Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение в курс химии
Химия – естественная наука, изучающая состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.
Д.И.Менделеев (в “Основах химии” 1871 г.) – “Химия – это учение об элементах и их соединениях”.
Понимание законов химии и их применение позволяет создавать новые процессы, машины, установки и приборы. Получение электроэнергии, топлива, металлов, различных материалов, продуктов питания и т.п. непосредственно связано с химическими реакциями. Например, электрическую и механическую энергии в настоящее время в основном получают преобразованием химической энергии природного топлива (реакции горения, взаимодействия воды и ее примесей с металлами и т.п.). Без понимания этих процессов невозможно обеспечить эффективную работу электростанций и двигателей внутреннего сгорания.
Тема 1. Электронное строение атома.
протоны (р, р+)
ядро
атом нейтроны (n, no) 1840
электроны (е-)
массовое число
35Cl (17p+, 18n, 17e-)
заряд ядра 17
Мr(Cl)=35*0,7543 + 37*0,2457 = 35,491
Квантовая механика - поведение движущихся микрообъектов (в том числе и электронов) – это одновременное проявление как свойств частиц так и свойств волн.
Частица – m, mv, E1 =mv2
Волна - , , E2 = h = hv/
Луи де Бройль (1924г.): Е1 = Е2; =h/ mv
h – постоянная Планка, 6,62610-34Джс
Принцип неопределенности - Вернер Гейзенберг (1927г.)
Точное нахождение частицы (электрона) заменяется понятием статистической вероятностью нахождения ее в определенном объеме (около ядерного) пространства.
Движение е- - волновой характер – волновая функция
=(х,у,z).
2dv - плотность вероятности нахождения е- в определенном объеме около ядерного пространства. Это пространство называется атомной орбиталью(АО).
Квантовые числа (n, l, ml ) – характеристики АО.
1. Главное квантовое число (n):
n (энерг. ур.): 1 2 3 4 и т.д.
K L M N
Ее увеличивается
2. Орбитальное квантовое число (l) :
Графически любая АО изображается
Орбитальное квантовое число: 0 1 2 3 4
Энергетический подуровень : s p d f g
Еувелич.
z
l =0 s –подуровень s –АО x
y
l=1 p-подуровень р-АО х
y
Каждому n соответствует определенное число значений l, т.е. каждый энергетический уровень расщепляется на подуровни. Число подуровней равно номеру уровня.
1-ый энерг.уровень 1 подуровень 1s
2-ой энерг.уровень 2 подуровня 2s2p
3-ий энерг.уровень 3 подуровня 3s3p3d
4-ый энерг.уровень 4 подуровня 4s4p4d4f и т.д.
3. Магнитное квантовое число (ml)
Любому значению l соответствует (2l+1) значений магнитного квантового числа, т.е. (2l+1) возможных расположений электронного облака данного типа в пространстве.
s-состояние – одна орбиталь (20+1=1) - ml=0, т.к. l=0
p-состояние – три орбитали (21+1=3)
ml: +1 0 -1, т.к.l=1
z ml=1 z ml=0 z ml = -1
Все орбитали, принадлежащие одному подуровню, имеют одинаковую энергию и называются вырожденными.
Вывод – АО характеризуется определенным набором n,l,ml, т.е. определенными размерами, формой и ориентацией в пространстве.
4. Cпиновое квантовое число (ms)
В многоэлектронном атоме состояние электрона определяется принципом Паули:
Следствия из принципа Паули:
Электроны в атоме (основное состояние) распределяются в соответствии с принципом минимальной энергии:
Правило Клечковского:
n l 0 1 2 3
1
2
3
4
5
6
7
Заполнение однотипных АО происходит по правилу Хунда:
Существует два способа составления схем распределения электронов в атоме:
19К 1s22s22p63s23p64s1
Е p
s
n = 2
8О
s
n = 1
Периодический закон. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева.
Периодический закон:
Элементы располагаются в периодической системе в порядке возрастания заряда их ядер.
Физический смысл периодического закона:
7 периодов; 8 групп; каждая группа из 2-х подгрупп (А и В)
А подгруппа – главная
В подгруппа – побочная
Элементы-аналоги – элементы, имеющие одинаковое строение внешних электронных оболочек и расположенные в одной подгруппе.
В зависимости от того , какой энергетический подуровень заполняется электронами последним, раэличают четыре типа элементов:
расположены в 1А, 2А подгруппах и Н,Не
их краткая электронная формула:
где n –номер периода, в котором находится элемент
расположены в 3А - 8А подгруппах
их краткая электронная формула:
расположены в В - подгруппах
их краткая электронная формула:
лантаниды и актин иды
их краткая электронная формула:
ВАЛЕНТНОСТЬ
Количественной мерой валентности - число неспаренных электронов в основном или возбужденном состоянии атома.
возбужденное состояние
валентность Мg - в основном состоянии = 0
в возбужденном состоянии = 2
Кислород и фтор – возбужденного состояния нет
Cl– аналог фтора – валентность 1, 3, 5, 7 - наличие свободных d-орбиталей на третьем энергетическом уровне:
валентность Cо: в основном состоянии = 0
В возбужденном состоянии
произведение неопределенностей положения х и импульса (mv) не может быть меньше h/2
х(mv) h/2
1
1s 2
3
2s 2p 4
5
3s 3p 3d 6
7
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d 6f
7s 7p 7d 7f
n+l
Электроны размещаются последовательно на орбиталях, характеризуемых возрастанием суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l); при одинаковых значениях этой суммы раньше заполняется орбиталь с меньшим значением главного квантового числа n
Электроны занимают наиболее низкое энергетическое состояние, отвечающее наиболее устойчивому его состоянию.
в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковы.
В пределах энергетического подуровня электроны располагаются так, чтобы их суммарный спин был максимальным.
Свойства простых тел, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов
Свойства химических элементов, а также свойства и формы образуемых ими соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда их ядер
за счет периодически повторяющейся конфигурации электронных оболочек атомов происходит периодическое повторение химических свойств их элементов
ns12
ns2np16
(n-1)d110ns2(1)
(n-2)f114(n-1)d02ns2
Способность атома присоединять или замещать определенное число других атомов с образованием химических связей
расспаривания (или пар) электронов и переходе одного из них (или нескольких электронов, равных числу разъединенных пар) на свободную орбиталь того же энергетического уровня