Занятие 4 · два урока по 40 минут · § 5–7

Химия · 8 класс · базовый уровень

Атомно-молекулярное учение. Знаки химических элементов. Химические формулы

Уроки 7–8
Таблица Менделеева

План занятия

План занятия

Урок 1 · § 5
  • 8 минТренажёр повторения по уроку 3
  • 8 минХимический элемент. Формы существования элемента
  • 10 минПростые и сложные вещества. Аллотропия
  • 8 минАтомно-молекулярное учение
  • 6 минИоны. Молекулярное и немолекулярное строение
Перемена
Урок 2 · § 6–7
  • 14 минЗнаки химических элементов. Периодическая таблица
  • 4 минОтносительная атомная масса
  • 6 минХимическая формула. Чтение формул
  • 6 минОтносительная молекулярная масса
  • 10 минИтоговый тренажёр
Планируемый результат. Различать химический элемент и простое вещество, простые и сложные вещества; объяснять аллотропию; формулировать положения атомно-молекулярного учения; называть и читать символы элементов; находить период и группу элемента; читать формулы и рассчитывать относительную молекулярную массу.

Порядок работы с конспектом

  1. Тренажёр повторения проходится первым: он восстанавливает материал урока 3.
  2. Разделы читаются по порядку, кнопкой «Далее» внизу страницы или через меню.
  3. После каждой темы выполняется задание с кнопкой «Проверить». При ошибке появляется подсказка; после второй ошибки — разбор.
  1. Вопросы учебника открываются плашкой «Проверить себя»: сначала ответ формулируется самостоятельно, затем сверяется с образцом.
  2. Таблица Менделеева открывается отдельным окном кнопкой «Таблица» в меню; окно можно держать рядом с конспектом.
  3. В конце занятия проходится итоговый тренажёр; его результат передаётся учителю.

Перед началом · 8 минут

Повторение материала урока 3

Физические и химические явления, чистые вещества и смеси, способы разделения смесей: 8 заданий с подсказками и разбором.

Открыть тренажёр повторения
Далее: элементы →

Урок 1 · § 5 · химический элемент

1. Химический элемент

Главный вопрос урока: из чего состоят вещества и почему веществ гораздо больше, чем видов атомов?

В XVII веке французский учёный Пьер Гассенди ввёл понятие «молекула» (от лат. moles — масса, с уменьшительным суффиксом cula), что означает «очень маленькая масса». Вещества состоят из молекул, а молекулы — из атомов.

Молекулы разных веществ различаются размерами, массой, строением и свойствами. Атомы, несмотря на микроскопические размеры, тоже различаются массой, размерами и строением. В настоящее время известно 118 видов атомов; в природе встречаются 90 из них.

Химический элемент — определённый вид атомов.

Три формы существования химического элемента

  1. Свободные (изолированные) атомы. В атмосфере Солнца водород существует в виде отдельных атомов.
  2. Простые вещества. На Земле два атома водорода соединяются в молекулу водорода H2.
  3. Сложные вещества. Атомы водорода соединяются с атомами других элементов: в молекуле воды H2O два атома водорода и один атом кислорода.
абв Модели: а — атом водорода H; б — молекула водорода H2; в — молекула воды H2O

Для проверки задания нужен JavaScript.

2. Простые и сложные вещества

Простые вещества — вещества, образованные атомами одного химического элемента. Примеры: металлы, кислород O2, азот N2, сера, фосфор.
Сложные вещества — вещества, образованные атомами разных химических элементов. Примеры: вода H2O, углекислый газ CO2, серная кислота H2SO4.

По формуле тип вещества определяется сразу: если в формуле один символ элемента (Fe, O2, S8), вещество простое; если символов разных элементов несколько (H2O, NaCl), вещество сложное. Индекс на тип вещества не влияет.

Названия многих элементов совпадают с названиями простых веществ: «кислород» — и элемент, и газ O2. В предложении «кислород входит в состав воды» речь идёт об элементе, а в предложении «кислород поддерживает горение» — о простом веществе.

Для проверки задания нужен JavaScript.

3. Аллотропия

Элементов в природе 90, а простых веществ известно более 400. Причина в том, что атомы одного элемента могут соединяться по-разному: в молекулы разного состава или в разные кристаллы.

Свойства аллотропных модификаций различаются. При обычных условиях кислород O2 — газ без цвета и запаха, а озон O3 — голубоватый газ с запахом свежести. Озоновый слой атмосферы задерживает значительную часть ультрафиолетового излучения Солнца.

Аллотропия — способность одного химического элемента образовывать несколько простых веществ. Эти вещества называют аллотропными видоизменениями (модификациями).
ЭлементМодификацияСтроениеМодель
Кислород OКислород O2Двухатомные молекулы. Газ без цвета и запаха.
Озон O3Трёхатомные молекулы. Голубоватый газ с запахом свежести.
Сера SРомбическая сераМолекулы-кольца из восьми атомов S8.
Пластическая сераДлинные цепи из множества атомов.
Углерод CАлмазКристалл: каждый атом связан с четырьмя соседними. Самое твёрдое природное вещество.
ГрафитСлои из шестиугольников; слои легко сдвигаются. Мягкий, проводит электрический ток.
Фуллерен C60Молекула из 60 атомов, по форме напоминающая футбольный мяч.

Сложных веществ гораздо больше, чем простых, — свыше 100 миллионов. Подобно тому как 33 буквы алфавита образуют десятки тысяч слов, атомы 90 элементов в разных сочетаниях образуют всё многообразие веществ.

Для проверки задания нужен JavaScript.

Проверить себя: вопросы к § 5 (часть 1)

  1. Что называют химическим элементом? Сколько химических элементов и сколько атомов в молекулах кислорода O2, озона O3 и воды H2O?
    Химический элемент — определённый вид атомов. O2: один элемент, 2 атома; O3: один элемент, 3 атома; H2O: два элемента (водород и кислород), 3 атома.
  2. На какие типы делят вещества по элементному составу? Приведите по 3–4 примера каждого типа.
    На простые и сложные. Простые: железо Fe, кислород O2, азот N2, сера S. Сложные: вода H2O, углекислый газ CO2, поваренная соль NaCl, метан CH4.
  3. Что такое аллотропия? Как это явление объясняет многообразие простых веществ?
    Аллотропия — способность одного элемента образовывать несколько простых веществ (O2 и O3; алмаз, графит, фуллерен). Поэтому простых веществ (более 400) больше, чем элементов (90 в природе).
← План занятия
Далее: АМУ →

Урок 1 · § 5 · атомно-молекулярное учение

4. Атомно-молекулярное учение

Изучение состава и строения веществ привело к созданию атомно-молекулярного учения. Одно из его положений объясняет сущность химических реакций: одни вещества превращаются в другие, потому что меняется сочетание атомов в молекулах.

Сущность химической реакции — разрушение молекул исходных веществ и образование из тех же атомов молекул новых веществ. Например, при разложении воды электрическим током образуются молекулы водорода и кислорода.

Основные положения атомно-молекулярного учения
  1. Вещества состоят из молекул, которые находятся в непрерывном движении. Молекулы — мельчайшие частицы вещества, определяющие его химические свойства.
  2. Молекулы состоят из атомов. Атомы — наименьшие химически неделимые частицы.
  3. При химических реакциях молекулы исходных веществ разрушаются до атомов, и из этих атомов образуются молекулы новых веществ.
2 молекулы воды 2H2O 4 атома водорода и 2 атома кислорода 2 молекулы водорода 2H2 и 1 молекула кислорода O2

Цвета и размеры шаров условны: модель не передаёт реальный масштаб атомов.

История учения

Истоки учения относятся к древности. Около 400 лет до н. э. древнегреческие философы Левкипп и Демокрит путём умозаключений пришли к выводу: при делении вещества на части можно получить мельчайшую частицу, дальнейшее деление которой невозможно. Эти частицы назвали атомами, что означает «неделимые».

Основы атомно-молекулярного учения в 1741 году сформулировал Михаил Васильевич Ломоносов. Дальнейшее развитие учение получило в трудах английского учёного Джона Дальтона (1766–1844). Представления о строении веществ уточняются и в наши дни.

Для проверки задания нужен JavaScript.

5. Ионы. Молекулярное и немолекулярное строение

Оказалось, что большое число веществ состоит не из молекул, а из атомов или ионов. Из ионов состоят поваренная соль, сода, перманганат калия (марганцовка).

Поэтому различают вещества молекулярного и немолекулярного строения. Для веществ немолекулярного строения первое положение атомно-молекулярного учения уточняется: мельчайшими частицами таких веществ являются атомы или ионы.

Ионы — положительно или отрицательно заряженные частицы, которые образуются из атомов или групп атомов.

Для проверки задания нужен JavaScript.

Проверить себя: вопросы к § 5 (часть 2)

  1. Что такое ион? Сформулируйте первое положение атомно-молекулярного учения с учётом этого понятия.
    Ион — положительно или отрицательно заряженная частица, образованная из атома или группы атомов. Вещества состоят из молекул, атомов или ионов; частицы находятся в непрерывном движении.
  2. Как объяснить, что известно 118 химических элементов, а природные вещества образованы только 90 элементами?
    Остальные элементы получены искусственно, в лабораториях; в природе они не встречаются или встречаются в ничтожных количествах, потому что их атомы неустойчивы (радиоактивны).
  3. Объясните многообразие простых и сложных веществ.
    Простых веществ больше, чем элементов, из-за аллотропии. Сложных веществ (более 100 миллионов) ещё больше: атомы разных элементов соединяются в огромное число сочетаний, как буквы в слова.
← Элементы
Далее: знаки →

Урок 2 · § 6 · знаки химических элементов

6. Знаки химических элементов

Главный вопрос урока: как записать состав вещества коротко и одинаково для химиков всех стран?

Химики всех стран используют «химический алфавит», предложенный шведским учёным Йёнсом Якобом Берцелиусом (1779–1848). «Буквами» этого алфавита являются символы, или знаки, химических элементов.

Символ — первая буква латинского названия элемента: водород — H (hydrogenium), кислород — O (oxygenium), азот — N (nitrogenium), углерод — C (carboneum). Если латинские названия нескольких элементов начинаются с одной буквы, к ней добавляется одна из последующих букв: натрий — Na (natrium), неон — Ne, никель — Ni.

Нажатие на символ в таблицах открывает клетку элемента в таблице Менделеева. Произношение, отличающееся от названия элемента, выделено цветом.

Таблица 2. Символы некоторых элементов-металлов

НазваниеСимволПроизношение
АлюминийAlАлюминий
БарийBaБарий
ЖелезоFeФеррум
КалийKКалий
КальцийCaКальций
ЛитийLiЛитий
МагнийMgМагний
МарганецMnМарганец
МедьCuКупрум
НатрийNaНатрий
ЦинкZnЦинк

Таблица 3. Символы некоторых элементов-неметаллов

НазваниеСимволПроизношение
АзотNЭн
ВодородHАш
КислородOО
КремнийSiСилициум
СераSЭс
УглеродCЦэ
ФосфорPПэ
ХлорClХлор

Происхождение названий элементов

  • Свойства простых веществ: кислород («рождающий кислоты»), водород («рождающий воду»), фосфор («несущий свет»).
  • Имена учёных: менделевий, кюрий, резерфордий.
  • Географические названия: европий, америций, галлий (в честь Франции), полоний (в честь Польши), гафний (в честь Копенгагена), лютеций (в честь Парижа).
  • Астрономические объекты: селен (греч. Selena — Луна), теллур (лат. Tellus — Земля), уран, нептуний.
  • Мифы и легенды: тантал (Тантал — сын Зевса), ванадий (Ванадис — богиня красоты в скандинавской мифологии), кобальт (кобольд — гном в мифологии Северной Европы).
Символ химического элемента обозначает: 1) конкретный химический элемент; 2) один атом этого элемента; 3) относительную атомную массу, которая приведена в таблице Менделеева рядом с символом.

Для проверки задания нужен JavaScript.

7. Периодическая таблица Д. И. Менделеева

Все известные элементы представлены в таблице Д. И. Менделеева. Вариантов таблицы много; в школьном курсе используются короткопериодный и длиннопериодный варианты. В обоих вариантах таблица состоит из горизонтальных рядов — периодов. Всего периодов семь.

В короткопериодном варианте различают малые (1–3-й) и большие (4–7-й) периоды. Малый период состоит из одного ряда элементов, большой — из двух рядов: чётного и нечётного. В 6-м и 7-м периодах после лантана La и актиния Ac расположено по 14 сходных с ними элементов — лантаноиды и актиноиды; для компактности они вынесены в нижнюю часть таблицы.

В короткопериодном варианте различают 8 групп. Группа — вертикальный столбец. Каждая группа делится на две подгруппы: главную (А-группу) и побочную (Б-группу). А-группу составляют элементы малых и больших периодов, Б-группу — элементы только больших периодов.

В длиннопериодном варианте 18 групп; их обозначают арабскими цифрами или римскими с указанием А- или Б-группы. Так, бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий относятся ко 2-й (IIА) группе, а цинк, кадмий и ртуть — к 12-й (IIБ) группе.

Определение положения элемента

  1. Клетка элемента находится по символу или порядковому номеру.
  2. Номер периода читается в левой колонке таблицы; номер ряда — во второй колонке.
  3. Номер группы (римская цифра) читается в шапке столбца.
  4. Подгруппа определяется по ряду: в таблице курса символ элемента подгруппы А стоит слева в клетке, подгруппы Б — справа.
Пример. Железо Fe, № 26: 4-й (большой) период, ряд 4, VIII группа, побочная подгруппа (VIIIБ). Калий K, № 19: 4-й период, ряд 4, I группа, главная подгруппа (IА).

Открыть таблицу на клетке железа

Для проверки задания нужен JavaScript.

8. Относительная атомная масса

Атомы элементов различаются массой. В СИ масса измеряется в килограммах: масса атома водорода равна 1,674·10−27 кг, атома углерода — 1,995·10−26 кг, атома кислорода — 2,6667·10−26 кг. Пользоваться такими числами неудобно.

В начале XIX века Джон Дальтон предложил сравнивать массы атомов разных элементов. Атомы водорода самые лёгкие, поэтому их удобно использовать как своеобразную гирьку: атом углерода в 12 раз тяжелее атома водорода, атом кислорода — в 16 раз. В настоящее время массы атомов сравнивают с 1/12 массы атома углерода.

Относительная атомная масса (Ar) — величина, показывающая, во сколько раз масса атома данного химического элемента больше 1/12 массы атома углерода. Буква r — от англ. relative (относительный). Единиц измерения у Ar нет.
Правило округления. Для расчётов значения Ar из таблицы округляют до целых: Ar(H) = 1,00797 ≈ 1, Ar(O) = 15,9994 ≈ 16, Ar(Cu) = 63,546 ≈ 64. Исключение — хлор: Ar(Cl) = 35,5.
Ar(C) = 12, Ar(O) = 16, Ar(S) = 32,Ar(Cu) = 64, Ar(Fe) = 56

Для проверки задания нужен JavaScript.

Проверить себя: вопросы к § 6

  1. Какую информацию несёт символ химического элемента?
    Символ обозначает химический элемент, один атом этого элемента и его относительную атомную массу.
  2. На какие части делится таблица Менделеева по горизонтали? Какие их виды выделяют в короткопериодном варианте?
    На периоды. Малые периоды (1–3-й) состоят из одного ряда, большие (4–7-й) — из двух рядов.
  3. На какие части делится таблица по вертикали? Какие их виды выделяют в короткопериодном варианте?
    На группы (8 в короткопериодном варианте). Каждая группа делится на главную подгруппу (А) — элементы малых и больших периодов — и побочную подгруппу (Б) — элементы только больших периодов.
  4. Рассчитайте массу атома железа в граммах (задание 8 к § 6). Масса атома углерода 1,995·10−23 г, Ar(Fe) = 56.
    1/12 массы атома углерода: 1,995·10−23 / 12 ≈ 1,66·10−24 г. Масса атома железа в 56 раз больше: 56 · 1,66·10−24 ≈ 9,3·10−23 г.
← АМУ
Далее: формулы →

Урок 2 · § 7 · химические формулы

9. Химическая формула. Индекс и коэффициент

Если символы — «буквы» химического языка, то формулы — его «слова». Предложение «одна молекула углекислого газа включает в свой состав один атом углерода и два атома кислорода» записывается коротко: CO2.

Символы углерода и кислорода ставятся рядом; после символа кислорода справа внизу записывается число его атомов — индекс 2. Индекс 1 не пишется. Если нужно обозначить не одну, а, например, пять молекул, перед формулой ставится коэффициент: 5CO2.

Химическая формула — обозначение состава вещества с помощью символов химических элементов и индексов.
Индекс — цифра справа внизу от символа: число атомов элемента в одной молекуле (H2O).
Коэффициент — цифра перед формулой: число молекул (3H2O).

Чтение формул

  • кислород O2 — «о-два»; озон O3 — «о-три»;
  • вода H2O — «аш-два-о»;
  • метан CH4 — «цэ-аш-четыре»;
  • углекислый газ CO2 — «цэ-о-два»;
  • аммиак NH3 — «эн-аш-три».

Индекс может относиться к группе атомов в скобках. Формула Ca(OH)2 показывает, что на один атом кальция приходятся две группы OH. Индекс за скобками читается словами «дважды», «трижды»:

  • гашёная известь Ca(OH)2 — «кальций-о-аш-дважды»;
  • кальциевая селитра Ca(NO3)2 — «кальций-эн-о-три-дважды».

Что показывает химическая формула

  1. индивидуальное вещество;
  2. тип вещества (простое или сложное);
  3. одну молекулу вещества (для веществ молекулярного строения) или формульную единицу (для веществ немолекулярного строения);
  4. качественный состав — какие химические элементы входят в состав вещества;
  5. количественный состав — число атомов каждого элемента в молекуле или формульной единице.
Пример: H2O. Вещество вода; сложное вещество; одна молекула воды; состоит из водорода и кислорода; в молекуле 2 атома водорода и 1 атом кислорода.

Для проверки задания нужен JavaScript.

10. Относительная молекулярная масса

Масса молекулы равна сумме масс образующих её атомов. Поэтому относительная молекулярная масса вещества рассчитывается как сумма относительных атомных масс всех атомов молекулы с учётом индексов.

Точнее эту величину называть относительной формульной массой: не все вещества состоят из молекул. При расчёте важно не пропустить индексы, в том числе индекс за скобками.

Относительная молекулярная масса (Mr) — сумма относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы, с учётом их числа.

Порядок расчёта

  1. По таблице Менделеева находятся и округляются Ar всех элементов формулы.
  2. Ar каждого элемента умножается на его индекс (индекс за скобками умножает всё содержимое скобок).
  3. Полученные произведения складываются.

Примеры

Mr(CO2) = Ar(C) + 2·Ar(O) == 12 + 2·16 = 44
Mr(SO2) = 32 + 2·16 = 64 Mr(H2SO4) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98
Mr(Ca(NO3)2) = Ar(Ca) + 2·Ar(N) + 2·3·Ar(O) == 40 + 2·14 + 6·16 = 164

Для проверки задания нужен JavaScript.

Проверить себя: вопросы к § 7

  1. Что представляет собой химическая формула? Чем различаются индексы и коэффициенты?
    Формула — запись состава вещества символами и индексами. Индекс (справа внизу) — число атомов в одной молекуле; коэффициент (перед формулой) — число молекул.
  2. Что называют относительной атомной массой и относительной молекулярной массой?
    Ar показывает, во сколько раз масса атома больше 1/12 массы атома углерода. Mr — сумма Ar всех атомов молекулы с учётом индексов.
  3. Какую информацию несёт химическая формула?
    Вещество; тип вещества; одну молекулу (формульную единицу); качественный состав; количественный состав. По формуле также рассчитывается Mr.
← Знаки
Далее: итог →

Итог занятия

Завершение · 10 минут

Проверка новых знаний

Символы и произношение, простые и сложные вещества, период и группа элемента, чтение формул, расчёт Mr по шагам: 15 заданий. Результат передаётся учителю.

Открыть итоговый тренажёр

11. Итог занятия

  1. Химический элемент — определённый вид атомов. Элемент существует в виде свободных атомов, простых и сложных веществ.
  2. Простое вещество образовано атомами одного элемента, сложное — атомами разных элементов. Аллотропия — образование одним элементом нескольких простых веществ.
  3. Вещества состоят из молекул, атомов или ионов. При химической реакции молекулы разрушаются до атомов, из которых образуются молекулы новых веществ.
  1. Символ обозначает элемент, один его атом и относительную атомную массу. Таблица Менделеева состоит из 7 периодов и 8 групп (короткопериодный вариант), группы делятся на подгруппы А и Б.
  2. Формула показывает состав вещества; индекс — число атомов в молекуле, коэффициент — число молекул.
  3. Mr — сумма Ar всех атомов молекулы с учётом индексов; Ar округляются до целых, кроме Ar(Cl) = 35,5.

ДЗ

  1. § 5, § 6 и § 7 до раздела «Массовая доля элемента»; устные ответы на вопросы «Проверьте свои знания».
  2. Выучить символы и произношение элементов из таблиц 2 и 3.
  3. Рассчитать относительные молекулярные массы веществ: H2S, SO3, Na2CO3, Cu(OH)2, P2O5, AlCl3, Ba(NO3)2 (задание 5 к § 7).
    Mr(H2S) = 2·1 + 32 = 34; Mr(SO3) = 32 + 3·16 = 80; Mr(Na2CO3) = 2·23 + 12 + 3·16 = 106; Mr(Cu(OH)2) = 64 + 2·17 = 98; Mr(P2O5) = 2·31 + 5·16 = 142; Mr(AlCl3) = 27 + 3·35,5 = 133,5; Mr(Ba(NO3)2) = 137 + 2·14 + 6·16 = 261.
  4. Найти вещества с одинаковой относительной молекулярной массой: CO2, N2, CH2Cl2, NO, CO, C2H4, H2S, O2 (задание 6 к § 7).
    Mr(N2) = Mr(CO) = Mr(C2H4) = 28. Остальные: CO2 — 44, CH2Cl2 — 85, NO — 30, H2S — 34, O2 — 32.
  5. Итоговый тренажёр, если он не завершён на уроке.
← Формулы
К плану занятия