Анатолий Владимирович Краснянский, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова
Ошибки в учебнике химии для 8-го класса (издание 2009 г.) О.С. Габриеляна. Часть 3.
Объект изучения: Учебник для 8 класса О.С. Габриеляна. Имеет гриф: "Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации". "Дрофа". Москва. 15-е издание. 2009 год. Тираж 100000 экз.
Стр. 52. "Например, аргон и неон содержат на внешнем уровне по 8 электронов, и поэтому они инертны, то есть почти не вступают в химические реакции".
Неясен смысл выражения: "Аргон и неон почти не вступают в химические реакции". Химики так не говорят. Что означает слово "почти"? Почти — без малого, так, что немного недостает до чего-нибудь. Он почти выздоровел. Почти одинаковые платья. Истратил почти тысячу рублей. (С.И. Ожегов. Словарь русского языка. Издание 5-е, стереотипное. М. Государственное издательство иностранных и национальных словарей. 1963.)
Стр. 53. "В следующих предложениях вставьте пропущенные слова: Атом кремния содержит в ядре____протонов и ___нейтронов…" (задание № 3 на стр. 53).
Это задание содержит ложную предпосылку: элемент кремний состоит из атомов одного вида. Но это не так! Следовательно, это логически некорректное задание. Логически некорректное задание правильно выполнить невозможно. На самом деле кремний состоит из трех изотопов. Изотопный состав кремния: 28Si (92,27 %), 29Si (4,68 %), 30Si (3,05 %). Верхние индексы — массовые числа ядер. По определению, массовое число A = Z + N . В скобках — молярная доля каждого изотопа в процентах. Смысл этих процентов: среди 100 атомов элемента брома можно найти (в среднем) 92 атома изотопа 28Si, 5 атомов изотопа 29Si и 3 атома изотопа 30Si. Ядра любых атомов кремния содержит по 14 протонов, но число нейтронов может различаться: одни ядра содержат 14 нейтронов ( 28Si ), другие 15 нейтронов (29Si ), третьи 16 нейтронов (28Si). Вероятно, автор учебника предполагал такой ход выполнения этого задания: 1) В Периодической таблице Вы находите относительную атомную массу кремния, она равна 28,086. 2) Исходя из относительной атомной массы определяете массовое число атомов кремния: А = 28. 3) Исходя из порядкового номера кремния (14 ) — оно равно числу протонов Z и затем вычисляете число нейтронов по формуле: N = A — Z; N = 28 — 14 = 14. Здесь все правильно, кроме одного: относительная атомная масса — это средняя величина, которая рассчитывается исходя из изотопного состава химического элемента. Перед тем, как определить массовое число из относительной атомной массы элемента, нужно поинтересоваться: "А состоит ли этот элемент из одинаковых атомов?" Если элемент — смесь изотопов, то определить массвые числа изотопов на основании относительной атомной массы этого элемента невозможно. Например, исходя из относительной атомной масс брома (79,904) можно предположить, что бром состоит из атомов (ядер) с массовым числом, равным 80. Но в природе нет изотопа брома 80Br. Химический элемент бром — это смесь двух изотопов с массовыми числами 79 и 81 (см. предыдущую статью, часть 2).
Стр. 79. "Химия — наука о веществах. А как измерять вещество?".
"Для измерения вещества была выбрана особая единица, в которой как бы соединились число молекул и масса вещества. Эта единица была названа моль". (С. 55). Во-первых, неясно, что такое "измерение вещества"? Измеряют и (или) рассчитывают физические величины, а не вещество. Во-вторых, автор учебника вводит новое (для учащихся) понятие, но не дает определения этому понятию. В-третьих, слово "как бы" не используют в научном языке.
……………………………………….
Пояснения к учебнику О.С. Габриеляна (А.В. Краснянский). В учебнике О.С. Габриеляна нет определения понятия "количество вещества". Привожу два определения.1. Э.Т. Оганесян: Количество вещества — это физическое понятие. Оно подразумевает число структурных (атомов, молекул, ионов и других частиц), образующих это вещество. Обозначают количество вещества латинской буквой n. В практической деятельности оперируют не отдельными атомами и молекулами, а значительно большими количествами вещества. За единицу количества вещества (моль) принято такое количество вещества, которое содержит 6,02.1023 структурных единиц (атомов, молекул и др.). (Э.Т. Оганесян. Руководство по по химии поступающим в вузы. Справочное пособие. 2 издание. Москва. "Высшая школа". 1991. 2. В справочнике "Физические величины" (Москва. "Энергоатомиздат". 1991.) на стр. 10 дается такое определение понятия "количество вещества": количество вещества n — величина, равная числу структурных элементов (это то же самое, что структурных единиц — Анатолий Краснянский), содержащихся в теле, единица измерения — моль.
Молекулы, атомы, ионы, ядра атомов, электроны и другие частицы физикам и химикам удобно считать не поштучно, а большими "упаковками", в каждой из которой содержится 6,02.1023 частиц (1 моль).
Пример 1.
Предположим, что у нас есть кусочек меди массой 6,35 г. Рассчитаем число электронов в этом кусочке. Число электронов в атоме равно порядковому номеру Z элемента в Периодической таблице Д.И. Менделеева.
Последовательность расчетов:
m(Cu) ————————————————> n(Cu) ——————————————————> N(Cu) ———————————————> N(электр)
6,35 г 0,10 моль 6,02.1022 атомов 1,75.1024
n(Cu) = m(Cu)/M(Cu) N(Cu) = n(Cu).NA N(электр.) = Z.N(Cu), Z = 29
Пример 2. Рассчитаем число молекул глюкозы, а также атомов углерода, кислорода и водорода в глюкозе массой 3,6 г. Чтобы определить число атомов углерода в глюкозе массой 3,6 г, нужно провести следующие расчеты:
m(C6H12O6) ———————————————> n(C6H12O6) —————————————————> N(C6H12O6) ———————————————————> n(C)
3,6 г 0, 2 моль 12,04.1023 молекул 72,24 .1023 атомов
n(C6H12O6) = m(C6H12O6)/M(C6H12O6) N(C6H12O6) = n(C6H12O6).NA N(C) = 6.N(C6H12O6)
(в молекуле глюкозы 6 атомов углерода)
……………………………………………..
Стр. 82. "У жидкостей и твердых веществ молярный объем зависит от плотности веществ. Другое дело у газов".
Не другое дело, а то же самое. Легко показать, что молярный объем зависит от плотности вещества, в каком бы состоянии – твердом, жидком или газообразном оно не находилось бы. По определению, молярный объем Vm = V/n (1). Количество вещества n можно выразить через массу вещества и его молярную массу: n = m/M (2). Учитывая (2), получаем: Vm = VM/m (3). По определению, плотность вещества ρ = m/V (4). Комбинируя (3) и (4), получаем: Vm = M/ρ (5). Из этой формулы видно, что молярный объем вещества можно рассчитать, если известны его молярная масса и плотность. В качестве примера рассчитаем молярный объм воды (в жидком состоянии). Молярная масса воды равна 18 г/моль, а плотность жидкой воды приблизительно равна 1 г/см3 (приблизительно, потому что температуру воды мы не указали). Подставляя эти значения в формулу (5), получаем: Vm = 18 см3/моль.
С. 82 — 83. Если взять I моль водорода H2 (2 г), I моль кислорода O2 (32 г)…и даже I моль водяных паров H2O (18 г) при одинаковых условиях, например нормальных (в химии принято называть нормальными условиями температуру 0°С и давление 760 мм рт. ст., или 101.3 кПа), то окажется, что один моль любого из газов займет один и тот же объем, равный 22,4 л". (С. 58). Нельзя "взять" 1 моль водяных паров при нормальных условиях", так как при температуре 0оС давление насыщенных паров воды равно всего 0,61 кПа, а не 101,3 кПа. Нет в природе таких паров воды, давление которых при температуре 0оС было бы равно 101,3 кПа.
………………………………………………
Пояснения к учебнику О.С. Габриеляна (А.В. Краснянский).
Рассмотрим еще несколько задач на, связанных с расчетом числа структурных единиц.
Пример: Сколько всего атомов С и Н (связанных в молекулы) в метане, помещенном в сосуд объемом 5,6 л при н.у. Рассчитаем сначала число атомов углерода:
V(CH4) ————————————————> n(CH4) ——————————————————> n(С) ———————————————> N(С)
5,6 л метана (н.у.) 0,25 моль молекул метана 0,25 моль атомов углерода 1,5.1023 атомов углерода
n(CH4)= V(CH4)/Vm n(С) = n(CH4) N(С) = n(С).NA
В молекуле метана 1 атом углерода, поэтому n(С) = n(CH4) = 0, 25 моль; N(C) = 0,25 моль.6,02.1023 моль-1 = 1,5.1023 атомов С
Теперь рассчитаем число атомов водорода:
V(CH4) ————————————————> n(CH4) ——————————————————> n(H) ———————————————> N(H)
5,6 л метана (н.у.) 0,25 моль молекул метана 1,0 моль атомов водорода 6,02.1023 атомов водорода
n(CH4)= V(CH4)/Vm n(H) = 4n(CH4) N(H) = n(H).NA
В молекуле метана 4 атома водорода, поэтому n(Н) = 4n(CH4) = 4.0, 25 моль = 1,0 моль; N(Н) = 1,0 моль.6,02.1023 моль-1 = 6,02.1023 атомов Н
……………………………………………….
Статья не закончена.