Science & Education

 Συμβολισμός στοιχείων

Κάθε στοιχείο παριστάνεται με ένα κεφαλαίο ή ένα κεφαλαίο κι ένα μικρό γράμμα που προέρχονται από το όνομα του στοιχείου στο λατινικό αλφάβητο.

Κάθε σύμβολο μπορεί να υποδηλώνει εκτός από το στοιχείο κι ένα άτομο του στοιχείου.

Τα κυριότερα χημικά στοιχεία

Συμβολισμός μορίων

Με τη βοήθεια των παραπάνω συμβόλων μπορούμε να συμβολίσουμε τα μόρια (που αποτελούνται από άτομα στοιχείων).

Το σύμβολο ενός μορίου (που είναι συνδυασμός των συμβόλων των χημικών στοιχείων) ονομάζεται μοριακός  τύπος και μας δείχνει:

1. την ποιοτική σύσταση του μορίου (από ποια στοιχεία αποτελείται)
2. την ποσοτική σύσταση του μορίου (τον αριθμό των ατόμων στο μόριο της χημικής ένωσης ή του χημικού στοιχείου)

Για παράδειγμα το μόριο του χημικού στοιχείου του αζώτου συμβολίζεται με Ν₂ (δηλαδή αποτελείται από δύο άτομα αζώτου) ενώ το μόριο της χημικής ένωσης αμμωνία συμβολίζεται με ΝΗ₃ (δηλαδή αποτελείται από ένα άτομο αζώτου και τρία άτομα υδρογόνου).

Συμβολισμός ιόντων

Τα ιόντα συμβολίζονται με το ίδιο σύμβολο με αυτό των ατόμων, με τη διαφορά ότι πάνω δεξιά στο σύμβολο εμφανίζεται και το φορτίο του ιόντος.

Για παράδειγμα το κατιόν νατρίου (που έχει χάσει ένα ηλεκτρόνιο κι έχει φορτίο +1) γράφεται Να⁺ ενώ το ανιόν οξυγόνου (που έχει πάρει δύο ηλεκτρόνια κι έχει φορτίο -2) γράφεται Ο^2-.

Αντίστοιχα, μία χημική ένωση,όπως για παράδειγμα το αλάτι που αποτελείται από κατιόντα νατρίου και ανιόντα χλωρίου, θα γράφεται Na⁺Cl^–.

Το άτομο όπως αποδείχτηκε τον 20^ο αιώνα αποτελείται από πιο μικρά σωματίδια, τα υποατομικά σωματίδια.

Τα υποατομικά σωματίδια είναι:

• Τα πρωτόνια (p⁺): Είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια με μία μονάδα θετικού φορτίου (+1).
• Τα νετρόνια (n): Είναι σωματίδια χωρίς φορτίου (ηλεκτρικά ουδέτερα) και η μάζα τους είναι σχεδόν ίδια με τη μάζα του πρωτονίου.
• Τα ηλεκτρόνια (e^–): Είναι αρνητικά φορτισμένα σωματίδια με μία μονάδα αρνητικού φορτίου (-1) και έχουν μάζα πολύ μικρότερη (1836 φορές) από τη μάζα του πρωτονίου και του νετρονίου.

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια (δηλαδή σχεδόν όλη η μάζα) είναι συγκεντρωμένα στο κέντρο του ατόμου που ονομάζεται πυρήνας. Σε πολύ μεγάλη απόσταση (σε σχέση με το μέγεθος του πυρήνα)  κινούνται τα ηλεκτρόνια.

Επειδή τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα (δεν έχουν συνολικά κάποιο φορτίο) πάντα σε ένα άτομο υπάρχουν τόσα ηλεκτρόνια (αρνητικά φορτία) όσα και πρωτόνια (θετικά φορτία).

Η δομή του ατόμου.

Ατομικός – Μαζικός Αριθμός

Όλα τα άτομα ενός στοιχείου έχουν πάντα τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα τους(π.χ. στα άτομα άνθρακα υπάρχουν 6 πρωτόνια, στα άτομα υδρογόνου υπάρχει ένα πρωτόνιο). Ο αριθμός των πρωτονίων λοιπόν είναι αυτός που δίνει ταυτότητα στο άτομο.

Για το λόγο αυτό, τον αριθμό των πρωτονίων που υπάρχουν σε ένα άτομο τον ονομάζουμε ατομικό αριθμό και τον συμβολίζουμε με Ζ. 

Ίδιος θα είναι και ο αριθμός των ηλεκτρονίων που υπάρχουν στο άτομο.

Τον συνολικό αριθμό των σωματιδίων που υπάρχουν στον πυρήνα (πρωτόνια και νετρόνια) τον ονομάζουμε μαζικό αριθμό και συμβολίζεται με Α.

Αν με Ν συμβολίσουμε τον αριθμό των νετρονίων, τότε θα ισχύει:

Αν γνωρίζουμε λοιπόν τον ατομικό αριθμό (Ζ) και τον μαζικό αριθμό (Α) ενός ατόμου τότε μπορούμε να βρούμε εύκολα από πόσα σωματίδια αποτελείται:

• Αριθμός πρωτονίων = αριθμό ηλεκτρονίων = Ζ
• Αριθμός νετρονίων = Α-Ζ

Η δομή του ατόμου

Ιόντα

Σε κάποιες περιπτώσεις, ένα άτομο μπορεί να πάρει ή να χάσει ένα η περισσότερα ηλεκτρόνια οπότε μετατρέπονται σε φορτισμένα σωματίδια που τα λέμε ιόντα.

Όταν ένα άτομο χάνει ηλεκτρόνια, τότε μετατρέπεται σε θετικό ιόν (γιατί έχει περισσότερα θετικά φορτία (p⁺) από ότι αρνητικά (e^–) ) και το λέμε κατιόν.

Όταν ένα άτομο παίρνει ηλεκτρόνια, τότε μετατρέπεται σε αρνητικό ιόν (γιατί έχει λιγότερα θετικά φορτία (p⁺) από ότι αρνητικά (e^–) ) και το λέμε ανιόν.

Έχει βρεθεί, ότι όλες οι ουσίες που υπάρχουν στη φύση αποτελούνται είτε από άτομα (π.χ. υδρογόνο, οξυγόνο, νερό) είτε από ιόντα (π.χ. αλάτι, γύψος, ασβέστης).

Άτομα και ιόντα

Ατομική θεωρία – Χημικά στοιχεία – Χημικές Ενώσεις

Σύμφωνα με την ατομική θεωρία, η ύλη αποτελείται από άτομα (μικροσκοπικά σωματίδια που δεν τέμνοντα σε μικρότερα).

Τα άτομα μπορούν να ενωθούν μεταξύ τους και σχηματίζουν τα μόρια (πιο σύνθετα σωματίδια).

Όταν ένα μόριο σχηματίζεται από όμοια άτομα, τότε λέμε ότι σχηματίζεται ένα μόριο χημικού στοιχείου. (π.χ. Υδρογόνο)

Αντίθετα, όταν ένα μόριο σχηματίζεται από διαφορετικά άτομα, τότε λέμε ότι σχηματίζεται ένα μόριο χημικής ένωσης. (π.χ. Νερό)

Για να αναπαραστήσουμε τα άτομα, χρησιμοποιούμε συνήθως κύκλους ή σφαιρίδια σε διαφορετικά χρώματα και μεγέθη για να τα ξεχωρίζουμε. Αυτά τα σχέδια ονομάζονται προσομοιώματα ατόμων. Φυσικά στην πραγματικότητα τα άτομα δεν είναι ούτε τόσο μεγάλα ούτε έχουν τα χρώματα με τα οποία τα χρωματίζουμε.

Ένα βίντεο στα αγγλικά από το MIT σχετικά με τα άτομα και τα μόρια.

Ένα βίντεο στα αγγλικά σχετικά με τις χημικές ενώσεις.

Χημική αντίδραση ονομάζεται μία μεταβολή κατά την οποία από κάποιες αρχικές χημικές ουσίες προκύπτουν κάποιες νέες ουσίες με διαφορετικές ιδιότητες.

Οι ουσίες που υπήρχαν πριν γίνει η μεταβολή ονομάζονται αντιδρώντα ενώ αυτές που προκύπτουν μετά την αντίδραση ονομάζονται προϊόντα.

Σε κάθε χημική αντίδραση ισχύει ότι η μάζα των αντιδρώντων είναι ίση με την μάζα των προϊόντων.

Εξώθερμη ονομάζεται η αντίδραση κατά την οποία ελευθερώνεται θερμότητα και συνεπώς η θερμοκρασία αυξάνεται.

Ενδόθερμη ονομάζεται η αντίδραση κατά την οποία απορροφάται θερμότητα και συνεπώς η θερμοκρασία μειώνεται.

Παραδείγματα αντιδράσεων

Άσκηση