Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон - Основы неорганической химии (DJVU), страница 7

Что такое ангстрем? Это единица системы СИ? Как он связан с соответствчющимм единицами СИ? 4. Какую единицу СИ используют для энергии? Какие единицы других систем наиболее часто используют для измерения энергии? 3. Дайте определение экзотермичесиим и эндотермическим процессам. Какой знак имеет величина ДН для каждого случая? 3. Как определяется стандартная энтальпня образования для соединения.

? Напишите химическое уравнение, пригодное для определения й??( соединения СРа80аН. 7, Какие тривиальные названия чаще всего употребляют для энтальпин иониэации и энтальпии присоединения электрона? 3. Напишите уравнение, которое можно испольэовать для определения величины энергия связи 5 — Р в молекуле 6Рв Как будет связана эта энергия с энергией процесса 9Ре (г.) =6Ра (г)+Г (г)? 9.

Как изменяется энергия связи при изменении порядка связи? 1О. Напишите уравнения, связывающие следующие величины: б6= бо, йо, Т йб =К,??,Т Д6'=п, Р, ДЕ 8=А, Еа, ??, Т ДЕ = ОЕ', (?, Т, л, Р, () АЕ'=??, Т,л, Р, ?( 11, Дайте качественное определение энтропии. 12. Что означают неравенства йб (О, й6')О и равенство й6'=О? 13. Что подразумевается под уравнением для скорости реакции? Как оно связано с полным уравнением реакции? $4. Как связан период полураспада Гн, с константой скорости? Для реакций какого порядка эта величина имеет смысл? 15.

При каком условно принятом приближении определяются величины электродных потенциалов? Кзк условно определяют знаки этих величин? 1б. Дайте определения следующих понятий: массовое число, атомный номер, изотоп, моноизотопность, а1распад, ф-распад, расщепление ядра, слияние ядер, энергия ядерной связи. 17. Изотопы какого элемента имеют разные названия? Какие это изотопы? 18, Нарисуйте крввую зависимости энергии ядерной связи в расчете на 1 нуклон от массового числа. Б 1.

Как можно определить абсолютный электродный потенциал полуэлемента, а яе его условное значение, основанное на допущении, что Е' для водородного электрода равно нулю? 2. Назовите все известные вам элементы, для которых энтальпии присоединения электронов могут быть отрицательны. 3. Энергия связи ?( — )Ч в соединении Рз)Ч)ЧРе примерно равна 80 кДж.моль — ', 40 ГЛАВА 1 в то время как в Н,ХХНз она составляет 160 кДж моль-'.

Укажите веро. ятные причины такого различия. 4. Каковы будут знаки изменений энтропии для следующих процессов: Н,О(ж.) = Н40(г,) Р4 (г.) + 10Рз (г.) = 4РР4 (г.) 14 (тв,) + С14 (г,) = 21С! (г,) ВР (г.) + ХНз(г.) = НзХВРэ(г.) 5. У ситывая, что энергии связи практнческн не зависят от температуры, попытайтесь объяснить, почему существует много химических реакций, которые термодинамически выгодны при высоких температурах, но невыгодны прн низких? 6. Сделайте примерные оценки величины АО! для молекул НХС!з, СЕ48Е4, С14ХХНз и (СН,)4Оез, используя данные табл.

1.1. 7. Какова, по вашему мнению, главная термодинамическая причина тяго, что реакция ВС14(г,) +ВВг (г,) = ВС1,Вг(г,) + ВС1Вг,(г.) имеет константу равновесия больше 1? 8. Скорости некоторых химических реакций выражаются уравнениями, содер- жащ44м~и два члена. Например, для водных растворов Р!(ХН )4С1+ + Вг- = Р1(ХН )зВг++ С! Скорость = й [Р1(ХН4)зС1+) + й' [Р1(ХНз)зС1+[ [Вг ) Что, по вашему мнению, это могло бы означать в общем случае, а также в врнменении к реакции, приведенной выше? 9.

Йногда уравнение для скоростей реакций в водных растворах содержит член [Н+) -'. Как переписать такое уравнение в эквивалентной форме, но без отрицательного показателя степени? Как изменится величина константы скорости в уравнении, переписанном таким способом? Глава 1 Руководство к нзучоннго СодеркганНЕ Н цЕль. В данной главе приведены сведения из физической хнмни, которые полезны, а иногда необходимы для понимания остального материала книги.

Это не значит, что глава дает начальное введение в физическую химию. Она скорее представляет собой конспект илн обзор. Предполагается, что студент, првступающий к изучению этой книги, ужг прошел вводный курс по основам физической химии или пройдет его,в процессе ее изучения. Нет необходимости в том, чтобы эта глава была проработана полностью илн даже частично до чтения других разделов. Студент должен, однако, твердо освоить равд.

!.!. (едннмцы) н условия для определения знаков изменений энергии, которые обсуждаются в равд. 1.2. Дополнительная литература Любой хороший современный учебник по физической химии содержит более детальное и последовательное изложение разлячных положений, приведенных в данной главе.

Термохимия хорошо изложена в книге Разек! %. Е., 1погпап!с Епегдейсз, Репко!и Воойз, !970. Энтальниям ионизаций и энтальпням присоединения электрона посвящен недавний обзор Е!ебгпап 3 Е., Л. СЬеш. Ед., 50, 831 (1973). Строение атома ЗЛ. Введение В понятие «строение атома» обычно включают не только пространФтвенное распределение электронов вокруг ядра в различных возМожных состояниях, но также энергии этих электронов, магнитаые свойства, энтальпии ионизации и другие свойства, которые адвисят от распределения электронов. К 1913 г. было проведено большое число работ по измерению длин и частот света, которые могут поглощаться или испускаться атомами. Было установлено, что каждый атом может поглощать И излучать свет только некоторых очень характеристичных и строго определенных частот.

Отсюда возникли естественные вопросы: почему это так и что определяет точные частоты, которые меняются при переходе от одного атома к другому? Попытки ответить на эти вопросы, естественно, были сосредоточены на атоме водорода, самом простом, самом небольшом и Имеющем самый простой спектр. Спектральные линии атома водорода образуют несколько сходящихся серий (рис.

2.1). Их положение в спектре точно выражается следующими уравнениями: 1. Серия Лаймана в УФ-области: ! 1 ! =Л1 —,2 — » ) и=2,3,4 6,... и» 2, Серия Бальмера в видимой области: с ! ! в=й ~ —,—,) и=3,4,5,6,... ~2» л» 3, Серия Пашена в ИК-области: ! ! ! : !тн формулы, выведенные Ридбергом, содержат эмпирическую ньч гояннук! 1с, которая равна 109,678 см-'. Очевидно, все они являю!гн чштными случаями общей формулы 42 ГЛАВА 2 Предал Предел Предел 109 678 юг вгз 82 259 97 492 27 420 12 186 15 233 5 332 11 У, см' 110000 100000 800 Серна ллймала Серия Валимара Сория Пашаяа айам ' ия-о5 уаио лаомь Рис. 2.1. Спектр испускания атомного водорода, записанный на фотопленке. В каждой серии (при рассмотрении спектра справа налево) линии располагаются все теснее.

По достиженви неиоторого предела онн ложатся столь бЛнзио, ято сливаются. Существуют еще две хорошо установленные серии в дальней ИК-области, которые здесь ие поиазаны. 1 ! и=Ус 11 —,— —,) п7=1,2,3,4,... ша ла и =(т+ 1), (рл+ 2), (рп + 3),... птпг=п —, где а =1,2,3,4,... А Эти экспериментальные данные кажутся ясными и простыми. Но в первом десятилетии ХХ в. ученые считали их в высшей степени обескураживающими, поскольку не могли найти им никакого объяснения. В 1913 г. молодой датский физик Нильс Бор предположил, что данные спектральных измерений нельзя объяснить в рамках уже существовавших в то время теорий. Он порвал с традиционными представлениями и выдвинул смелую гипотезу, что электрон может бесконечно долго вращаться вокруг протона по орбитам определенного радиуса. По законам классической физики это невозможно, так как, согласно нм, при вращении электрон должен, непрерывно испуская энергию, по спирали приближаться к протону и в конечном итоге должен упасть на ядро.

Затем Бор нашел такой способ выбора орбит, который позволял тпкжс вывести формулы Ридберга. Для этого ему пришлось ввести одно условие. На каждой орбите угловой момент электрона — гпог — должен квантоваться, т. е. Ого значение должно удовлетворять формуле стРОение Атомк 2~Рмх2Л4 Л2ь~ (2.1 1) л%~ 4льле~х (2.1.2) Здесь Š— заряд ядра.

Для атома водорода его можно исключить, так как он равен единице, но в общем уравнении эта величина должна присутствовать. Все постоянные в выражении для Е:после соответствующих преобразований дали постоянную Ридберга. В результате Бор получил Е= — —,.

й Л Так было найдено объяснение для спектральных серий. Самая низкая энергия (самая отрицательная) равна — /г/14= — /с. Если электрон возбужден и занимает орбиту с высокой энергией (а>1), а затем перескакивает на орбиту с п=1, то возникает серия спектральных линий в ультрафиолетовой области, поскольку электрон при этом теряет энергию, равную Е(1/1А — 1/пе)., Другие серии возникают при перескоках электрона с верхних орбит на орбиты с Н=2 (серия Бельмера в видимой области) и к=й (серия Пашена в ИК-области). Эти соотношения приведены на рис. 2.2. Во всех приведенных выше рассуждениях Бор использовал постулат, введенный ранее Планком, находящийся также в противоречии с классической физикой. Согласно ему, излучение кванту- ется и каждый квант излучения частоты т имеет энергию Е, кото-.