Контрольні питання

1. Що називають еквівалентом речовини?

______________________________________________________________________

______________________________________________________________________

2. Що називається еквівалентною масою?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Сформулювати закон еквівалентів та написати математичне його визначення.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Що таке моль еквівалентів та молярна маса еквівалентів?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Якими методами можливо визначити еквіваленти елементів?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тема: будова атома. Періодичний закон і періодична система д.І.Менделєєва. І. Будова атома.

До кінця ХІХ ст., в хімії панувало уявлення, що атом це найменша частинка простої речовини, що він неподільний. Відкриття катодних променів та явище радіоактивності показало, що атом має складну будову.

Після дослідів з α частинками Е.Резерфорд запропонував одну з перших моделей будови атома – планетарну. Будучи недостатньо науковою вона не могла відповісти на питання щодо стабільності атома та природи лінійних спектрів газів.

Створення квантової теорії М.Планка дало змогу Н.Бору сформулювати основні положення своєї теорії у вигляді постулатів. Але й ця теорія була досить недосконалою, так як не могла з’ясувати місце знаходження електрона при переході з одного квантового рівня на інший, та її застосування було обмежено лише атомом Гідрогену.

20 роки ХХ ст. дали новий поштовх для розвитку теорії будови атомів. Завдяки роботам Де-Бройля, Е.Шредінгера, В.Гейзенберга та ін. було розроблено основи хвильової теорії про подвійну корпускулярно-хвильову природу світла; Де-Бройлем було виведено основне рівняння хвильової механіки: . З цього рівняння випливає, що частинки з масою m, яка рухається з швидкістю , відповідає хвиля довжиною λ. Це рівняння можна використовувати для характеристики руху не лише фотону, але й інших матеріальних частинок: електрона, протона, нейтрона та ін.. Отже електрон є одночасно частинкою і хвилею. У 1925р. В.Гейзенберг запропонував принцип невизначеності, згідно з яким неможна одночасно становити місце перебування електрона у просторі, його швидкість, імпульс. Все це дало змогу сформулювати сучасну модель будови атома:

1. Основується на корпускулярно-хвильовій природі електрона.

2. Розглядає ймовірність знаходження електрона у просторі навколо ядра.

3. Електронна густина нерівномірно розподілена навколо ядра.

4. Атомна орбіталь – простір навколо ядра, де вірогідність знаходження електрона 90%.

5. Атомне ядро

нейтрони протони

n⁰₁ р⁺₁

Ar = Z + N , де Z – кількість протонів,

N – кількість нейтронів.

Ядро заряджено позитивно, а електрони заряджені негативно. Атом в цілому електронейтральний завдяки взаємній компенсації зарядів.

Ізотопи – атоми з однаковим зарядом ядра, але різною масою.

⁴⁰₁₈Ar і ³⁹ ₁₈ Ar ; ¹₁H , ²₁D, ³₁ Т.

Ізобари – атоми з однаковою масою, але різними зарядами.

⁴⁰₁₈ Ar і ⁴⁰₁₉К.

Стан електронів в атомі характеризується набором певних характеристик – квантових чисел. Всього виділяють чотири квантових числа: n, l, m, s. Щоб з’ясувати суть квантових чисел треба зрозуміти, що всі ці числа характеризують електрони на різних енергетичних рівнях в атомі.

Рівні

N = 1 2 3 4

+

ядро

підрівні s s p s p d s p d f

L = 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3

орбіталі

m = ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

s = ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑

Кожний рівень складається з підрівнів, а кожен підрівень з орбіталей, на

яких і знаходяться електрони.

N – головне квантове число; приймає значення від 1 до ∞ і характеризує енергію електрона в атомі або на рівні та розмір електронної хмари.

Енергетичні рівні з різним значенням (N) прийнято позначати великими латинськими літерами.

n = 1 2 3 4 5 6 7

рівні К L M N O P Q

якщо n = 3, це означає, що електрон знаходиться на 3 рівні. По значенню (n) можна визначити максимальну кількість електронів на рівні:

N = 2 n²

L – орбітальне квантове число характеризує енергію електрона на підрівні та форму електронної орбіталі.

Приймає значення від 0 до (n - 1), кожному значенню L відповідає певний підрівень.

L = 0 1 2 3

підрівень s р d f

Якщо L = 3, це означає, що електрон знаходиться на f- підрівні. Кількість підрівнів дорівнює номеру рівня – s, р і т.д. (див. схему). Кількість електронів на підрівні розраховується за формулою: N = 2(2l + 1) звідси N_е (s) = 2; N_е (р) = 6; N_е (d) = 10; N_е (f) = 14.

m – магнітне квантове число характеризує орієнтацію орбіталів у просторі. Воно визначає кількість орбіталей в одному й тому електронному рівні і розраховується по формулі (2L + 1).

m = 0 -1,0,1 -2,-1,0,+1,+2 -3,-2,-1,0,+1,+2,+3

Кількість 1-s 3-р 5-d 7-f

орбіталей

S - спінове квантове число характеризує оберт електрона навколо власної осі. Значення +½ і -½ .

↑↓

Заповнення енергетичних рівнів у не збуджених атомах відбувається згідно з принципом найменшої енергії: найбільш стійким станом електронів в атомі відповідає мінімальна із можливих його енергій. Тому спочатку заповнюються рівні з найменшою енергією. Зміст енергії електрона визначається

Правилом В.М.Клечковського:

• заповнення електронних шарів йде у напрямку збільшення сум головного і орбітального квантових чисел (n + l).

Звідси зрозуміло, чому зразу заповнюється 4s підрівень, а потім 3d тобто:

для 4s (n + l = 4), а для 3d (n + l = 5), якщо сума однакова , то спочатку йде заповнення підрівня з найменшим значенням (n).

При заповненні електронних рівнів крім правила Клечковського використовують принцип Паулі і правило Хунда.

Принцип Паулі: в атомі не може бути двох електронів з однаковим значенням всіх чотирьох квантових чисел.

Це означає, що на одній орбіталі може бути більш 2-х електронів для яких значення n, m, l однакові, а спіни антипаралельні

↑↓

Правило Хунда: при заповненні енергетичних підрівнів електрони розташовуються так, щоб їх сумарний спін був максимальний.

↑↓ ↑↓ Не вірно

↑↓ ↑ ↑ вірно