化学基本概念
铜臭 / 2022-07-16
化学是研究物质及其变化的科学。要了解和研究物质及其变化，首先应掌握它们的有关基本知识。本章主要讲述原子、分子、原子量、分子量、元素符号、化合物的分子式和化学反应方程式等基本知识，以及空气的组分和性质、理想气体状态方程式的推导和应用。
第一节物质
自然界是由物质构成的。物质是我们感觉到的客观实在，如水、煤、油、空气、食盐和钢铁等都是客观存在的具体物质。一切物质都在不停地运动和变化着，而物质变化的形式是多种多样的:有物理的、化学的和生物的等等。物质发生变化时，有时有新物质生成，有时没有新物质生成。如水受热变为蒸汽，蒸汽冷却又变成水，水冷却变成冰，冰受热又变成水。水、蒸汽和冰，尽管聚集状态不同，但属同一种物质，这种仅聚集状态发生改变，而没有生成新物质的变化，叫做物理变化。凭人们的感觉或用物理方法就能认识的物质性质，叫做物理性质，如颜色、气味、状态、沸点、熔点和溶解性等。物质在发生变化时有新物质产生的变化，叫做化学变化，通常也叫化学反应。物质在化学变化中所表现出来的性质叫做化学性质，如碳燃烧时所表现出来的化学性质为碳与氧相互反应生成二氧化碳。
化学变化和物理变化虽然有本质的区别，但它们也不是相互孤立毫无联系的。物质在发生化学变化的同时，常常伴随着物理变化，例如蜡烛燃烧时首先是固体蜡受热熔化(物理变化)，然后燃烧成二氧化碳气体和水蒸气(化学变化)。
世界上的物质有千千万万，人们就是根据不同物质具有不同性质去认识和区别它们的。
第二节分子和原子
一、组成物质的分子和原子
科学实践证明，一 切物质都是由分子组成的。分子是能够独立存在并保持原物质化学性质的最小微粒。同种物质分子的化学性质相同，不同种物质分子的化学性质不同。酒精可以燃烧，而水不能燃烧，就是因为酒精分子和水分子不同，各具有不同的化学性质。
分子的重量和体积都很小,分子虽然肉眼看不到，但却能察觉到它是真实存在的，并且还在不断地运动着。例如打开氨水瓶，周围就可闻到氨味;箱子里放了樟脑，打开箱子就可闻到樟脑味。所以能闻到氨和樟脑的气味，是由于氨的分子和樟脑的分子逸至空间作用于我们的嗅觉所致。随着科学技术的发展，人们已能用电子显微镜观察到较大的分子，如蛋白质等。
物质在发生物理变化时，它的分子没有质的变化。例如水加热变成水蒸气时，分子没有改变，只是分子运动加剧，分子之间的距离增大，由液态变成了气态。但物质在发生化学变化时，分子就会发生质的变化，成为新物质的分子。例如电解水时生成氢气和氧气，这时水分子就变成与其性质完全不同的氢分子和氧分子了。显然，氢、氧分子是由组成水分子的两种不同的微粒形成的。由此可知，分子虽很小，但仍是由更小的微粒组成的，这种微粒在化学反应中再也不可能分割或转变为其它的微粒。我们把这些在化学反应中不起质的变化的微粒称为原子。从水的电解可知，水分子是由两种不同的原子组成的,即由二个氢原子和一个氧原子组成。电解时水中的氧原子相互结合成为氧分子(两个氧原子组成)，氢原子则相互结合为氢分子(两个氢原子组成)。不论是水分子中的氧原子或氧分子中的氧原子，性质都相同，即在不同分子中的同种原子，其性质是相同的。
二、原子的组成
原子由原子核和核外电子两部分组成。原子核在原子的中!心，带有正电荷，它在整个原子中所占的体积非常小，其直径约等于原子直径的十万分之一;核外电子则在原子核周围的空间绕核作高速运动，带有负电荷(电量是1.602×10⁻¹⁹库仑)。电子的质量很小，约等于最轻的氢原子核质量的1/1837，因此，原子的重量主要集中在原子核上。电子的直径比原子核的还要小，因此原子核和电子只占整个原子所占空间的极小一部分，也就是说，原子内部绝大部分是空的。
原子核又由两种微粒组成:一种是质子，带有一个正电荷，其电量和电子的电量相等，但符号相反，质量约为电子的1837倍;另一种是中子，不带电荷，其质量和质子的几乎相等。因此，原子核中的质子数决定了原子核的电荷数(核电荷数)，原子核中的质子数和中子数，决定了原子的重量。核电荷数和核外电子数是相等的，所以原子不显电性。如氢的原子核中只有1个质子，即其核电荷数是1,核外就只有1个电子绕核运动，如图1-1所示;氧的原子核中有8个质子，即其核电荷数是8，核外就有8 个电子绕核图1-1氢原子结构示意运动。
核电荷数不同的原子，其核外电子数也不同，它们的重量和性质也各不相同。核电荷数相同的原子，它们的核外电子数相 同，化学性质也相同。核电荷数相同的一类原子称为某元素。 如核电荷数为1的一类原子，称为氢元素;核电荷数为8的一类原子，称为氧元素。
在原子中同时存在着两种力:一种是由于原子核带正电荷，电子带负电荷，核和电子间有相互吸引的力;另一种是由于电子以极高的速度绕核运动，电子有离开原子核的倾向，这样就使原 子核和电子处在相对稳定的状态。然而在一定条件下， 原子也会失去或得到一部分电子而成为带电荷的微粒:失去电子后成为带正电荷的微粒，称为正离子(或阳离子);得到电子后成为带负电荷的微粒，称为负离子(或阴离子)。
由于每种元素原子的核电荷数都不相同，我们把各种原子按其核电荷数从小到大排列的序号叫做原子序数。因元素原子的核电荷数是从1开始，逐-增加的，即核电荷数是以1、2、3.......递增的，所以原子序数和核电荷数的数值相等。如氢原子的核电荷数为1；其原子序数也为1;氧原子的核电荷数为8，其原子序数也为8。
原子的组成可概括如下:
原子序数=核中质子数(核电荷数) =核外电子数
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