7 (Контрольные билеты (химия))

Билет 7

1.Одна из первых моделей строения атома была предложена английским физиком Э. Резерфордом. В опытах по рассеянию α –частиц было показано, что почти вся масса атома сосредоточена в очень малом объёме – положительно заряженном ядре. Согласно модели Резерфорда, вокруг ядра на относительно большом расстоянии непрерывно движутся электроны, причем их число таково, что в целом атом электрически нейтрален. Позднее наличие в атоме тяжелого ядра, окруженного электронами , было подтверждено другими учеными. Ядро имеет диаметр порядка 10 - 10 м и положительный эл. заряд, плотность массы «ядерного вещества» примерно в 10 раз больше плотности всего вещества. Плотность ядерного эл. заряда также намного превышает плотность заряда вещества в целом, причем здесь также обнаруживается соотношение порядка 10 /1. Положительный ядерный заряд вещества уравновешивается отрицательным зарядом электронов. Величина заряда электрона равна 1,602*10 Кл. В результате ускорения движения электрона расходуется энергия его электростатического взаимодействия с ядром и согласно расчетам через 10 с электрон должен упасть на ядро. Датский физик Н. Бор предложил, что движение электрона в атоме ограничено индивидуальной устойчивой орбитой. До тех пор, пока электрон находится на этой орбите, он не излучает энергии. Если длина круговой орбиты радиусом r равна 2πr, то условие устойчивости орбиты следующее:

nλ=2πrn, n=1,2,3,..., где rn – радиус орбиты, на длине которой укладывается n длин волн. Целое число n названо квантовым числом орбиты. Радиус самой внутренней орбиты атома водорода обычно называется боровским радиусом и обозначается а0. При этом а0= r1=0.053нм. Радиусы других орбит определяются с помощью соотношения rn=n^2a0. Следовательно, расстояния между соседними орбитами соответствуют разные уровни энергии электронов. Главное квантовое число n определяет энергию электрона и размеры электронных облаков. Энергия электрона главным образом зависит от расстояния электрона от ядра: чем ближе к ядру находится электрон, тем меньше его энергия. Главное квантовое число имеет значения ряда чисел от 1 до ∞. Согласно квантово-механическим расчетам, электронные облака отличаются не только размерами, но формой. Форму электронного облака характеризует орбитальное или азимутальное квантовое число. Каждой форме электронного облака соответствует опред. значение механического момента движения электрона μ, определяемого орбитальным квантовым числом:

μ=(h/2π)/√L(L+1)

Орбитальное квантовое число может иметь значения от 0 до n-1.

2. Вода, будучи весьма слабым электролитом, в очень малой степени подвергается диссоциации. При диссоциации она распадается на ионы(ион гидроксония и гидроксид – ион соответственно):

Н2+ Н2↔ Н3О+ОН, или в упрощенном виде уравнение реакции записывают: Н2О↔ Н+ОН. Константа диссоциации воды равна: Кд=[H ]*[OH ]/[H2O]=1.8*10 (при 22С). Так как вода диссоциирована очень слабо, то концентрацию воды [Н2О] можно принимать за постоянную величину, равную: [H2O]=m/MV= 1000/18=55,5моль/л. Следовательно, и произведение Кд[H2O] для данной температуры постоянно: Кд[H2O] =1,8*10 55,5=10 .Это произведение обозначают Кw.

Kw=[H ]*[H2O]=10

Величина Kw называется ионным произведением воды и является постоянной не только для чистой воды, но и для разбавленных водных растворов. Kw зависит от температуры.

Для чистой воды [H ]=[OH ]= √Kw=10 моль/л и среда является нейтральной.

Если концентрация ионов [H ]>10 моль/л, среда будет кислой.

Если концентрация ионов [H ]<10 моль/л, среда будет щелочной.

Кислотность или щелочность раствора можно оценить по величине pH, которая называется водородным показателем и равна pH= -lg[H ]

В нейтральной среде pH=7, в кислой среде pH<7, в щелочной среде pH.>7.