Atomy r≤┐nych pierwiastk≤w │╣cz╣ siΩ ze sob╣ tworz╣c zwi╣zki chemiczne. Atomy │╣cz╣ siΩ w okre£lonych, ale r≤┐nych stosunkach ilo£ciowych. Na przyk│ad wod≤r tworz╣c zwi╣zki chemiczne z chlorem, tlenem, azotem i wΩglem │╣czy siΩ z nimi w nastΩpuj╣cych stosunkach:

H : Cl= 1 : 1 (HCl)

H : O= 2 : 1 (H₂O)

H : N= 3 : 1 (NH₃)

H : C= 4 : 1 (CH₄)

a cecha okre£laj╣ca te stosunki nasi nazwΩ warto£ciowo£ci.

Warto£ciowo£ci╣ pierwiastka, nazywamy liczbΩ atom≤w wodoru, jak╣ dany pierwiastek mo┐e przy│╣czyµ tworz╣c z nim zwi╣zek chemiczny.

Tak wiΩc tlen jest dwuwarto£ciowy, bo tworzy z wodorem wodΩ - H₂O, a chlor jest jednowarto£ciowy, bo tworzy chlorowod≤r - HCl.

Chlor jednak w innych zwi╣zkach chemicznych mo┐e wykazywaµ inn╣ warto£ciowo£µ. Na przyk│ad, w zwi╣zkach z tlenem mo┐e mieµ warto£ciowo£µ r≤wn╣ nawet 7.

Atomy pierwiastk≤w tworz╣cych cz╣steczki zwi╣zku chemicznego po│╣czone s╣ ze sob╣ za pomoc╣ wi╣za± chemicznych.

LiczbΩ wi╣za± chemicznych utworzonych przez atom danego pierwiastka w cz╣steczce zwi╣zku chemicznego nazywamy warto£ciowo£ci╣ tego pierwiastka.

Warto£ciowo£ci najpopularniejszych pierwiastk≤w

Otaczaj╣ca nas materia to £wiat r≤┐norodnych substancji. Podzia│ substancji chemicznych przedstawia schemat:

Substancje proste - pierwiastki s╣ substancjami, kt≤rych nie mo┐na ju┐ roz│o┐yµ na inne jeszcze prostsze substancje. UwzglΩdniaj╣c budowΩ materii pierwiastek mo┐na okre£liµ jako zbi≤r atom≤w tego samego rodzaju. Tak wiΩc:

Pierwiastek jest substancj╣ zawieraj╣c╣ atomy o takiej samej liczbie atomowej.

Metale to pierwiastki, kt≤re w temperaturze pokojowej s╣ na og≤│ cia│ami sta│ymi. Jedynym wyj╣tkiem jest rtΩµ. S╣ one dobrymi przewodnikami ciep│a i elektryczno£ci. Posiadaj╣ charakterystyczny po│ysk. Jedne s╣ kowalne i ci╣gliwe, inne kruche. Niekt≤re │atwo reaguj╣ z tlenem (metale nieszlachetne), inne w warunkach normalnych z nim nie reaguj╣ (metale szlachetne).

Niemetale mog╣ byµ w temperaturze pokojowej gazami, cieczami lub cia│ami sta│ymi. Maj╣ bardzo r≤┐ne w│a£ciwo£ci chemiczne i fizyczne.

Substancje chemiczne r≤┐ni╣ siΩ miΩdzy sob╣ szeregiem w│a£ciwo£ci, za pomoc╣ kt≤rych mo┐na je zidentyfikowaµ. S╣ to:

• w│a£ciwo£ci fizyczne:
• stan skupienia
• smak
• barwa
• gΩsto£µ
• temperatura topnienia i wrzenia
• przewodnictwo ciep│a i elektryczno£ci
• w│a£ciwo£ci chemiczne:
• zdolno£µ lub jej brak do reagowania z innymi substancjami

Zwi╣zki chemiczne sk│adaj╣ siΩ z pierwiastk≤w. Mog╣ byµ one roz│o┐one na pierwiastki, z kt≤rych siΩ sk│adaj╣. Maj╣ okre£lony sk│ad jako£ciowy i ilo£ciowy.

Zwi╣zek chemiczny to substancja sk│adaj╣ca siΩ z powi╣zanych ze sob╣ atom≤w o r≤┐nych liczbach atomowych.

Mieszanina to substancja chemiczna uzyskana na drodze mechanicznego mieszania sk│adnik≤w. Sk│ad mieszaniny mo┐na zmieniaµ. Na przyk│ad, odparowuj╣c wodΩ z wodnego roztworu cukru zwiΩkszamy stΩ┐enie cukru w tym roztworze; dolewaj╣c wody - zmniejszamy stΩ┐enie.

Mieszaniny mo┐na │atwo rozdzieliµ na czΩ£ci sk│adowe:

Substancje zmieszane ze sob╣ i tworz╣ce mieszaninΩ zachowuj╣ swoje w│a£ciwo£ci.

Mieszanina jednorodna - homogeniczna to taka mieszanina, w kt≤rej nie mo┐na rozr≤┐niµ sk│adnik≤w nawet przy du┐ym powiΩkszeniu (woda wodoci╣gowa, mleko, stopy metali, powietrze).

Mieszanina niejednorodna - heterogeniczna to mieszanina, kt≤rej sk│adniki mo┐na dostrzec go│ym okiem lub za pomoc╣ prostych urz╣dze± (m╣ka + piasek, woda + piasek, piasek + mak, dym + sadza).

áZ codziennych obserwacji wynika, ┐e otaczaj╣ca nas materia ma budowΩ ci╣g│╣, lit╣. Obserwuje siΩ jednak pewne zjawiska, kt≤re przecz╣ temu wra┐eniu. Do takich zjawisk zaliczamy:

• dyfuzjΩ (samorzutne mieszanie siΩ stykaj╣cych siΩ ze sob╣ substancji, na przyk│ad gaz≤w)
• mieszanie siΩ dw≤ch cieczy
• rozpuszczanie siΩ cia│a sta│ego w cieczy przebiegaj╣ce ze zmniejszaniem siΩ objΩto£ci i inne.

Zjawiska takie s╣ mo┐liwe tylko wtedy, gdy substancje bior╣ce w nich udzia│ maj╣ budowΩ nieci╣g│╣, ziarnist╣.

Pierwsze pogl╣dy o ziarnisto£ci materii g│osi│ filozof grecki, Demokryt (46-370 p.n.e.). Wed│ug niego, ôWszech£wiat sk│ada siΩ z atom≤w, czyli niepodzielnych cz╣stek i pr≤┐ni...ö (athomos = niepodzielny).

W czasach nowo┐ytnych atomistyczn╣ teoriΩ budowy materii og│osi│ w r. 1803 John Dalton. Teoria ta g│osi│a:

Materia sk│ada siΩ z niezliczonej liczby niezmiernie ma│ych cz╣steczek zwanych atomami.

Ka┐dy atom ma okre£lon╣ wielko£µ, masΩ i w│a£ciwo£ci. Atomy tego samego pierwiastka s╣ jednakowe.

Atomy mog╣ │╣czyµ siΩ ze sob╣ tworz╣c cz╣steczki zwi╣zku chemicznego, a reakcja chemiczna polega na │╣czeniu siΩ, rozdzielaniu i wymianie atom≤w.

Zgodnie ze wsp≤│czesnymi pogl╣dami na ten temat:

Atom jest najmniejsz╣ czΩ£ci╣ pierwiastka chemicznego zachowuj╣c╣ jeszcze jego charakterystyczne w│a£ciwo£ci.

Cz╣steczka sk│ada siΩ co najmniej z dw≤ch atom≤w. Atomy te mog╣ byµ takie same - m≤wimy w≤wczas o cz╣steczce pierwiastka (np. O₂, Cl₂) lub r≤┐ne - cz╣steczka zwi╣zku chemicznego (np. NaCl, H₂O, H₂SO₄.)

Zwi╣zek chemiczny od mieszaniny odr≤┐nia g│≤wnie to, ┐e zwi╣zek chemiczny ma £ci£le okre£lony sk│ad chemiczny niezale┐nie od tego, w jaki spos≤b powsta│: czy zosta│ otrzymany w laboratorium, czy te┐ wystΩpuje w przyrodzie. TΩ sta│╣ zale┐no£µ sformu│owa│ w r.1799 Louis Joseph Proust jako prawo sta│o£ci sk│adu.

IstotΩ tego prawa przedstawiµ mo┐na nastΩpuj╣co: podczas syntezy siarczku miedzi (I) - Cu₂S, bez wzglΩdu na u┐ywane do reakcji ilo£ci miedzi i siarki, zawsze na cztery jednostki wagowe miedzi przypadaµ bΩdzie jedna jednostka wagowa siarki.

Stosunek wagowy miedzi do siarki w wystΩpuj╣cym w przyrodzie minerale chalkozynie jest dok│adnie taki sam.

W oparciu o prawo sta│o£ci sk│adu wyprowadza siΩ wzory sumaryczne zwi╣zk≤w chemicznych.

Chemik, badaj╣c otaczaj╣c╣ go przyrodΩ i zachodz╣ce w niej zjawiska, na og≤│ wybiera jaki£ obiekt i wyodrΩbnia go. Taki obiekt nazywa siΩ uk│adem. Uk│ad mo┐e byµ uk│adem otwartym (gdy miΩdzy nim a otoczeniem zachodziµ mo┐e wymiana masy i energii) lub uk│adem zamkniΩtym, kt≤ry nie wymienia z otoczeniem masy, natomiast mo┐e wymieniaµ energiΩ. Istniej╣ ponadto uk│ady izolowane, kt≤re nie wymieniaj╣ z otoczeniem ani energii, ani masy.

Dwaj osiemnastowieczni chemicy, niezale┐nie od siebie, Rosjanin Michai│ úomonosow i Francuz Antoine Lavoisier, badali uk│ady zamkniΩte i sformu│owali jedno z wa┐niejszych praw chemii - prawo zachowania masy.

Masa substrat≤w u┐ytych do reakcji w uk│adzie zamkniΩtym r≤wna siΩ masie produkt≤w otrzymanych w wyniku reakcji.

Z prawa zachowania masy wynika jednoznacznie, ┐e materia nie mo┐e powstaµ z niczego, ani nie mo┐e zgin╣µ, chocia┐ podlega ci╣g│ym przemianom. Opieraj╣c siΩ na prawie zachowania masy mo┐na obliczyµ, ile otrzyma siΩ danej substancji na skutek przemiany chemicznej o ile wiadomo, ile innej substancji u┐yto do tej przemiany. Prawo to stanowi wiΩc podstawΩ oblicze± chemicznych.