background image

10/3/2012 

Atoms, Molecules and Ions 

Chapter 2 

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc.  Permission required for reproduction or display.

 

Dalton’s Atomic Theory (1808) 

1.  Elements are composed of extremely small particles 

called atoms.   

2. All atoms of a given element are identical, having the 

same size, mass and chemical properties.  The atoms of 
one element are different from the atoms of all other 
elements. 

3. Compounds are composed of atoms of more than one 

element. In any compound, the ratio of the numbers of 
atoms of any two of the elements present is either an 
integer or a simple fraction. 

4. A chemical reaction involves only the separation, 

combination, or rearrangement of atoms; it does not 
result in their creation or destruction. 

2.1 

2.1 

Dalton’s Atomic Theory 

8 X

2

16 X 

8 Y 

2.1 

J.J. Thomson, 

measured mass/charge of e

-

  

(1906 Nobel Prize in Physics)

 

2.2 

Cathode Ray Tube 

2.2 


background image

10/3/2012 

                                         e

- 

charge = -1.60 x 10

-19

 C 

Thomson’s charge/mass of e

-

 = -1.76 x 10

8

 C/g 

                                            e

-

 mass = 9.10 x 10

-28

 g 

Measured mass of e

-

  

(1923 Nobel Prize in Physics) 

2.2 

(Uranium compound) 

2.2 

2.2 

1. atoms positive charge is concentrated in the nucleus 

2. proton (p) has opposite (+) charge of electron (-) 
3. mass of p is 1840 x mass of e

-

 (1.67 x 10

-24

 g) 

 particle velocity ~ 1.4 x 10

7

 m/s 

(~5% speed of light) 

(1908 Nobel Prize in Chemistry) 

2.2 

       atomic radius ~ 100 pm = 1 x 10

-10

 m 

nuclear radius ~ 5 x 10

-3

 pm = 5 x 10

-15

 m 

Rutherford’s Model of  
the Atom 

2.2 

“If the atom is the Houston Astrodome, then 
the nucleus is a marble on the 50-

yard line.” 

Chadwick’s Experiment (1932) 

(1935 Noble Prize in Physics) 

H atoms - 1 p; He atoms - 2 p 

mass He/mass H should = 2 

measured mass He/mass H = 4 

 + 

9

Be 

1

n + 

12

C + energy 

neutron (n) is neutral (charge = 0) 

n mass ~ p mass = 1.67 x 10

-24

 g 

2.2 


background image

10/3/2012 

mass p = mass n = 1840 x mass e

-

 

2.2 

Atomic number (Z) = number of protons in nucleus 

   Mass number (A) = number of protons + number of neutrons  

                                 =  atomic number (Z) + number of neutrons 

Isotopes are atoms of the same element (X) with different 

numbers of neutrons in their nuclei 


H (D) 


H (T) 


235 

92 

238 

92 

Mass Number

  

Atomic Number 

Element Symbol 

2.3 

Atomic number, Mass number and Isotopes 

2.3 

The Isotopes of Hydrogen 

6 protons, 8 (14 - 6) neutrons, 6 electrons 

6 protons, 5 (11 - 6) neutrons, 6 electrons 

Do You Understand Isotopes? 

2.3 

How many protons, neutrons, and electrons are in  C 

14 

How many protons, neutrons, and electrons are in  C 

11 

Period 

Gr
o

u

p

 

A

lk

a

li 

Met

a

N

o

b

le 
Ga
s

 

H

a

log
e

n

 

A

lk

a

li 

E

a

rth

 Met

a

2.4 

Chemistry In Action 

Natural abundance of elements in Earth’s crust 

Natural abundance of elements in human body 

2.4 


background image

10/3/2012 

molecule is an aggregate of two or more atoms in a 
definite arrangement held together by chemical forces 

H

2

 

H

2

NH

3

 

CH

4

 

diatomic molecule contains only two atoms 

H

2

, N

2

, O

2

, Br

2

, HCl, CO 

polyatomic molecule contains more than two atoms 

O

3

, H

2

O, NH

3

, CH

4

 

2.5 

An ion is an atom, or group of atoms, that has a net 
positive or negative charge. 

cation 

– ion with a positive charge 

 

If a neutral atom loses one or more electrons 

 

it becomes a cation. 

anion 

– ion with a negative charge 

 

If a neutral atom gains one or more electrons 

 

it becomes an anion. 

Na 

11 protons 
11 electrons 

Na

+

 

11 protons 
10 electrons 

Cl 

17 protons 
17 electrons 

Cl

-

 

17 protons 
18 electrons 

2.5 

A  monatomic ion contains only one atom 

polyatomic ion contains more than one atom 

2.5 

Na

+

, Cl

-

, Ca

2+

, O

2-

, Al

3+

, N

3-

 

OH

-

, CN

-

, NH

4

+

, NO

3

-

 

13 protons, 10 (13 

– 3) electrons 

34 protons, 36 (34 + 2) electrons 

Do You Understand Ions? 

2.5 

How many protons and electrons are in              ? 

Al 

27 

13 

3+ 

How many protons and electrons are in            ? 

Se 

78 
34 

2- 

2.5 

2.6 


background image

10/3/2012 

molecular formula shows the exact number of 
atoms of each element in the smallest unit of a 
substance 

An empirical formula shows the simplest  
whole-number ratio of the atoms in a substance 

H

2

H

2

molecular 

empirical 

C

6

H

12

O

6

 

CH

2

O

3

 

N

2

H

4

 

NH

2

 

2.6 

ionic compounds consist of a combination of cations 
and an anions 

•  the formula is always the same as the empirical formula 

•  the sum of the charges on the cation(s) and anion(s) in each 
 

formula unit must equal zero 

The ionic compound NaCl 

2.6 

Formula of Ionic Compounds 

Al

2

O

3

 

2.6 

2 x +3 = +6 

3 x -2 = -6 

Al

3+

 

O

2-

 

CaBr

2

 

1 x +2 = +2 

2 x -1 = -2 

Ca

2+

 

Br

-

 

Na

2

CO

1 x +2 = +2 

1 x -2 = -2 

Na

+

 

CO

3

2-

 

2.7 

2.7 

Chemical Nomenclature 

• Ionic Compounds 

– often a metal + nonmetal 
– anion (nonmetal), add “ide” to element name 

BaCl

2

 

barium chloride 

K

2

potassium oxide 

Mg(OH)

2

 

magnesium hydroxide 

KNO

3

 

potassium nitrate 

2.7 


background image

10/3/2012 

• Transition metal ionic compounds 

– indicate charge on metal with Roman numerals 

FeCl

2 Cl

-

  -2 so Fe is +2 

iron(II) chloride  

FeCl

3 Cl

-

  -3 so Fe is +3 

iron(III) chloride  

Cr

2

S

3

 

3 S

-2

 -6 so Cr is +3 (6/2)  chromium(III) sulfide 

2.7 

• Molecular compounds 

• nonmetals or nonmetals + metalloids 
• common names 

• H

2

O, NH

3

, CH

4

, C

60

 

• element further left in periodic table 

is 1

st 

• element closest to bottom of group is 

1

st 

• if more than one compound can be 

formed from the same elements, use 
prefixes to indicate number of each 
kind of atom 

• last element ends in ide 

2.7 

HI 

hydrogen iodide 

NF

3

 

nitrogen trifluoride 

SO

2

 

sulfur dioxide 

N

2

Cl

4

 

dinitrogen tetrachloride 

NO

2

 

nitrogen dioxide 

N

2

dinitrogen monoxide 

Molecular Compounds 

2.7 

TOXIC! 

Laughing Gas 

2.7 

An acid can be defined as a substance that yields  
hydrogen ions (H

+

) when dissolved in water. 

HCl 

•Pure substance, hydrogen chloride 
•Dissolved in water (H

+

 Cl

-

), hydrochloric acid 

An oxoacid is an acid that contains hydrogen, 
oxygen, and another element. 

HNO

3

 

nitric acid 

H

2

CO

3

 

carbonic acid 

H

2

SO

4

 

sulfuric acid 

2.7 

HNO

2.7 


background image

10/3/2012 

2.7 

2.7 

base can be defined as a substance that yields  
hydroxide ions (OH

-

) when dissolved in water. 

NaOH 

sodium hydroxide 

KOH 

potassium hydroxide 

Ba(OH)

2

 

barium hydroxide 

2.7 

Hydrates are compounds that have a specific 
number of water molecules attached to them. 

BaCl

2

•2H

2

2.7 

LiCl

•H

2

MgSO

4

•7H

2

Sr(NO

3

)

2

 

•4H

2

barium chloride dihydrate 

lithium chloride monohydrate 

magnesium sulfate heptahydrate 

strontium nitrate tetrahydrate 

CuSO

4

•5H2O 

CuSO4 

2.7 

Organic chemistry is the branch of chemistry that 
deals with carbon compounds 

OH 

NH

2

 

OH 

methanol 

methylamine 

acetic acid 

2.7 

Functional Groups 




رفعت المحاضرة من قبل: abdalla Alhamdany
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 137 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل