ne troši i nije dio proizvoda reakcije. Mangan-o-two je katalizator.

Katalizatori su tvari koje ubrzavaju kemijske reakcije, ali se same ne troše. Katalizatori se ne koriste samo u kemijskoj industriji, već igraju i važnu ulogu u ljudskom životu. Prirodni katalizatori, koji se nazivaju enzimi, sudjeluju u regulaciji biokemijskih procesa.

Kisik je, kao što je ranije navedeno, malo teži od zraka. Stoga se može skupiti tjeranjem zraka u posudu postavljenu s rupom prema gore.

Obnovljena drveni ugljen u peći (vidi), raspoređen u jami; mjehovima su ga upumpavali u peć, udarcima su odvajali proizvod - kritsu od troske i od nje su kovali razne proizvode. Kako su se poboljšavale metode puhanja i povećavala visina ložišta, proces se povećavao i dio se karburizirao, tj. dobivalo se lijevano željezo; ovaj relativno krhki proizvod smatran je otpadnim proizvodom. Odatle naziv sirovo željezo, pig iron – engleski pig iron. Kasnije je primijećeno da se pri utovaru ne željeza, već lijevanog željeza u peć također dobiva cvjetanje željeza s niskim udjelom ugljika, a takav dvostupanjski postupak (vidi Chrychnyjevu preraspodjelu) pokazao se isplativijim od sirovog puhanja. U 12.-13.st. metoda vrištanja bila je već raširena. U 14.st lijevano željezo počelo se taliti ne samo kao poluproizvod za daljnju obradu, već i kao materijal za lijevanje raznih proizvoda. U isto vrijeme datira i pregradnja ognjišta u rudnik („domnitsa“), a zatim u visoku peć. Sredinom 18.st u Europi se počeo primjenjivati ​​crucible postupak dobivanja čelika koji je bio poznat u Siriji još god rano razdoblje Srednji vijek, ali je kasnije zaboravljen. Ovom se metodom čelik dobivao taljenjem metalnih smjesa u malim (tagli) iz vrlo vatrostalne mase. NA zadnja četvrtina 18. stoljeće počeo se razvijati pudling proces preraspodjele lijevanog željeza u ognjište koje reflektira plamen (vidi Puddling). Industrijska revolucija 18. - početak 19. stoljeća, izum Parni stroj, zgrada željeznice, veliki mostovi i parna flota izazvali su veliku potrebu za i njegovim. Međutim, svi postojeći načini proizvodnje nisu mogli zadovoljiti potrebe tržišta. Masovna proizvodnja čelika započela je tek sredinom 19. stoljeća, kada su razvijeni Bessemerov, Thomasov i otvoreni procesi. U 20. stoljeću pojavio se i raširio električni proces proizvodnje čelika, dajući čelik visoke kvalitete.

rasprostranjenost u prirodi. Po sadržaju u litosferi (4,65% po masi) zauzima drugo mjesto (na prvom). Snažno migrira u zemljinoj kori, formirajući oko 300 (, itd.). prihvaća Aktivno sudjelovanje u magmatskim, hidrotermalnim i supergenim procesima povezanim s nastankom različite vrste njegove naslage (v. Željezo). - zemljine dubine, nakuplja se na rani stadiji magme, u ultrabazičnoj (9,85%) i bazičnoj (8,56%) (u granitima je samo 2,7%). B se nakuplja u mnogim morskim i kontinentalnim sedimentima, tvoreći sedimentne sedimente.

Sljedeća su fizikalna svojstva koja se uglavnom odnose na one s ukupnim sadržajem nečistoća manjim od 0,01% po masi:

Svojevrsna interakcija sa Koncentrirani HNO 3 (gustoća 1,45 g / cm 3) pasivira zbog pojave zaštitnog oksidnog filma na njegovoj površini; razrijeđeni HNO 3 se otapa uz stvaranje Fe 2+ ili Fe 3+, vraćajući se u MH 3 ili N 2 O i N 2 .

Prijem i prijava. Čisti se dobiva u relativno malim količinama vode od njega ili njega. Razvija se metoda za izravno dobivanje iz. Postupno se povećava proizvodnja dovoljno čistih izravno iz koncentrata rude ili ugljena na relativno niskim razinama.

Najvažnija moderna tehnologija. NA čisti oblik zbog niske vrijednosti praktički se ne koristi, iako se u svakodnevnom životu proizvodi od čelika ili lijevanog željeza često nazivaju "željezo". Rasuti se koristi u obliku vrlo različitih po sastavu i svojstvima. Čini otprilike 95% svih metalnih proizvoda. Bogato (preko 2% težine) - lijevano željezo, taljeno u visokoj peći iz obogaćenog željeza (vidi Proizvodnja visokih peći). Čelik različitih klasa (sadržaj manji od 2% po masi) tali se iz lijevanog željeza u otvorenim ložištima i električnim i konvertorima (izgaranjem) viška, uklanjanjem štetnih nečistoća (uglavnom S, P, O) i dodavanjem legirajućih elemenata. (vidi Martenovskaya, Pretvarač). Visokolegirani čelici (s visokim udjelom drugih elemenata) tale se u elektroluku i indukciji. Za proizvodnju čelika i posebno odgovorno imenovanje koriste se novi procesi - vakuum, elektropretaljivanje troske, plazma i taljenje elektronskim snopom itd. Razvijaju se metode za taljenje čelika u kontinuiranim pogonima koji osiguravaju visoka kvaliteta i automatizacija procesa.

Na temelju toga nastaju materijali koji mogu podnijeti utjecaje visokih i niskih, te visokih, agresivnih okolina, velikih izmjeničnih napona, nuklearnog zračenja itd. Proizvodnja i ona stalno raste. Godine 1971. u SSSR-u je istopljeno 89,3 milijuna tona sirovog željeza i 121 milijun tona čelika.

L. A. Shvartsman, L. V. Vanyukova.

Kao likovni materijal koristi se od antike u Egiptu (za glavu iz Tutankamonove grobnice kod Tebe, sredina 14. st. pr. Kr., Ashmolean Museum, Oxford), Mezopotamiji (bodeži pronađeni kod Carchemisha, 500. pr. Kr., British Museum, London) ,

atomska masa je zbroj masa svih protona, neutrona i elektrona koji čine atom ili molekulu. U usporedbi s protonima i neutronima, masa elektrona je vrlo mala, pa se ne uzima u obzir u proračunima. Iako je netočan s formalnog stajališta, ovaj se izraz često koristi za označavanje prosječne atomske mase svih izotopa nekog elementa. Zapravo, ovo je relativna atomska masa, koja se također naziva atomska težina element. Atomska težina je prosjek atomskih masa svih prirodnih izotopa nekog elementa. Kemičari moraju razlikovati ove dvije vrste atomske mase kada rade svoj posao - netočna vrijednost za atomsku masu može, na primjer, dovesti do netočnog rezultata za prinos produkta reakcije.

Koraci

Određivanje atomske mase prema periodnom sustavu elemenata

Naučite kako se piše atomska masa. Atomska masa, odnosno masa danog atoma ili molekule, može se izraziti u standardnim SI jedinicama - gramima, kilogramima i tako dalje. Međutim, zbog činjenice da su atomske mase izražene u ovim jedinicama izuzetno male, često se pišu u unificiranim jedinicama atomske mase ili skraćeno a.u.m. su jedinice atomske mase. Jedna jedinica atomske mase jednaka je 1/12 mase standardnog izotopa ugljika-12.

• Jedinica atomske mase karakterizira masu jedan mol danog elementa u gramima. Ova je vrijednost vrlo korisna u praktičnim izračunima, budući da se može koristiti za jednostavno preračunavanje mase određenog broja atoma ili molekula određene tvari u molove i obrnuto.

1. Pronađite atomsku masu u Mendeljejevom periodnom sustavu. Većina standardnih periodnih tablica sadrži atomske mase (atomske težine) svakog elementa. U pravilu se daju brojem na dnu ćelije s elementom, ispod slova koja označavaju kemijski element. To obično nije cijeli broj, već decimalni broj.

   Zapamtite da periodni sustav pokazuje prosječne atomske mase elemenata. Kao što je ranije navedeno, relativne atomske mase dane za svaki element u periodni sustav, su prosječne vrijednosti masa svih izotopa atoma. Ova prosječna vrijednost je vrijedna za mnoge praktične svrhe: na primjer, koristi se za izračunavanje molarne mase molekula koje se sastoje od nekoliko atoma. Međutim, kada imate posla s pojedinačnim atomima, ova vrijednost obično nije dovoljna.

   • Budući da je prosječna atomska masa prosjek nekoliko izotopa, vrijednost navedena u periodnom sustavu nije točan vrijednost atomske mase bilo kojeg pojedinačnog atoma.
   • Atomske mase pojedinačnih atoma moraju se izračunati uzimajući u obzir točan broj protona i neutrona u jednom atomu.

Izračunavanje atomske mase pojedinog atoma

1. Odredite atomski broj određenog elementa ili njegovog izotopa. Atomski broj je broj protona u atomima elementa i nikada se ne mijenja. Na primjer, svi atomi vodika, i samo imaju jedan proton. Natrij ima atomski broj 11 jer ima jedanaest protona, dok kisik ima atomski broj osam jer ima osam protona. Možete pronaći atomski broj bilo kojeg elementa u periodičnom sustavu Mendeljejeva - u gotovo svim njegovim standardnim verzijama taj je broj naveden gore slovna oznaka kemijski element. Atomski broj je uvijek pozitivan cijeli broj.

   • Pretpostavimo da nas zanima atom ugljika. U atomima ugljika uvijek postoji šest protona, pa znamo da je njegov atomski broj 6. Osim toga, vidimo da je u periodnom sustavu, na vrhu ćelije s ugljikom (C) broj "6", što znači da atomski ugljikov broj je šest.
   • Imajte na umu da atomski broj elementa nije jedinstveno povezan s njegovom relativnom atomskom masom u periodnom sustavu. Iako se, posebno za elemente na vrhu tablice, može činiti da je atomska masa elementa dvostruko veća od njegovog atomskog broja, ona se nikada ne izračunava množenjem atomskog broja s dva.

2. Odredite broj neutrona u jezgri. Broj neutrona može biti različit za različite atome istog elementa. Kada dva atoma istog elementa s istim brojem protona imaju drugačiji iznos neutroni, oni su različiti izotopi ovog elementa. Za razliku od broja protona koji se nikada ne mijenja, broj neutrona u atomima pojedinog elementa može se često mijenjati, pa se prosječna atomska masa elementa piše kao decimalni razlomak između dva susjedna cijela broja.

   Zbrojite broj protona i neutrona. Ovo će biti atomska masa ovog atoma. Zanemarite broj elektrona koji okružuju jezgru - njihova ukupna masa je izuzetno mala, tako da imaju malo ili nimalo utjecaja na vaše izračune.

Izračunavanje relativne atomske mase (atomske težine) elementa

1. Odredite koji se izotopi nalaze u uzorku. Kemičari često određuju omjer izotopa u određenom uzorku pomoću posebnog instrumenta koji se naziva spektrometar mase. Međutim, tijekom obuke, ti podaci će vam biti dostavljeni u uvjetima zadataka, kontrola i tako dalje u obliku vrijednosti preuzetih iz znanstvene literature.

   • U našem slučaju, recimo da imamo posla s dva izotopa: ugljik-12 i ugljik-13.

2. Odredite relativnu zastupljenost svakog izotopa u uzorku. Za svaki element pojavljuju se različiti izotopi u različitim omjerima. Ti se omjeri gotovo uvijek izražavaju u postocima. Neki su izotopi vrlo česti, dok su drugi vrlo rijetki — ponekad toliko rijetki da ih je teško otkriti. Ove vrijednosti mogu se odrediti pomoću masene spektrometrije ili pronaći u referentnoj knjizi.

   • Pretpostavimo da je koncentracija ugljika-12 99%, a ugljika-13 1%. Ostali izotopi ugljika stvarno postoje, ali u toliko malim količinama da se u ovom slučaju mogu zanemariti.

3. Pomnožite atomsku masu svakog izotopa s njegovom koncentracijom u uzorku. Pomnožite atomsku masu svakog izotopa s njegovim postotkom (izraženim decimalnom). Da biste postotke pretvorili u decimale, jednostavno ih podijelite sa 100. Zbroj dobivenih koncentracija uvijek bi trebao iznositi 1.

   • Naš uzorak sadrži ugljik-12 i ugljik-13. Ako ugljik-12 čini 99% uzorka, a ugljik-13 1%, tada pomnožite 12 (atomska masa ugljika-12) s 0,99 i 13 (atomska masa ugljika-13) s 0,01.
   • Priručnici daju postotke na temelju poznatih količina svih izotopa nekog elementa. Većina udžbenika kemije uključuje te podatke u tablicu na kraju knjige. Za uzorak koji se proučava, relativne koncentracije izotopa također se mogu odrediti pomoću masenog spektrometra.

4. Zbrojite rezultate. Zbrojite rezultate množenja koje ste dobili u prethodnom koraku. Kao rezultat ove operacije, pronaći ćete relativnu atomsku masu vašeg elementa - prosječnu vrijednost atomskih masa izotopa dotičnog elementa. Kada se element razmatra kao cjelina, a ne određeni izotop danog elementa, koristi se ta vrijednost.

   • U našem primjeru, 12 x 0,99 = 11,88 za ugljik-12 i 13 x 0,01 = 0,13 za ugljik-13. Relativna atomska masa u našem slučaju je 11,88 + 0,13 = 12,01 .

• Neki su izotopi manje stabilni od drugih: raspadaju se na atome elemenata s manje protona i neutrona u jezgri, oslobađajući čestice koje čine atomska jezgra. Takvi se izotopi nazivaju radioaktivnim.