Ю.М. Коренев, В.П. Овчаренко - Общая и неорганическая химия (1114428), страница 2
Текст из файла (страница 2)
1,51По химической активности кислород и озон резко различаются. Озонболее реакционноспособен, чем кислород, и проявляет более сильныеокислительные свойства.Несмотря на то, что кислород взаимодействует почти со всемиэлементами в свободном виде, во многих случаях эти реакции протекаюттолько при повышенной температуре.
Озон же реагирует со многимивеществами в таких условиях, когда кислород остается инертным,например,O3 + 2 KI + H2O = O2 + I2 + 2 KOHPbS + 2 O3 = PbSO4 + O2Озон окисляет ртуть и серебро в оксиды.Фосфор. Известны две аллотропные формы фосфора: белая и красная.Белый фосфор состоит из тетраэдрических молекул P4 . Красный фосформожно рассматривать как полимерные молекулы P. Безусловно, в твердомсостоянии эти модификации отличаются и строением кристаллическихрешеток, и физическими свойствами.Все аллотропные формы фосфора также проявляют значительноеразличие и в химических свойствах, которые, прежде всего, заключаются вих различной реакционной способности.
Белый фосфор – более активная, акрасный – менее активная формы.Белый фосфор медленно окисляется на воздухе уже при обычнойтемпературе (чем обусловлено свечение белого фосфора), в то время каккрасный устойчив на воздухе и загорается только при нагревании.7Глава IОбразование различных кристаллических решетокЭтот случай аллотропии можно рассматривать такжеполиморфизм простых веществ.икакУглерод. Для углерода известно несколько аллотропных модификаций:графит, алмаз, карбин, фулерены.Графит и алмаз образуют атомные кристаллические решетки,различающиеся по строению. Эти два вещества резко различаются и посвоим физическим свойствам: алмаз бесцветный, прозрачный, графитчерно-серого цвета, непрозрачный, алмаз – самое твердое вещество,графит – мягкий, алмаз не проводит электрический ток, графит проводитэлектрический ток.
При обычных условиях алмаз является метастабильной(менее устойчивой) формой. При нагревании алмаза (t > 1 000°С) оннеобратимо переходит в графит. Переход графита в алмаз протекает приболее высокой температуре и обязательно при очень высоком давлении.Олово. Хорошо известны две аллотропные формы олова – серое и белое.Серое олово (α-олово) существует при температуре ниже 13,2°С,проявляет полупроводниковые свойства, очень хрупкое вещество сплотностью 5,846 г/см3.Белое олово (β-олово) – по физическим свойствам типичный металлсеребристо-белого цвета, хорошо проводит тепло и электрический ток,пластичный, плотность 7,295 г/см3 устойчиво в интервале температур 13,2 –173°С.
Выше этой температуры β-олово переходит в другуюмодификацию –δ-олово, которое имеет другое строение кристаллической решетки иплотность 6,54 г/см3.Многие полиморфные (или аллотропные) модификации могутнаходитьсявметастабильномсостоянии,т. е.существоватьпродолжительное время при условиях для них не характерных («в чужойобласти»).Например, белое олово может переохлаждаться и существоватьпродолжительное время при температуре ниже 13,2°С, однако егосостояние при этих условиях неустойчиво, поэтому механическиеповреждения, резкое сотрясение и т. п. могут вызвать резкий переход в αформу. Это хорошо известное явление назвали «оловянной чумой».Примеси также оказывают существенное влияние на переход из однойформы в другую. Например, незначительная примесь висмута практическипредотвращает переход белого олова в серое, а добавка алюминия,наоборот, ускоряет этот переход.Для каждой аллотропной (или полиморфной) формы существует свойопределенный интервал температур и давлений, где эта модификацияустойчива.
Например, при температурах до 95,6°С устойчива ромбическаясера (α-форма), а при более высокой температуре – моноклинная (βформа). Эти две аллотропные формы отличаются друг от друга строениемкристаллических решеток.8Основные понятия и определенияСложное вещество, или соединение – вещество, состоящее из атомовразных химических элементов.Изоморфизм (греч. ιζο – равный, подобный + µορϕε – форма) –способность сходных по составу веществ образовывать смешанныекристаллы, в которых близкие по размеру атомы, ионы или атомныегруппировки случайным образом замещают друг друга.Например, в кристаллах алюмокалиевых квасцов KAl(SO4)2 ⋅ 12 H2Oионы калия могут быть замещены ионами рубидия или аммония, а ионыAl3+ ионами Cr3+ или Fe3+. В этом случае говорят, что катионы калияизоморфны катионам рубидия или аммония, а катионы алюминияизоморфны катионам хрома или железа.1.2.
Количественные соотношения в химииМассы атомов и молекул очень малы, и использовать для численноговыражения их величин общепринятую единицу измерения – килограмм –неудобно. Поэтому для выражения масс атомов и молекул используютдругую единицу измерения – атомную единицу массы (а. е. м.).Атомная единица массы (а. е. м.) – единица измерения масс атомов,молекул и элементарных частиц.За атомную единицу массы принята 1 / 12 массы нуклида углерода 12C.Масса этого нуклида в единицах СИ равна 1,9927 ⋅ 10–26 кг.1 а. е. м.
=11,9927 ⋅ 10 −26= 1,6606 ⋅ 10–27 кг.mc =1212Относительная атомная масса (устаревший термин – атомный вес) –масса атома, выраженная в атомных единицах массы (а. е. м.).Обозначается Ar .Большинство природных химических элементов представляют собойсмесь изотопов. Поэтому за относительную атомную массу элементапринимают среднее значение относительной атомной массы природнойсмеси его изотопов с учетом их содержания в земных условиях. Именноэти значения и приведены в Периодической системе.Например, кислород имеет три изотопа 16O, 17O и 18O, их атомныемассы и содержание в природной смеси приведены в таблице 3.Таблица 3Изотопный состав кислорода в природной смесиИзотоп16OСодержание в природнойсмеси, атомн.% niАтомная массаизотопа а.
е. м. Ar,i99,75915,9959Глава I17O0,03716,99918O0,20417,999Среднее значение атомной массы с учетом вклада каждого изотопавычисляется по следующей формуле:Ar =∑Ar, i⋅ ni ,где Ar, j – атомные массы соответствующих изотопов, ni – содержание их вприродной смеси (в мольных долях). Подставляя в эту формулусоответствующие значения из таблицы 3 для атомной массы кислорода,получим:Ar = 15,995 ⋅ 0,99759 + 16,999 ⋅ 0,00037 + 17,999 ⋅ 0,0024 == 15,999 а.
е. м.Обратите внимание на то, что атомная масса и массовое число –совершенно различные понятия: первое – масса атома, выраженная в а. е. м.,а второе – число нуклонов в ядре. Атомная масса – дробная величина(имеет целое значение только для изотопа 12C), в отличие от массовогочисла, которое является всегда целым.Численно эти величины очень близки; например, для водорода атомнаямасса равна 1,0078, а массовое число равно 1, для гелия атомная массаравна 4,0026, а массовое число – 4.Относительные атомные массы имеют дробные значения последующим причинам:1) большинство элементов, существующих в природе, представляютсмесь нескольких изотопов, и в Периодической системе указываетсясреднее значение относительной атомной массы смеси природногоизотопного состава.2) для моноизотопных элементов (например, 23Na) это значение будеттакже дробным, т. к.
масса нуклонов, выраженная в а. е. м., не являетсяцелым числом (см. табл. 3) и при образовании ядра часть массы нуклоновпереходит в энергию, в соответствии с уравнением Eсвязи = ∆m ⋅ c2, гдеc = 3 ⋅ 108 м/с – скорость света в вакууме.При образовании любой связи всегда выделяется энергия, на что ирасходуется часть массы связывающихся частиц. В случае образованияхимических связей эта величина очень мала, поэтому изменением массыздесь пренебрегают и считают, что масса образовавшейся частицы равнасумме масс частиц, участвующих в ее образовании.
При образовании жеядра выделяется очень большая энергия, и «дефект массы» хорошозаметен.Молекулярная масса – масса молекулы, выраженная в а. е. м. Массамолекулы практически равна сумме относительных атомных массвходящих в нее атомов.10Основные понятия и определенияЕсли же вещество состоит не из молекул, а, например, из ионов (NaCl),или является олигомером [(H2O)n], то относительную молекулярную массууказывают для формульной единицы вещества.
Под формульной единицейвещества следует понимать химический состав наименьшего количестваданного вещества.Моль – единица измерения количества вещества. Обозначается ν.1 моль – это такое количество вещества, в котором содержится столько жеструктурных единиц (атомов, молекул, ионов, радикалов), сколько атомовсодержится в 0,012 кг изотопа углерода 12C, а именно –NA = 6,022 ⋅ 1023 моль–1 – число Авогадро.Молярная масса вещества (М) равна отношению массы этого вещества(m) к его количеству (ν):mM= .νПрежнее определение: масса одного моля вещества, численно равна егомолекулярной массе, но выражается в единицах г/моль.
Возможно, оно, напервых порах, облегчит решение расчетных задач.Обратите внимание на различие в понятиях: «молярная масса» и«молекулярная масса», похожих по звучанию, но относящихся к разномучислу объектов: первое – это масса одного моля вещества (т. е. масса6,022 ⋅ 1023 молекул), а второе – масса одной молекулы, и выражены они вразных единицах – г/моль и а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
