- •Химия как раздел естествознания.
- •Значение химии для народного хозяйства. Понятие о материи и веществе.
- •Основное содержание атомно-молекулярного учения. Простое вещество и химический элемент.
- •Атом. Молекула. Ион.
- •Атомные и молекулярные массы. Моль. Эквивалент.
- •Важнейшие классы и номенклатура неорганических веществ.
- •Ядерная модель строения атома. Квантово-механические представления о строении атома.
- •Квантовые числа.
- •Формы электронных облаков. Атомная электронная орбиталь.
- •Порядок заполнения электронами энергетических уровней в атоме.
- •Принцип минимума энергии.
- •Принцип Паули.
- •Правило Хунда.
- •Правила Клечковского.
- •Строение атомных ядер. Изотопы.
- •Энергия связи. Дефект массы.
- •Периодический закон. Порядковый номер элемента.
- •Размеры атомов и ионов. Энергия ионизации.
- •Сродство к электрону. Электроотрицательность.
- •Теория химического строения.
- •Типы химической связи.
- •Метод валентных связей.
- •Способы образования ковалентной связи.
- •Направленность ковалентной связи.
- •Гибридизация атомных электронных орбиталей.
- •Основные понятия термодинамики.
- •Первый закон термодинамики.
- •Второй закон термодинамики.
- •Энтропия. Статический и термодинамический смысл.
- •Третий закон термодинамики и его следствия.
- •Превращения энергии при химических реакциях.
- •Основные понятия термохимии.
- •Первый закон термохимии. Термохимические уравнения.
- •Второй закон термохимии и его следствие.
- •Термодинамические функции: внутренняя энергия, энтальпия.
- •Энергия Гиббса. Направленность химических процессов.
- •Скорость химических реакций в гетерогенных и гомогенных системах.
- •Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.
- •Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ и температуры.
- •Энергия активации. Активированный комплекс.
- •Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ.
- •Стадии протекания гетерогенных реакций.
- •Необратимые и обратимые реакции.
- •Химическое равновесие. Константа химического равновесия.
- •Факторы, определяющие направление протекания химических реакций.
- •Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.
- •Правило фаз Гиббса.
- •Растворы. Процесс растворения.
- •Способы выражения состава растворов.
- •Растворимость. Закон Генри.
- •Закон распределения. Экстракция.
- •Осмос. Закон Вант-Гоффа.
- •Давление пара растворов. Закон Рауля.
- •Водные растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации.
- •Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации.
- •Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда.
- •Состояние сильных электролитов в растворе. Активность. Ионная сила.
- •Свойства кислот, оснований и солей с точки зрения теории электролитической диссоциации.
- •Ионно-молекулярные уравнения. Гидролиз солей.
- •Произведение растворимости. Диссоциация воды. Водородный показатель.
- •Окисленность элементов. Окислительно-востановительные реакции.
- •Составление уравнений окислительно-востановительных реакций.
- •Электрохимические процессы. Гальванический элемент Якоби-Даниэля.
- •Электронные потенциалы. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал.
- •Водородный электрод. Измерение электродных потенциалов.
- •Электролиз. Реакции на катоде и аноде при электролизе.
- •Электролиз растворов и расплавов солей.
- •Законы Фарадея. Применение электролиза.
- •Определение и классификация коррозионных процессов.
Порядок заполнения электронами энергетических уровней в атоме.
максимально 2 8 8 18 18 32 32
Принцип минимума энергии.
При заполнении электронами уровней и подуровней последовательность размещения электронов должна отвечать как наименьшей энергии электрона, так и наименьшей энергии атома в целом. Электрон не занимает вышележащий уровень, если в нижележащем есть ячейки, располагаясь в которых, он будет обладать меньшей энергией. Этот принцип выражает общее термодинамическое требование к устойчивости системы: максимуму устойчивости системы соответствует минимум ее энергии. Но помните также и о том, что в состоянии максимальной устойчивости электронной системы в атоме связь электронов с ядром наиболее прочна. Чем ближе к ядру находится электрон, тем прочнее его связь с ядром.
1s < 2s < 2 p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f - 5d < 6p < 7s < 5f - 6d...
Принцип Паули.
Принцип Паули, который часто называют еще принципом запрета, ограничивает число электронов, которые могут находиться на одной орбитали. Согласно принципу Паули, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа). Поэтому в атоме не должно быть двух электронов с одинаковыми четырьмя квантовыми числами (n, l, ml, ms).
Правило Хунда.
Правило Гунда (Хунда) определяет порядок заселения электронами орбиталей, имеющих одинаковую энергию. Оно было выведено немецким физиком-теоретиком Ф. Гундом (Хундом) в 1927 г. на основе анализа атомных спектров. Согласно правилу Гунда, заселение орбиталей, относящихся к одному и тому же энергетическому подуровню, начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заселение орбиталей парами электронов с противоположными спинами. В результате суммарный спин (и сумма спиновых квантовых чисел) всех электронов в атоме будет максимальным.
Правила Клечковского.
Правило n + l, или правило Клечковского. Энергия электрона в атоме определяется значениями главного n и побочного l квантовых чисел, поэтому сначала заполняются электронами те энергетические уровни и подуровни, для которых сумма значений квантовых чисел n + l минимальна. Если для двух подуровней одного или разных уровней суммы n + l равны, то сначала заполняется подуровень с меньшим значением n.
Строение атомных ядер. Изотопы.
Ядро представляет собой центральную часть атома. В нем сосредоточены положительный электрический заряд и основная часть массы атома; по сравнению с радиусом электронных орбит размеры ядра чрезвычайно малы: 10^-15 … 10^-14 м. Ядра всех атомов состоят из протонов и нейтронов, имеющих почти одинаковую массу, но лишь протон несет электрический заряд. Полное число протонов называется атомным номером Z атома, который совпадает с числом электронов в нейтральном атоме. Ядерные частицы (протоны и нейтроны), называемые нуклонами, удерживаются вместе очень большими силами; по своей природе эти силы не могут быть ни электрическими, ни гравитационными, а по величине они на много порядков превышают силы, связывающие электроны с ядром.
Изото́пы — разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Первое доказательство того, что вещества, имеющие одинаковое химическое поведение, могут иметь различные физические свойства, было получено при исследовании радиоактивных превращений атомов тяжёлых элементов. В 1906—07 выяснилось, что продукт радиоактивного распада урана — ионий и продукт радиоактивного распада тория — радиоторий, имеют те же химические свойства, что и торий, но отличаются от него атомной массой и характеристиками радиоактивного распада. Было обнаружено позднее, что у всех трёх продуктов одинаковы оптические и рентгеновские спектры. Такие вещества, идентичные по химическим свойствам, но различные по массе атомов и некоторым физическим свойствам, по предложению английского учёного Ф. Содди, стали называть изотопами.
Применение изотопов человеком
В технологической деятельности люди научились изменять изотопный состав элементов для получения каких-либо специфических свойств материалов. Например, 235U способен к цепной реакции деления тепловыми нейтронами и может использоваться в качестве топлива для ядерных реакторов или ядерного оружия. Однако в природном уране лишь 0,72 % этого нуклида, тогда как цепная реакция практически осуществима лишь при содержании 235U не менее 3 %. В связи с близостью физико-химических свойств изотопов тяжёлых элементов, процедура изотопного обогащения урана является крайне сложной технологической задачей, которая доступна лишь десятку государств в мире. Во многих отраслях науки и техники (например, в радиоиммунном анализе) используются изотопные метки.