Atom stanowi najmniejszą część składową pierwiastka chemicznego, zachowująca jego właściwości.

Atomy pierwiastków mogą się ze sobą łączyć tworząc cząsteczki związków chemicznych.

Łączą się one ze sobą w ściśle określonych proporcjach liczbowych. O proporcjach tych decyduje wartościowość pierwiastków wchodzących w skład danego związku chemicznego.

Wartościowość obecnie określa się liczbę wiązań, jaką atom danego pierwiastka może wytworzyć łącząc się z innym atomem.

Dawniej wartościowością określano ilość atomów wodoru, z którymi atom danego pierwiastka może się połączyć tworząc cząsteczkę.

Według tej definicji tlen jest dwuwartościowy, ponieważ cząsteczka wody skład się dwóch atomów wodoru oraz jednego atomu tlenu (H2O). W ten sam sposób rozumując możemy określić wartościowość innych pierwiastków:

Np. brom w bromowodorze (HBr) - I

siarka w siarkowodorze (H2S) - II

azot w azanie (NH3) - III

Wartościowość pierwiastków waha się od 1 do 7.

Maksymalna wartościowość danego pierwiastka określa numer grupy głównej (dla liczb dwucyfrowych- cyfra jedności) w układzie okresowym pierwiastków, w którym się on znajduje.

Symbol pierwiastka

Maksymalna wartościowość pierwiastka

Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

I

Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

II

B, Al, Ga, In, Tl

III

C, Si, Ge, Sn, Pb

IV

N, P, As, Sb, Bi

V

S, Se, Te, Po

VI

Cl, Br, I, At

VII

Poniżej przedstawiona jest tabela najważniejszych pierwiastków wraz z ich najpopularniejszymi wartościowościami.

Symbol pierwiastka

Wartościowość, na jakich występuje

Li

I

Na

I

K

I

Be

II

Mg

II

Ca

II

Sr

II

Ba

II

Cr

II, III, VI

Mn

II, IV, VI, VII

Fe

II, III

Co

II

Ni

II

Cu

II

Zn

II

Ag

I

Hg

I, II

B

III

Al.

III

C

II, IV

Si

IV

Sn

II, IV

Pb

II, IV

N

II, III, IV, V

P

III, V

As

III, V

Sb

III, V

Bi

III, V

O

II

S

II, IV, VI

F

I

Cl

I, III, V, VII

Br

I, III, V, VII

I

I, III, V, VII

Cząsteczki to grupy połączonych ze sobą atomów. Wśród nich wyróżniamy cząsteczki pierwiastków oraz cząsteczki związków chemicznych.

Przykładem cząsteczek pierwiastków mogą być : cząsteczki tlenu (O2), cząsteczki azotu (N2), cząsteczki ozonu (O3) - gazy występują w stanie wolnym w postaci cząsteczek.

Przykładem cząsteczek związków chemicznych mogą być: cząsteczki wody (H2O), cząsteczki siarczanu (VI) magnezu (MgSO4), cząsteczki zasady sodowej (NaOH) i inne….

Całą otaczającą nas materie z punktu widzenia chemii możemy podzielić na substancje proste oraz substancje złożone. Substancje proste, to takie, których nie można już rozłożyć na prostsze. Są więc nimi pierwiastki chemiczne.

Wszystkie pierwiastki możemy podzielić na:

  1. Metale

W naturalnych warunkach są ciałami stałymi, wyjątek stanowi jedynie rtęć, która jest cieczą. Wykazują się określonymi właściwościami fizycznymi:

- dobrym przewodnictwem ciepła oraz elektryczności

- połyskiem

- kowalnością

- ciągliwością

- stosunkowo wysokie temperatury przejść fazowych (temperatury wrzenia i topnienia)

Odznaczają się także określonymi właściwościami chemicznymi:

- tworząc związki chemiczne zazwyczaj oddają elektrony, łatwo tworzą kationy proste

- ich charakter chemiczny jest zasadowy lub amfoteryczny

-można je podzielić na metale szlachetne oraz metale nieszlachetne. Do metali szlachetnych zaliczamy te, które w warunkach normalnych nie reagują z tlenem (platyna, złoto, rtęć), natomiast do metali nieszlachetnych te, które z nim reagują.

  1. Niemetale

W warunkach naturalnych mogą być gazami, cieczami lub ciałami stałymi. Wykazują następującymi właściwościami fizycznymi:

- złym przewodnictwem ciepła i elektryczności

- brakiem połysku

- stosunkowo niskimi temperaturami przejść fazowych

- małą gęstością

Odznaczają się także określonymi właściwościami chemicznymi:

- tworząc związki chemiczne zazwyczaj przyjmują elektrony, łatwo tworzą aniony

- ich charakter chemiczny jest kwasowy.

  1. Półmetale

Zaliczamy do nich te pierwiastki, które w reakcjach chemicznych mogą się zachowywać zarówno jak metale, jak i niemetale w zależności od warunków przeprowadzanie reakcji. Mogą przyjmować lub oddawać elektrony w trakcie tworzenia związku chemicznego.

Niemetale to: bor, krzem, german, arsen, antymon, tellur

Wszystkie substancje chemiczne wykazują specyficzne właściwości, na podstawie których można je zidentyfikować. Zaliczamy do nich:

  1. Właściwości fizyczne:

- stan skupienia (stały, ciekły lub gazowy)

- gęstość

- kolor, brak lub obecność połysku metalicznego

- smak

- zapach

- temperatury przejść fazowych (tzn. temperatury wrzenia, topnienia)

- przewodzenia ciepła oraz elektryczności

  1. Właściwości chemiczne:

- zdolność do reagowania danej substancji z innymi w określonych warunkach (temperatury, ciśnienia, obecności katalizatora itd.)

Substancje chemiczne mieszając się mogę się ze sobą łączyć tworząc nowe substancje. Wtedy mamy do czynienia z reakcja chemiczną. Produktami reakcji mogą być pierwiastki lub związki chemiczne.

Jednak mieszając dwie substancje nie musi dojść do reakcji chemicznej. Wtedy mamy do czynienia z procesem fizycznym. Substancje takie przed i po zmieszaniu zachowują swoje właściwości.

Mieszanina z punktu widzenia chemii to substancja chemiczna otrzymana w wyniku mechanicznego mieszania jej składników. Proporcje składników mieszaniny łatwo można zmieniać:

Np. roztwór soli w wodzie można zagęścić dosypując do niego więcej soli, lub rozcieńczyć dolewając wody.

Mieszaniny dzielimy na:

  1. Mieszaniny jednorodne (inaczej: homogeniczne)- składników mieszaniny nie można po zmieszani odróżnić, nawet pod mikroskopem

Np. powietrze, woda mineralna, zaparzona herbata

  1. Mieszaniny niejednorodne (inaczej: heterogeniczne)- składniki mieszaniny można odróżnić i łatwo rozdzielić

Np. zmieszana mąka z cukrem, sól z piaskiem, opiłki żelaza z makiem, mleko z piaskiem

Materia ma budowę ziarnistą, czyli nieciągłą. Dowodzą tego powszechnie spotykane zjawiska:

- dyfuzja, czyli samorzutne rozprzestrzenianie się substancji

Np. mieszanie się dwóch cieczy, mieszanie się gazów, rozprzestrzenianie się zapachu.

Najważniejsze teorie w historii chemii:

  1. Na temat ziarnistości materii

Pierwsza teoria pochodząca ze starożytnej Grecji, głoszona przez Demokryta. Uważał on, że materia ma kres dzielenia się, a najmniejszą jej częścią jest atom.

  1. Atomistyczna

Pierwsza teoria atomistyczna, nowożytna (1803r.) głoszona przez Johna Daltona. Uznawał on, iż:

- atom jest najmniejszą , niepodzielną porcją materii zachowującą jej właściwości chemiczne

- atomy tego samego pierwiastka mają ściśle określoną masę, zaś pierwiastki różnią się między sobą masami atomów

- atomy mogą się ze sobą łączyć w prostych proporcjach liczbowych, tworząc cząsteczki

Obecne poglądy na temat budowy materii różnią się:

- atom jest najmniejszą częścią pierwiastka, reprezentującą jego specyficzne właściwości

Prawo stałości składu

Zostało stworzone przez Louisa Josepha Prousta w roku 1799.

Atomy w cząsteczkach związków chemicznych łączą się w ściśle określonych stosunkach wagowych. Inaczej: Stosunek mas atomów tworzących cząsteczkę jest wielkością stałą.

Np. w cząsteczce CO2

Dzięki temu prawu można określać wzory sumaryczne związków chemicznych.

Układ- to wyodrębniona cześć otoczenia, którą badamy.

Układy można podzielić na:

- układy otwarte- mogą wymieniać z otoczeniem zarówno masę, jak i energię

- układy zamknięte- mogą wymieniać z otoczeniem energię, ale nie mogą wymieniać masy

- układy izolowane - nie mogą wymieniać z otoczeniem ani masy, ani energii

Dla układów nie wymieniających z otoczeniem masy prawdziwe jest prawo zachowanie masy, sformułowane przez Michaiła Łomonosowa (w Rosji) oraz przez Antonie Lavoisiera (we Francji) w XVIII wieku:

Suma mas substratów reakcji chemicznych jest równa sumie mas produktów tej reakcji.

Dzięki temu prawu można obliczyć proporcje potrzebnych substratów do przeprowadzenia reakcji oraz masy otrzymanych składowych produktów.