******************************************************
Химия- наука, изучающая вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и структуры. Изучает материальный мир.
Материя = вещество+поле
Вещество-форма существования материи, состоящая из частиц.
Поле-форма существования материи, которая характеризуется и проявляется энергией, хотя обладает и массой. Посредством поля осуществляется связь и взаимодействие м/у частицами в-ва.
Свойства:
Дискретность- любое поле или тело составлено из элементарных частиц-микрополей, микрочастиц.
Взаимопревращение- всё многообразие макрообъектов возникает из многообразия сочетаний из ограниченного числа микрообъектов.
Движение- на разных стадиях организации материи, её видам присущи свои виды.
Хим. форма- форма движения материи, когда из одних веществ, могут быть получены новые вещества.
Основные законы: Закон сохранения материи Ломоносова- в изолированной системе сумма масс и энергии постоянна.
Хим. элемент- вид атомов с одинаковым зарядом ядер.
Атом- наименьшая частица элемента, сохраняющая его свойства.
Молекула- наименьшая частица индивидуального вещества, обладающая его основным хим. свойствами и состоящая из одинаковых или различных атомов.
Закон эквивалентов(Рихтер, Дальтон, Валиастон)- все в-ва реагируют в эквивалентных отношениях.
Хим эквивалент- это кол-во единиц атомов, равноценные, которые соединяются или совмещаются в хим. элементы. Э=M/n
Моль- кол-во в-ва системы, которая содержит столько определённых структур. Элементов, ско-ко атомов содержится в 0,012 кг С126
Закон постоянства состава- каждое химически чистое соединение всегда имеет один и тот же количественный состав независимо от способа его получения.
Закон эквивалентов- все в-ва реагируют в экв. отношениях.
Закон кратных отношений- если 2 элемента образуют м/у собой несколько различных соединений, то на одну и ту же массу одного из них приходятся такие массы другого, которые относятся м/у собой, как простые целые числа.
******************************************************
СТРОЕНИЕ АТОМА
Модели атома:
1) В 1904г. Дж. Томсон предложил модель строения атома, согласно которой атом можно представить в виде положительно заряженной сферы с вкрапленными электрон.
2) В 1910г. Э. Резерфорд заключрил, что в центре атома существует положительно заряженное ядро малого размера, окружённое электронами- ядерная планетарная модель атома, состоящего из тяжелого ядра, вокруг которого двигаются по орбитам электроны.
Двойственная природа электрона:
1) В 1905г. А. Энштейн предсказал, что любое излучение представляет собой поток квантов энергии, наз. фотонами.
2) В 1924г. Луи де Бройль выдвинул предположение, что электрон характеризуется корпускулярно- волновым дуализмом. =h/(m)
Теория Бора- модель строения атома водорода- электроны двигаются вокруг ядра не по любым, а лишь по разрешённым орбитам, на которых электрон обладает определёнными энергиями. При переходе электрона с одной орбиты на другую атом поглощает или испускает энергию в виде квантов.
Главное квантовое число- номер орбиты n.
Уравнение Планка: h hc
Принцип неопределённости Гейзенберга- положение и импульс движения субатомной частицы принципиально невозможно определить в любой момент времени с абсолютной точностью. В каждый момент времени можно определить лишь одно из свойств.
Атомная орбиталь- область пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, характеризуется 3 квантовыми числами n,l,ml.
Главное КЧ-n- определяет энергию и размеры электронных орбиталей. n=1,2,3,4,5… и характеризует оболочку и энергетический уровень. Чем больше n,тем выше энергия.
Орбитальное КЧ-l- определяет форму атомной орбитали. Электронные оболочки расщеплены на подоболочки, поэтому орбитальное кч также характеризует энергетические подуровни в электронной оболочке атома. l=0…(n-1)
l=0 s-электроны l=1 p-электроны l=2 d-электроны
l=3 f-электроны Es<Ep<Ed<Ef
Магнитное КЧ-ml- характеризует ориентацию орбитали в пространстве. В отсутствии внешнего магнитного поля все орбитали одного уровня имеют одинаковое значение энергии. Под воздействием внешнего магнитного поля происходит расщепление энергии подоболочекMl=-l…+l;p(l=1)ml=-1, 0, +1
Спиновое КЧ-ms- каждый электрон также характеризуется собственным механическим моментом движения- спин. Проекция спина на ось координат будет равна Mz=msh/2п
Имеет 2 значения: +1/2 и –1/2.
Принцип Паули- В 1925г. П. Паули постулировал принцип запрета- в атоме не может быть двух электронов, обладающих одинаковым набором КЧ. На каждой орбитали может быть не более двух электронов, причём они должны иметь противоположные спины.
Правило Гунда- заполнение орбиталей одной подоболочки в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. После заполнения одиночными электронами, начинается заполнение орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.
Атомные спектры- спектры, получающиеся при излучении свободными или слабо связанными атомами.
Уравнение Бальмера: 1/=R(1/n2-1/m2)
ПЕРЕОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Периодический закон- св-во элементов, а также формы и св-ва их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.
I период: состоит из 2-х элементов(водорода и гелия) Атомом гелия заканчивается формирование К- оболочки атома. Формирующим называется электрон, который последним заполняет орбитали атома. Н и Не- s-элементы.
II период: у элементов формируется L- оболочка, заполняются s- и р- подоболочки.
III период: начинается с натрия(1s22s22p63s1) и заканчивается аргоном(1s22s22p63s23p6).
IV период: начинается с калия(1s22s22p63s23p64s1) и заканчивается криптоном(1s22s22p63s23p63d104s22p6).
Явление, когда напр. У хрома на 4s-подоболочке остаётся один электрон, а на 3d-подоболочке вместо 4-х оказывается 5 d-электронов, называется провалом электрона с s- на d-подоболочку.
V период: аналогичен четвёртому периоду. Начинается с s-элемента рубидия(5s1) и заканчивается p-элементом ксеноном(4d105s25p6).
VI период: Начинается с цезия(6s1) и заканчивается радоном(5d106s26p6)
VII период: аналогичен 6-ому периоду. Начинается с франция(7s1) и заканчивается (6d77s2)
Структура ПС- состоит из периодов, групп и подгрупп.
Период- последовательный ряд элементов, размещенных в порядке возрастания заряда ядра атомов. Начинаются s-элементом и заканчиваются p-элементами.
В системе имеется 8 групп- максимальное число электронов во внешних оболочках. Делятся на главные и побочные подгруппы. К главным подгруппам относятся подгруппы элементов 2 периода. К побочным подгруппам принадлежат d- и f-элементы.
Энергия ионизации- энергия, необходимая для удаления одного моля электронов от одного моля атомов какого-либо элемента.
Сродство к электрону- энергетический эффект присоединения моля электронов к молю нейтральных атомов. Э+е=Э- выражается в кДж/моль
Электроотрицательность- для характеристики способности атомов в соединениях притягивать к себе электроны. Согласно Р. Малликену ЭО равна полусумме энергии ионизации и энергии сродства к электрону. Л. Полинг предложил термохимический метод расчёта ЭО на основе определения разности энергий диссоциации соединения А-В и образующих его молекул А-А и В-В.
Атомные радиусы- атомы не имеют строго определённых границ из-за корпуск.-волнового хар-ра электронов. Абсолютное значение радиуса определить невозможно. Можно условно принять за радиус атома теоретически рассчитанное значение расстояния от ядра до наиболее удалённого от него максимума электронной плотности.
******************************************************
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
Ковалентная связь- химическая связь, образованная путем обобществления пары электронов двумя атомами.
Модель Гейтлера-Лондона- они показали, что при сближении 2-х атомов водорода с антипараллельными спинами происходит уменьшении энергии системы, что обусловлено увеличением электронной плотности в пространстве м/у ядрами взаимодействующих атомов.
Метод ВС:
а) ХС м/у 2-мя атомами возникает как результат перекрывания АО с образованием электронных пар.
б) атомы, вступающие в химическую связь, обмениваются м/у собой электронами, которые образуют связывающие пары.
в) в соответствии с принципом Паули, хим. связь образуется лишь при взаимодействии электронов с антипараллельными спинами.
г) характеристика ХС(энергия, длина, полярность и т.п.) определяются типом перекрывания АО.
Валентность- способность атома присоединять или замещать определённое число других атомов с образованием химических связей.
Согласно обменному механизму метода ВС каждый атом отдаёт на образование общей электронной пары по одному неспаренному электрону.
Согласно донорно-акцепторному механизму образуется общая электронная пара за счёт неопределённой пары электронов одного атома(донора) и вакантной орбитали другого атома или иона(акцептора).
Гибридизация атомных орбиталей- Л. Полинг выдвинул идею о гибридизации АО. Согласно идее, если у атома, вступающего в хим. связь, имеются разные АО, то в процессе образования ХС происходит гибридизация(смещение) АО, т.е. из разных АО образуются одинаковые.
Насыщаемость- обусловлена хим. взаимодействием электронов внешнего энергетического уровня.
Направленность- наиболее прочные связи образуются в направлении макс. перекрывания атомов орбиталей. Количественно выражается в виде валентных углов м/у направлениями хим. связи в молекулах и твёрдых телах.
Полярность кс:
Ковалентная неполярная- образована одинаковыми атомами, обобществлённые электроны равномерно распределены м/у ними.
Ковалентная полярная- один из атомов сильнее притягивает электроны, то пара смещается в сторону этого атома.
Прочность характеризуется энергией связи(кол-во энергии, выделивш. при образовании ХС ) и длиной связи(межядерное расстояние м/у хим. связанными атомами)
Ионная химическая связь- электростатическое взаимодействие отрицательно и положительно заряженных ионов в химическом соединении. Возникает при большой ЭО атомов. Не существует в чистом виде.
Ненаправленная, не насыщена, прочная.
Комплексные соединения- сложные соедининия, у которых имеются ковалентные связи, образованные по донорно-акцепторному механизму.
Комплексообразователь- центральный ион или атом, имеющий выкантные орбитали. Способность к КО возрастает с увеличением заряда иона и уменьшением его размера.
Лиганды- координируемые ионы или молекулы.
Координационное число- число монодентантных лигандов, координируемых комплексообразователем.
Анионные комплексы- отрицательно заряженные комплексы.
Катионные комплексы- положительно заряженные комплексы.
Нейтральные комплексы- нейтрально заряженные комплексы.
Межмолекулярные взаимодействия:
Ориентационные- при сближении полярных молекул они ориентируются таким образом, чтобы положительная стороны одного диполя, была ориентирована к отрицательной стороне другого диполя. Энергия взаимодействия пропорциональна электрическому моменту диполя в 4-ой степени и обратно пропорциональна расстоянию м/у центрами диполей в 6-ой степени и абсолютной температуре в 1-ой степени.
Индукционное- диполи воздействуют на неполярные молекулы, превращая их в индуцированные диполи. М/у постоянными и наведёнными диполями возникает притяжение, энергия которого пропорциональна электрическому моменту диполя во второй степени и обратно пропорциональна расстоянию м/у центрами молекул в 6-ой степени. Энергия инд. взаимодействия возрастает с увеличением поляризуемости молекул.
Дисперсионное притяжение- в любой молекуле возникают флуктуации электрической плотности, в результате чего появляются мгновенные диполи, которые в свою очередь индуцируют мгновенные диполи у соседних молекул. Движение мгновенных диполей становится согласованным, их появление и распад происходит синхронно. В результате взаимодействия мгновенных диполей энергия системы понижается. Энергия дисперсионного взаимодействия пропорциональна поляризуемости молекул и обратно пропорциональна расстоянию м/у центрами частиц.
Водородная связь- химическая связь, образованная положительно поляризованным водородом молекулы А-Н и электроотрицательным атомом В другой или той же молекулы.
Межмолекулярная ВС- связь образуется м/у разными молекулами.
Внутримолекулярная ВС- связь образуется м/у двумя группами одной и той же молекулы.
Энергия ВС возрастает с увеличением ЭО и уменьшением размеров атомов.
Образование межмолекулярных ВС приводит к: повышению вязкости, диэлектрической постоянной, температур кипения и плавления, теплоты плавления и парообразования.
******************************************************