Лекции МЭИ по химии (2015) (1154121)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ЛЕКЦИЯ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫХимия – естественная наука, изучающая состав, строение,свойства и превращения веществ, а также явления,сопровождающие эти превращения.Закон сохранения массы(Ломоносов, Лавуазье, к. XVIII в.): массавеществ, вступающих в реакцию, равна массе веществ, получающихся врезультате реакции.Закон эквивалентов (Рихтер и др., н. XIX в.): разные вещества,обладающие разной массой могут быть равносильны (т.е. эквивалентны) похимическому действию56 г KOH36 г HCl <40 г NaOHВсе вещества реагируют в эквивалентных отношениях.Закон постоянства состава (Пруст, н.

XIX в.): чистое вещество имеетвсегда один и тот же количественный состав независимо от способа егополученияH2O2 : 161 г + 8 г → 9 г H2OЗакон кратных отношений (Дальтон, н. XIX в.): если два простыхвещества, соединяясь, образуют несколько соединений, то массы одного изних, отнесенные к одной и той же массе другого, относятся между собой какнебольшие целые числаH2O2 : 161:8H2O22 : 321 : 16O:O =1:2Атомистическая теория (Ломоносов, Дальтон, н.

XIX в.): все веществасостоят из атомов.принята в 1860 г. – Международный съезд химиков.С 1897 г. – открытие физиками: электрона (Томсон) ядра атома (Резерфорд) нейтрона (Чедвик) теории строения атома водорода (Нильс Бор) и др. волнового характера электрона (Луи де Бройль) заряда ядер (Мозли)ЛЕКЦИЯ 2. СТРОЕНИЕ АТОМААтом - сложная электромагнитная микросистема, являющаяся носителемсвойств химического элементаАТОМЯДРОЭЛЕКТРОННАЯ ОБОЛОЧКАэлектроны (е-)протоны (р, р+)нейтроны (n, no)другие микрочастицы (> 34)- е- - элементарная отрицательная частица,носитель наименьшей массы инаименьшего электрического заряда- в ядре сосредоточен весь + заряд и 99,98 % массы атома- заряд ядра равен числу протонов в немЧастицаер+n0Кто и когда Система СИоткрылЗаряд, КлДж. Томсон, 1,6.10 -191897Э.

Резерфорд1,6.10 -191911-1919Дж. Чедвик,01932Атомные Система СИ Атомныеед. заряда масса, кгед. массы.-31-19,11 100,000548+11,6.10-271,00701,6.10-271,008Число р в ядре = числу е- в электронной оболочке атома  Атом в целомнейтрален, не имеет заряда.Совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра называется химическимэлементом.Сумма числа протонов (Z) и нейтронов (N) называется массовым(нуклонным) числом (А),Z+N=AРазновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковыйзаряд ядра, но разные массовые числа называют изотопами.

Относительныеатомные массы элементов не являются целыми числами, т.к. элементыпредставляют собой смеси изотопов.массовое числоПример:35(хлор-35, (17 p+, 18 n, 17e-))Cl1737+17 Cl (хлор-37, (17 p , 20 n, 17e ))Аr(Cl) = 35 · 0,7543 + 37 · 0,2457 = 35,491 а.е.м.В результате химических реакций ядро атома не претерпевает изменений,изменяются лишь е- - оболочки атомов.Состояние е- в атоме описывается законамиквантовой механики.! Квантование энергии (Е): Макс Планк (1900 г., Германия) –Е распространяется и передается, испускается и поглощается не непрерывно,а дискретно, отдельными порциями - квантами.Е кванта ~ частоте излучения ν:E = h·ν,h – постоянная Планка (6, 626 · 10 –34 Дж · с)ν = с/λ, с – скорость света (3 · 108 м/с), λ – длина волны.Чем ↓ длина волны (чем ↑ частота излучения), тем ↑Е кванта! Дуализм электрона: (Луи де Бройль, 1924 г., Франция) е- характеризуется двойственной (корпускулярно-волновой) природой, т.е.обладает свойствами и частицы и волны.е- - частица: m, mvе- -волна: λ, νуравнение де Бройля:=h/mv,-m – масса е ; v – скорость движения е-.Частице с массой m, движущейся со скоростью v, соответствует волнадлиной λ.! Принцип неопределенности - Вернер Гейзенберг (1927г., Германия):принципиально невозможно определить одновременно положение(координаты) и скорость (импульс) движения микрочастицы с абсолютнойточностью.х(mv)  h/2,где (mv) -неопределенность составляющей импульса,х - неопределенность положения частицы.Чем точнее определяется координата частицы, тем более неопределеннымстановится ее импульс и наоборот.Квантовая механика оперирует с вероятностями нахождения частиц, и ничегоне говорит о траектории частицы, ее координатах и скорости в тот или иноймомент времени.Вместо выражения «движение е-» используют термин состояние е- (в атоме,молекуле).! Уравнение Шредингера: (Шредингер 1926 г., Австрия) - математическоеописание состояния е- в атоме, основное уравнение квантовой механики.h2   2ψ  2ψ  2ψ  2  2  2  2   Uψ  Eψ8 m  xyz ψ – волновая функция, описывает пространственные характеристики е-, h –постоянная Планка, U – потенциальная энергия, Е – полная энергия, m –масса, x, y, z –координаты е.|ψ|2 - плотностью вероятности.|ψ|2dV- вероятность нахождения е- в данном элементарном объеме V.Из уравнения Шредингера находят полную Е частицы и зависимостьфункции ψ (и |ψ|2) от координат.В простейшем случае волновая функция зависит от трех координат  =  (х,у, z) и называется орбиталью.Распределение вероятности нахождения е- в атоме – облако, плотностькоторого по всему объему различна.Орбиталь – область околоядерного пространства, в котором наиболее высокавероятность ( ˃ 95%) пребывания е-.Графическое изображение атомной орбитали (АО)Т.

к. е- несет отрицательный заряд, его орбитальраспределение заряда - электронное облако.есть определенное!Состояние любого е- в атоме определяется 4 - мя квантовыми числамиКВАНТОВЫЕ ЧИСЛА1. Главное квантовое число (n)определяет наиболее вероятное расстояние е- от ядра энергию е- - орбитали (е- - облака)принимает целые значения от 1 до n (№ энергетического уровня):1 2 3 4 и т.д.оболочкаK L M NЕ увеличиваетсяЧем дальше от ядра энергетический уровень, тем ↑ его Е и размер АО Вотсутствие внешних воздействий е- в атоме находятся в состоянии с min Е– основном состоянии.При сообщении атому Е (столкновение с др. атомом, электронный удар,квант света) е- могут переходить на АО с более высокой Е – атомстановится возбужденным.ЕС С*2.

Орбитальное квантовое число (l) характеризует орбитальный моментимпульса е- и определяет: энергетический подуровень атома формуАО (е- облака)изменяется от 0 до (n - 1)0 1 2 3 4 и т.д.s p d f gl:подуровень:Е↑Каждому n соответствует определенное число возможных значений l, т.е.каждый уровень расщепляется на определенное количество подуровней.! Число подуровней в данном уровне равно № уровня.n1234l00, 10, 1, 20, 1, 2, 3Числоподуровнейв уровне1234Подуровнив уровне1s2s, 2p3s, 3p, 3d4s, 4p, 4d, 4fОрбитали с l = 0, называются s-орбиталями (облаками) и имеютсферическую форму.е- с l = 0 → s-электроны.Орбитали с l = 1 - р-орбитали.е- с l = 1 →р-электроныОрбитали с l = 2 - d-орбитали.е- с l = 2 → d-электроны.Орбитали с l = 3 - f- орбитали.

(см. Интернет).е- с l = 3 → f- электроны.3. Магнитное квантовое число (ml) величина проекции орбитального момента импульса е- на направлениемагнитного поля. характеризует ориентацию АО в пространстве принимает целые значения от –l до + l число значений ml = 2l + 1= числу АО в подуровне = числувозможных расположений е- - облака данного типа в пространстве.Число АОе-lmls0pdf1230-1, 0, +1-2, -1, 0, +1,+2-3, -2, -1, 0, +1,+2,+3с данным l1(3(5(7())))Общее число АО (n, l, ml = const) в энергетическом уровне равно n2.Вывод: АО полностью определяется набором из 3-х квантовых чисел n, l, ml,т.е. характеризуется определенными размерами, формой и ориентацией впространстве.4.

Cпиновое квантовое число (ms)«спин» - от англ. «веретено», «вращаться»- собственный механический момента импульса е-,связанный с движением его около своей оси принимает значения +1/2 или – 1/2 обозначается графическиилиВывод: Состояние любого е в атоме может бытьполностьюохарактеризовано набором из 4 - х квантовых чиселРаспределение электронов в многоэлектронных атомах.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ПРАВИЛАПринцип минимальной энергииМаксимальной устойчивости системы соответствует минимум ее Е. евначале заселяют АО с меньшей Е (наиболее близкие к ядру).1s < 2s <2р< 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d £ 4f < 6p < 7s и т.

д.увеличение ЕПринцип (запрет)ПаулиВ атоме не может быть двух е- с одинаковым набором всех 4-х квантовыхчисел.Следствия из принципа Паули1. На одной АО могут находиться не более двух е-,отличающихся друг от друга значениями спиновых квантовых чисел.2. Максимальное число е- на каждом энергетическом уровне Nn= 2n2.3. Максимальное число е- на каждом подуровне Nl = 2(2l+1).n, l – главное и орбитальное квантовые числаПравило ГундаВ пределах энергетического подуровня е- располагаются так, чтобы ихсуммарный спин был максимальным, знак суммы не имеет значения.Распределение е- в атомахграфическоев виде формулЕp8Оsилиn=28О8О1s22s22p4[He]2s22p4n=18О…2s22p4Сокращенная (краткая) е- -формула (или валентная конфигурация) содержиттолько все внешние е- и е- формирующихся подуровней.ЛЕКЦИЯ 2.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМНТОВД.И. МЕНДЕЛЕЕВАПСЭ - графическое выражение периодического законаД. И. Менделеева (1869 г.)Современная формулировка закона:свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся впериодической зависимости от заряда ядра их атомов.Расположение элементов в ПС соответствует электронному строению ихатомов.У каждого последующего элемента ПС на один е - больше, чем у предыдущего.ПСЭ состоит из 7 периодов и 8 групп.Период горизонтальный ряд элементов, размещенных в порядкевозрастания заряда ядра атомов, е--конфигурация которых изменяется от ns1до ns2np6 (или до ns2 у элементов I периода).11 период2 период 3Li 1s22s1 или [Не]2s1…2s11Н 1s22 22…2s22Не 1s4Be 1s 2s или [Не]2sПоследний е- на который отличается данный атом от предыдущегоназывается формирующим электроном.По формирующему е- элементыподразделяются на 4 семейства: s-, p- , d- и f- элементов.Первые 2 элемента любого периода - s-элементы.56Ва…6s2квантовые числа формирующего е-:n = 6, l = 0, ml = 0, ms = + 1/2 или - 1/2Краткая е- -формула любого s-элемента …ns1 ÷ 25B1s22s22p1 или [Не]2s22p1…2s22p12s2рквантовые-числа формирующего е :n = 2, l = 1, ml = -1, 0, +1 (одно из значений),ms = + 1/2 или - 1/2Краткая е- -формула любого p-элемента …ns2np1 ÷ 6Любой период (кроме 1-ого) заканчивается формированием р – подуровня.1s22s22p6 или [Не]2s22p62 2626или [Nе]3s23p618Ar 1s 2s 2p 3s 3p10Ne3 периодзаканчивается атомом 18Ar…3s23p6.! Но формирование 3 – го квантового слоя незавершено.4 периодначинается s-элементами 19К …4s1 и 20Са …4s2, т.к.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций