什麼是離子帶電的原子或原子團叫做離子。原子失去電子帶正電荷,變成陽離子;相反,原子得到電子後變成陰離子。離子的電荷對離子的性質有著重要影響。同一種原子形成的幾種離子,所帶正電荷數越高,越容易從別的原子或離子中奪取電子;相反,所帶負電荷數越多,則越容易失去電子。如6+易獲得電子,而2-則易失去電子。所以可以說正六價硫離子具有氧化性,而負2價的硫離子具有還原性。
什麼是分子量分子量是指:“一個分子中,各原子的原子量的總和叫做分子量。”如二氧化硫的分子量是:32+16×2=64。
需要說明的是,原子量是相對質量,所以分子量也是相對質量,也沒有單位。分子量是單質或化合物以分子形式存在時的相對質量。離子型化合物和直接由原子晶體或金屬晶體構成的物質,因為它們一般不存在單個的分子,所以也無所謂分子量。但可以用它們的化學式計算它的式量。例如,iO2(二氧化矽)的式量是28+16×2=60。
什麼是質量守恒定律質量守恒定律是指:參加化學反應的各物質的質量總和,等於反應後生成的各物質的質量總和。也就是說,在化學反應中,反應物的總質量等於生成物的總質量。
質量守恒守律的發現過程,經曆了幾個世紀。早在17世紀,我國思想家王夫之就提出過樸素的物質不滅的思想,但未引起人們的重視。直到1756年俄國化學家羅蒙諾索夫根據錫放在密閉容器內燃燒的實驗,得出參加反應的全部物質的質量,等於全部生成物的質量這一結論時,仍沒有引起科學家的注意。1777年,法國拉瓦錫經多次實驗進一步加以驗證後,這一定律才得到科學界的公認。質量守恒守律又叫物質不滅定律。
需要指出的是:化學反應是原子間的化分和化合的過程,反應前後原子的種類沒有改變,原子的數目也沒有增減,所以反應的過程隻是化學鍵的破裂或重組的過程,因此,反應前後各物質的質量總和應是相等的。
1905年,德國物理學家愛因斯坦提出質量和能量聯係公式:E=c2。式中E為能量,為質量,c為真空中的光速。根據這一公式可知,當一物質的能量發生變化時,它的質量會相應地發生變化。由於式中c2是一個很大的數值(c=3×108米/秒),隻要損耗很小的質量就相當於釋放極大的能量。在化學反應中,質量變化太小,以至不會覺察到質量有任何虧損,所以在化學反應中可以不加考慮,因而化學反應是仍然遵守質量守恒定律的。但在釋放能量特別巨大的核反應中,質量發生虧損的情況就十分明顯了。
什麼是分子式化學家已發現109種元素,這些元素的原子,以不同的方式結合產生各種各樣的分子。世上萬物都是由這些分子組成。例如,水是由水分子組成的,水分子是由一個氧原子和二個氫原子組成。如果用文字來表達物質的組成,不但非常麻煩,而且各國文字不同,很難統一。自從有了化學分子式,世界上就有了統一的化學詞彙,如水用2O表示,就簡單多了。
這種化學王國的統一詞彙,是許多年研究的成果。現在,我們可以方便地書寫物質的分子式了。單質的分子式,是在組成這種單質的元素符號右下角標上原子的個數。
假如是化合物,隻要事先知道組成這個化合物一個分子中各原子的個數,然後依據正價原子在前價原子在後原則,分別標上數字即可。如,水分子為2O,生石灰為CaO,鹽酸為CL。
有了物質的分子式,成千上萬種物質,都可以簡潔明了地表示出來,而且全世界通用,學習也更方便了。
什麼是化學方程式化學家用元素符號代表元素,用元素符號的組合--分子式代表各種各樣的物質。我們把元素符號和分子式,分別比作英語中的字母和詞彙。這比較清晰地表達了元素符號和分子式之間的關係。化學家正是依照這種思想,把分子式用適當的符號(如+,=)聯結而成的句子來表示物質間的化學反應,這好像用詞彙組成的語句一樣。這樣的句子,化學家稱之為化學反應方程式。例如,水分解成氫氣和氧氣的反應,可用下述的化學反應方程式來表示:
22O(液)=22(氣)+O2(氣),這個化學方程式如果用文字來表達,那就是:“2摩爾重36克的液態水分解生成2摩爾重4克的氫氣和1摩爾重32克的氧氣”,非常煩瑣難讀。因此,化學中所采用的化學方程式,與元素符號、分子式一樣非常簡潔明了,而且全世界通用。
世界上的物質千千萬萬,它們間的化學反應多種多樣。如酒精的分子式為C26O,但這個分子式還可以表示另一種物質--甲醚。因此,隻用一個化學方程式還不能完全表達清楚,化學家采用一種以結構式代替分子式表示的化學方程式。再如,水的分解是吸熱反應,而氫氣燃燒生成水的反應是放熱反應。這樣,上述的方程式又不能表示,於是化學家就改用一種熱化學方程式來正確表達。
何為化合價一個分子式告訴我們兩件事:一是原子的種類;一是這些原子在化合物中的數目。例如,氯化鈣(CaCl2)這個分子式告訴我們:它由兩種原子--鈣和氯組成,而且是一個鈣原子和二個氯原子結合起來的。
如果把金屬鈉放到盛有氯氣的容器裏,並且加熱,那麼,容器裏就會有氯化鈉生成。我們說這兩種物質通過化合反應,“化合”成一種新物質。又如,氯和鐵反應則生成氯化鐵。化學家們發現,不論在何種情況下,氯氣和鈉反應,產物總是氯化鈉(NaCl),而氯和鎂反應生成的總是氯化鎂(gCl2)。換句括說,一個氯原子隻能和一個鎂原子化合。我們把一個原子能和其他原子相結合的數目,稱作它的“化合價”(原子價)。化合價的單位是以氫原子的化合價為標準,由於一個氫原子最多隻能跟其他元素的一個原子化合,所以是一價。
元素的化合價還呈現正負性。我們規定氫為+1價,那麼,能與之結合的其他元素的化合價呈負價。由於一個氯原子隻能與一個氫原子結合,所以氯呈-1價。依此類推,鈉呈+1價,鐵呈+3價。
化合價還有這樣一個規則:甲、乙兩種元素化合而成的化合物裏,甲元素的化合價總數必須和乙元素的化合價總數相等。以P2O5(五氧化二磷)為例,在這個分子裏,磷的化合價×磷原子數=氧的化合價×氧原子數。弄清了這個關係,就可以根據元素的化合價來書寫化合物的分子式了。例如,已經知道氧是-2價,鋁是+3價,要寫出氧化鋁的分子式Al2O3,不就比較容易了?
“摩爾”是指什麼我們買電池、襪子和肥皂等物品時,常常用“打”來計數。“打”是通常使用的數量單位,1打的數量是12。如一打電池就是12節。
在化學上,也有一個類似的數量單位,叫做摩爾,它是用來計量原子、分子等微粒的數量的,好比是化學家的“打”。不過,化學家所用的“打”,代表602×1023,即1摩爾等於602×23個微觀粒子,其數值遠遠大於12。因為,分子、原子等微粒極其微小。例如,1克水中就約含有36×1022個水分子,1克炭中就有50×1022個碳原子。這是一個天文數字,書寫、記憶都很不方便。假如采用摩爾作計量單位,那麼,就可以說,1克水中約含0056摩爾的水分子;1克炭中約有0083摩爾碳原子。這就方便多了。因為這個數字是一位名叫阿伏伽德羅的科學家提出的,所以叫做阿伏伽德羅常數。
用摩爾來表示物質的量,也是十分方便的。科學家測得1摩爾(一“打”)的碳原子(指碳-12)的質量正好是12克。從這裏推算出1摩爾其他原子的質量也很簡單。比如,1摩爾氫原子的質量是1克;1摩爾鐵原子的質量是5585克;1摩爾氧原子是16克等等。這裏我們還可以看出,1摩爾任何原子的質量,其數值等於這種原子的原子量。計算分子的質量、離子的質量都一樣方便。所以我們也可以說,摩爾像一座橋梁,把單個的、肉眼看不見的微粒,同數量很大的微粒集體,以及可以稱量的物質之間聯係起來了。用摩爾可以直接描述出化學反應中反應物和生成物之間的數量關係。我們說1摩爾碳和1摩爾氧氣反應,生成1摩爾二氧化碳。
什麼是原子量構成萬物的小小原子,究竟小到什麼程度?中國古代有位叫公孫龍的說過:“一尺之棰,日取其半,萬世不竭。”意思是說,有根一尺長的木棍,每天把它截去一半,一萬代也截不完。
如果確實有這樣的工具,能一直截下去的話,那麼,一尺木棍每天截去一半,到第三天隻剩八分之一尺;第十天隻剩下一千零二十四分之一尺;到第三十天,剩下十億分之一尺,這時木棍已經比纖維素分子還小了;到第三十二天,隻剩下四十億分之一尺,相當於原子大小了。科學家發現,不同的原子,大小也不同。原子的直徑一般是一億分之一厘米,或三十億分之一尺。打個比方,一個最小的細菌裏麵大約可以容納20億個原子!
這樣小的原子,有多重呢?雖則原子的種類不同,大小各異,重量也不同,但是科學家已經測出各種元素的原子重量,隻不過數值太小,寫起來太麻煩。例如,如果以克為單位,那麼一個碳原子的重量是小數點後麵22個0,才接上以克計的小數。這好像用大的磅秤來稱一粒芝麻那樣,很不恰當。因此,科學家規定:以一個碳原子(指碳-12)重量的十二分之一為標準,其他的原子重量同這標準相對照得出相對重量,稱為這個原子的原子量。就是說,用一種原子的重量,來衡量另一種原子的重量,兩種不同原子重量的比,才是原子量。所以原子量是沒有單位的。例如氫的原子量等於1,碳是12,氧是16,鈉是23等等,這在化學計算等方麵很有用。
2氯氣為什麼能使品紅溶液褪色通常把一種物質跟有色的有機物反應生成無色物質的過程叫漂白。
幹燥的氯氣並沒有漂白性。當氯氣跟水反應時生成鹽酸和次氯酸(ClO),次氯酸有強氧化性,它把有色物氧化生成無色物質而漂白,這種漂白作用是不可逆的。
嚴格地講,應說次氯酸有漂白性,但次氯酸很不穩定,通常是將氯氣通入水中生成的,所以也習慣說氯氣有漂白性。
將氯氣通入品紅溶液,氯氣先跟水反應生成次氯酸,次氯酸將品紅氧化成無色物質而漂白。
工業上常用氯氣漂白紡織品,漂白紙漿。次氯酸還能殺死細菌,所以自來水廠,也常用氯氣對水消毒。
二氧化硫為什麼能使品紅溶液褪色二氧化硫有漂白性,它的漂白原理與氯氣不同。幹燥的二氧化硫沒有漂白性,溶於水後跟水化合成亞硫酸,跟某些有色的有機物直接化合,生成不穩定的無色化合物。例如將二氧化硫通入品紅溶液中,溶液由紅色變為無色,這是亞硫酸跟品紅化合生成無色物質的結果(主要是改變了發色團的結構)。這種無色化合物不穩定,受熱時分解,又轉化成有色物質。所以二氧化硫的漂白是可逆的。
二氧化硫通常用於漂白毛皮、蠶絲和麥秸製品。