139102_09 (Теория)

ШПОРЫ ПО ХИМИИ ~ 139102 +09 1.Основные законы химии. Закон сохранения массы и энергии. Закон постоянства состава. Закон эквивалентов. Закон Авогадро. Закон сохранения массы и энергии. В современном виде этот закон формулируется следующим образом: в изолированной системе сумма масс и энергий постоянна.

Эта формулировка учитывает эквивалентность масс и энергии. Однако изменение энергии в химических реакциях настолько относительно мало, что можно для этого случая общий закон сохранения материи рассматривать в двух аспектах: 1)в изолированной системе сумма масс есть величина постоянная; 2) в изолированной системе сумма всех видов энергии постоянна. Для ядерных процессов такое разделение не правомерно, так как в них выделение энергии обычно очень велико и может вызвать изменение величины массы системы.

Более того, устойчивость ядер определяется дефектом массы, эквивалентно определяющим энергию связи внутренних частиц (нуклонов). Связь между энергий и массой выражается уравнением Эйнштейна-Ферми: 2 , где ΔE -энергия, Δm -дефект массы, с-скорость света. ΔE= Δmc Закон постоянства состава. Закон постоянства состава впервые сформулирован Прустом (Франция,1801-1808): всякое химическое индивидуальное веществоимеет всегда один и тот же количественный состав независимо от способа его получения. Критерием чистоты исследуемого вещества являются егофизические свойства-температура кипения, плавления, плотность,строение кристалла.Закон постоянства состава полностью выполняется для газообразных и жидких веществ, но многие кристаллические вещества сохраняют свою структуру при переменном (в некоторых пределах) составе.

Так, например, диоксид титана TiO (рутил) сохраняет 2 свою кристаллическую структуру, даже если его состав соответствует формулеTiO . Пределы 1,9 колебания состава при сохранении кристаллической структуры называют широтой области гомогенности. Закон эквивалентов. В результате работ Рихтера, Дальтона и Волластона были установлены соединительные веса или эквиваленты, прпорционально которым должны быть связаны массы реагирующих между собой веществ. Закон эквивалентов формулируется следующим образом: все вещества реагируют в эквивалентных отношениях. Принято следующее определение химического эквивалента: количество единиц атомной или молекулярной массы данного вещества, равноценное в химических реакциях восьми единицам кислорода или приблизительно одной единице водорода, называется химическим эквивалентом.

Эквивалент-это выраженная в углеродных единицах масса данного вещества, приходящаяся на одну проявленную валентность или основность: Э=А/n=M/n, где Э-эквивалент; А или М-атомная или молекулярная масса; n-валентность или основность (кислотность). Грамм-эквивалентом называется число граммов вещества, численно равное его эквивалентному весу. Пример: Э=98/2=49 для H2SO4 Стони нашёл величину заряда, выделяющегося при электролизе 1 грамм-эквивалент любых веществ, которую назвал фарадеем F: 1F=96500Кл/г-экв. Закон Авогадро.

В равных объёмах любых газов при одинаковых физических условиях содержится одинаковое число частиц. Позднее Жераром получены следствия из закона Авогадро, на основании которых он предложил метод определения молекулярных масс независимо от химического состава молекул газообразных веществ. Первое следствие: грамм-молекулы любых газовы имеют равный объём при одинаковых физических условиях. Нормальный объём газа при нормальных условиях V=22,4 л/моль Второе следствие: молекулярная масса газообразного вещества равна удвоенной плотности его по водороду.

, где DxH - плотность газа х по водороду или отношение ρ 2 M x =M H x =2 ,016 D xH плотностей газов х и H . 2 ρ 2 H2 2 Перрен впервые определил массу молекулы кислорода и число Авогадро: N=6,02*10^23 моль^(-1) За единицу атомной массы принята1 часть массы атома углерода(изотоп12 C ), равная1,660531⋅10−27 кг 12 6 Таким образом атомной массой называется отношение массы данного атома к1 части массы атома12 C 6 12 Молекулярной массой -//- молекулы -//-. Моль-масса вещества, содержащая число Авогадро частиц, имеющих собственное тепловое движение. ШПОРЫ ПО ХИМИИ ~ 139102 +09 3.Строение многоэлектронных атомов. Закон Мозли. Принцип Паули. Правило Гунда, порядок заполнения орбиталей электронами.

Электронные формулы для стабильных и возбуждённых атомов. Гибридизация атомных орбиталеё. Закон Мозли-корни квадратные из волнового числа пропорциональны заряду ядра. b-рентгеновское излучение 1 ¯∂ = 1 −волновое число λ−длинна волны =a ( z−b ) a-икронирование λ λ Принцип Паули(В атоме не может быть даже 2-ух электронов с одинаковыми значениями) Правило Гунда(ссумарное спиновое число подуровня должно быть максимальным) Согласно принципу наименьшей энергии электроны сначала заполняют энергетические уровни с минимальным значением n, в пределах уровня с минимальным значением l. d электроны заполняют уровень предпоследний(n-1), f электроны заполняют n-2 f-элементы 6 и 7 периода называются лантаноидами(после лантана) и актиноидами(после актиния) 1 Молекула плоская, неполярная) Be 1 H 1S √ 4 hν 1 1 2S p Возбужд сост 5B 1S 2 2S 2 Sp или q [ Sp 3 q 4 (тэтраэдр) hν 1S 2 2S 2 2 p2 →1 S2 2 S1 2 p3 ⇒¿ [ Sp 2 q 3 (2связи) [¿ 6C [ Spq2 (3связи) 2 hν 1 S 2 2S 2 2 p1 →1 S2 2 S1 2 p2 гибридизация молекулярная, треугольная, неполярная Sp или q3 гибридизация сигма-центры Гибридизация - процесс перераспределения энергии электронов разных подуровней.

Энергии электронов выравниваются. Форма орбитали становится одинаковой. ШПОРЫ ПО ХИМИИ ~ 139102 +09 4.Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Энергетические характеристики атомов: радиусы, потенциалы ионизации, сродство к электрону. Электроотрицательность. Периодические и непериодические свойства атомов. Закон Менделеева: свойства элементов и их химических соединений периодически зависят от величины атомного веса. Радиус аиома(радиус иона)/ r a ( r i ) По периоду радиус атома в общем понижается, а в подгруппе в общем возрастает Энергия ионизации/эи Энергия, необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома. Сродство к электрону/сэ Энергия, которая выделяется или поглощается при присоединении электрона к нейтральному атому характеризует неметалличность.

СЭ+ЭИ Электроотрицательность ЭО= Характеризует степень взаимодействия электронов2 и атомов в молекуле. Если эо возрастает, то охотно принимается электрон. Периодические и непериодические свойства атомов. Все свойства элементов закономерно изменяются по группам и периодам, а не просто повторяются, однако не все свойства находятся в периодической зависимости. Периодические свойства:(зависят от строения внешних энергетических уровней) физические и химические свойства(физ св-ва:плотность, t плавления и кипения, длина волны видимой части спектра, а также атома, СЭ, ЭИ и ЭО) Непериодические свойства:(зависят от порядкового номера элемента(заряда ядра)) атомная масса, атомная теплоёмкость, длина волны рентгеновских лучей,радиоактивность. ШПОРЫ ПО ХИМИИ ~ 139102 +09 2.Строение атома водорода по Н.

Бору. Квантовые числа. Недостаточность теории Н. Бора. Принцип Де-Бройля. Понятие о волновой функции. Формы орбиталей, полученные решением уравнения Шредингера для атома водорода. Уровни и подуровни энергии. Строение атома водорода по Н. Бору. Первый пастулат: электрон движется по стационарным орбиталям, не излучая и не поглощая при этом э/м энерги. h h mVr=n 2π 2π −квант действия Резерфор предположил, что атом состоит из положительного ядра, в котором заключена масса атома, отрицательно-заряженных электронов, движущихся по круговым орбитам. mV 2 Ze 2 = 2 −формула Резерфорда , где z−порядковый номер(для водорода Z=1) r r Решая совместно уравнение Бора и уравнение Резерфорда, получаем уравнения для радиуса, скорости 2 2 2 2 4 −34 и энергии электрона: 2 πe n h 2 π me h=6,62⋅10 Дж⋅c V= r= E= 2 2 nh 4 π 2 me 2 n h Второй павстулат: при переходе с одной орбиты на другую поглощается или излучается квант энергии.

E=E1 −E 2=hν= 2 π 2 me 4 1 1 − h2 n 21 n22 ( ) Недостатки теории: 1 Не объяснял причины различной интенсивности линии спектра 2 Не позволял количественно подсчитать химическую связь 3 Не известно где находится электрон во время перехода его с одной орбиты на другую Значение: Показала ошибочность объяснения свойств микромира с законами макромира, т.е. Подвела к созданию нового раздела теофизики(квантовой или волновой механики) hc h E=hν¿ }¿¿⇒¿ E= ¿ ¿ ¿⇒ λ= ¿ λ cm } В 1924 г. Луи Де-Бройль предположил, что действенная природа присуща не только фатонам, но и всем микрочастицам.

По Де-Бройлю волновые свойства электрона в атоме выражаются в том, что длина волны должна укладываться по длине орбиты целое число раз. 2 πr=nλ , n=1,2,3,. .. Волна Де-Бройля стоячая(возникает в колеблющейся струне, крайние точки которой закреплены, при этом не происходит передачи энергии в пространстве, ⊕ а лишь передача колебаний от одних точек струны к другим. Кажущуюся двойственность природы микрочастиц объясняет принцип Гейзенберга. Невозможно одновременно определить импульс и координаты микрочастицы. Для характеристики электрона введена волновая функция "пси"( Ψ ) h Δq⋅ΔV ≥ m В разных точках принимают различное значение Ψ=Ψ ( x , y , z ) Квадрат волновой функции определяет вероятность нахождения электрона в точке пространства, элементе объёма.