himka

Ответы

1. Закон сохранения массы: вес веществ вступивших в реакцию равен весу веществ полученных в результате реакции. Закон постоянства состава: каждое химическое соединение имеет вполне определенный и постоянный состав независимо от способа его получения. Закон кратных отношений: если 2 элемента образуют друг с другом несколько соединений, то на одно и тоже весовое кол-во одного элемента приходятся такие весовые кол-ва другого элемента которые относятся между собой как простые целые числа.

2. Эквивалент: реальная или условная частица вещ-ва которая эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

3. Закон Авогадро: в равных объёмах любых газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул. Следствие 1: моль любого вещ-ва в газообразном или парообразном состоянии при нормальных условиях занимает объём 22,4 литра. Следствие 2: моль любого вещ-ва содержит 6,02*10²³ структурных единиц.

4. Хим. кинетика: наука о законах протекания химических реакций 1)как протекает весь хим. процесс. 2) какова последовательность промежуточных реакций. 3) от чего зависит скорость протекания хим. реакции. Скорость хим. реакции это изменение концентрации вещ-в в единицу времени. Для измерения скорости хим. реакции существует много методов все они сводятся к изучению хим и физ процессов зависящих от концентрации вещ-в: 1)метод отбора проб и измерение концентраций в пробе(для медленных реакций). 2)физико-химические методы для измерения в ходе реакции.

5. 1)природа реагирующих вещ-в, вещ-ва с ионной связью взаимодействуют быстрее чем с ковалентной. 2)состояние реагирующих вещ-в, большое значение имеет агрегатное состояние реагирующих вещ-в; для ускорения взаимодействия вещ-в необходимо увеличить контакт между частицами реагирующих вещ-в,а это достигается: размельчением, растворением, превращением в газ или пар. 3)среда в которой протекает реакция, существенную роль играет природа растворителя, реакционная среда чаще всего не бывает индифферентной а оказывает либо каталитическое либо ингибирующее действие т.е. ускоряет или замедляет процесс. 4)влияние концентрации. Закон действия масс: скорость хим. реакции при данной температуре пропорциональна произведению концентрации реагирующих вещ-в возведённую в степень равную их коэффициентам.

6. 3)давление.

5)6)Химическая кинетика или кинетика химических реакций — раздел физической химии, изучающий закономерности протекания химических реакций во времени, зависимости этих закономерностей от внешних условий, а также механизмы химических превращений .скорость химической реакции как изменяется концентрация компонентов реакции с течением времени.Методы измерения:

1)отбора проб-измер конц в пробе(для медл р-й)2)физико-химич методы для измер конц в ходе р-и Параметры: светопоглощение,показатели преломления,электропроводности,ок-восст потенциала

Влияние факторов:1.Природа реагирующих в-тв(в-ва с ионной связью взаимод быстрее,чем с ковал)2.состояние реагирующих в-тв(агрегатность) для ускор взаимод надо увелич контакт между частицами реагирующих в-тв,а это достигается а)размельчением б)растворением в)превращением в газ или пар3.Среда,в кот протекает хим р-я(реакционная среда чаще всего не бывает индифирентной,а оказывает либо католитическое,либо ингибрирующее действие,т.е. ускоряя или замедляя процесс)

4.влияние конц на скор хим р.

Закон действия масс скор хим р при данной темп пропорц-на произв конц реагирующих в-тв,возвед в степень,равной их коэф-там

7)Закон Вант-Гоффа При повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в 2-4раза.

8) Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временемА₂ + В₂ ⇄ 2AB

В состоянии равновесия скорости прямой и обратной реакции становятся равными.

Факторы влияющие на химическое равновесие:

1) температура При увеличении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической (поглощение) реакции, а при понижении в сторону экзотермической (выделение) реакции. 2) давление При увеличении давления химическое равновесие смещается в сторону меньшего объёма веществ, а при понижении в сторону большего объёма. Этот принцип действует только на газы, т.е. если в реакции участвуют твердые вещества, то они в расчет не берутся. 3) концентрация исходных веществ и продуктов реакции При увеличении концентрации одного из исходных веществ химическое равновесие смещается в сторону продуктов реакции, а при увеличении концентрации продуктов реакции-в сторону исходных веществ. Катализаторы не влияют на смещение химического равновесия!

9) Реакции, которые протекают только в одном направлении и завершаются полным превращением исходных реагирующих веществ в конечные вещества, называются необратимыми. Примером такой реакции может служить разложение хлората калия (бертолетовой соли) при нагревании: 2KClO ₃ = 2KCl + 3O ₂ ↑ Реакция прекратится тогда, когда весь хлорат калия превратится в хлорид калия и кислород Необратимыми называются такие реакции, при протекании которых:1) образующиеся продукты уходят из сферы реакции - выпадают в виде осадка, выделяются в виде газа ВаСl₂ + Н ₂SО ₄ = ВаSО₄↓ + 2НСl 2) образуется малодиссоциированное соединение, напри­мер вода: НСl + NаОН = Н₂О + NаСl 3) реакция сопровождается большим выделением энергии, например горение магния Mg + ¹/₂ О₂ = МgО, ∆H = -602,5 кДж / моль .Обратимыми называются такие реакции, которые одновременно протекают в двух взаимно противоположных направлениях.

вопрос 35 Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита. Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный[1]. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду. Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения алюминия, водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений[источник не указан 964 дня], диоксида марганца[2], пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование). Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации). Вопрос 36

Атмосферная коррозия, разрушение металлов под действием приземного слоя атмосферы. Скорость процесса зависит от климатических факторов (главным образом влажности и температуры воздуха. и концентрации примесей, загрязняющих атмосферу (оксиды серы, азота, выбросы химических производств и др.). Различают сухую, влажную и мокрую атмосферную коррозию Сухая атмосферная коррозия происходит при относительной влажности воздуха ниже некоторой критической ( < 70% для чистой атмосферы). При наличии в атмосфере примесей, способных образовывать гидраты с малым парциальным давлением водяных паров. Граница критической влажности смещается к более низким значениям.

Коррозия стали.

1рисунок.

2 рисунок 3 рисунок

вопрос 37 Электролиз расплавов При электролизе расплавов в процессе учавствуют только ионы вещества, которое подвергается электролизу. Например, если подвергнуть электролизу расплав поваренной соли (NaCl), то на аноде будет выделяться тот же газ - хлор, а вот на катоде вместо водорода будет восстанавливаться чистый металл - натрий (Na). Именно таком способом в промышленности получают металлический натрий и другие щелочные и щелочноземельные металлы. Таким же образом получают другие щелочные металлы (калий (K), литий (Li), кальций (Ca)), проводя ток через расплавы их солей. вопрос 38 В 1832 году Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит: m=kq=kIt если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I. Коэффициент пропорциональности ~k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества. [править] Второй закон Фарадея Электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты. Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы A иона к его валентности z. Поэтому электрохимический эквивалент k = (1/F)*(A/z) где ~F — постоянная Фарадея. Второй закон Фарадея записывается в следующем виде: ~m= (MI(Delta)t)/nF где ~M — молярная масса данного вещества, образовавшегося (однако не обязательно выделившегося — оно могло и вступить в какую-либо реакцию сразу после образования) в результате электролиза, г/моль; ~I — сила тока, пропущенного через вещество или смесь веществ (раствор, расплав), А; ~{\Delta}t — время, в течение которого проводился электролиз, с; ~F — постоянная Фарадея, Кл·моль−1; ~n — число участвующих в процессе электронов, которое при достаточно больших значениях силы тока равно абсолютной величине заряда иона (и его противоиона), принявшего непосредственное участие в электролизе (окисленного или восстановленного). Однако это не всегда так; например, при электролизе раствора соли меди(II) может образовываться не только свободная медь, но и ионы меди(I) (при небольшой силе тока). ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА Покрытие металлов слоем другого металла при помощи элек­тролиза (гальваностегия). Для предохранения металлов от окисления, а также для прида­ния изделиям прочности и лучшего внешнего вида их покрывают тонким слоем благородных металлов (золото, серебро) или малоокисляющимися металлами (хром, никель). Предмет, подлежащий гальваниче­скому покрытию, тщательно очищают, полируют и обезжиривают, после чего погружают в качестве катода в гальва­ническую ванну. Электролитом является раствор соли металла, которым осуще­ствляется покрытие. Анодом служит пла­стина из того же металла. На рис. 45 изображена ванна для никелирования. Электролитом служит водный раствор вещества, содержащего никель (напри­мер, сернокислый никель NiS04), катодом является предмет, подвергающийся покрытию. Величина тока, пропускаемого через ванну, должна соответствовать величине t покрываемой поверхности. Для равномерного покрытия предмета его поме­щают между двумя анодными пласти­нами. После покрытия предмет выни­мают из ванны, сушат и полируют. 2. Получение копий с предметов при помощи электролиза (гальвано­пластика). Для получения копий с металличе­ских предметов (монет, медалей, ба­рельефов и т. п.) делают слепки из ка­кого-нибудь пластичного материала (на­пример, воска). Для придания слепку электропроводимости его покрывают гра­фитовой пылью, погружают в ванну в качестве катода и получают на нем слой металла нужной толщины. Затем путем нагревания удаляют воск. Производство патефонных пластинок основано на применении гальванопластики (рис. 40). Восковая пластина с нанесенной на ней записью, опыленная для электропроводимости золотом, погружается в раствор медного купороса в качестве катода. Медный анод поддерживает концентрацию раствора постоянной. Полученный металлический рельефный негативный отпечаток служит для штам­пования из нагретой пластмассы большого числа патефонных пла­стинок. Гальванопластика применяется во многих отраслях промышленности, в том числе в полиграфии. Процесс гальванопластики был разработан в 5836 г. рус­ским академиком Борисом Семеновичем Якоби (1801—1874). Б. С. Якоби изве­стен своими многочисленными работами в области электротехники. Он является изобретателем первого электродвигателя с непосредственным вращением вала, коллектора для выпрямления тока, пишущих телеграфных аппаратов, а также первого в мире буквопечатающего телеграфного аппарата; им впервые (в 1838 г.) осуществлено движение лодки при помощи электрической энергии. Якоби созданы приборы для измерения электрического сопротивления, изго­товлен эталон сопротивления, сконструирован вольтметр. 3. Рафинирование (очистка) металлов. В электротехнике благодаря хорошей электропроводимости наиболее широкое применение как проводниковый материал имеет медь. Медные руды, кроме меди, содержат много приме­сей, таких, как, например, железо, сера, сурьма, мышь­як, висмут, свинец, фосфор и т. п. Процесс получения меди из руды заключается в сле­дующем. Руду измельчают и обжигают в особых печах, где некоторые примеси выгорают, а медь переходит в окись меди, которую снова плавят в печах вместе с углем. Про­исходит восстановительный процесс, и получают продукт, называемый черной медью, с содержанием меди 98—99%. Медь, идущая на нужды электротехники, должна быть наиболее чистой, так как всякие примеси уменьшают электропроводимость меди. Такая медь получается из черной меди путем рафинирования ее электрическим способом. Неочищенная медь подвешивается в качестве анода в ванну с раствором медного купороса (рис. 47). Катодом служит лист чистой меди. При пропускании через ванну электрического тока медь с анода переходит в раствор, а оттуда осаждается на катод. Электро­литическая медь содержит до 99,95% меди. Медь в электротехнике применяется для изготовлений голых к изолированных проводов, кабелей, обмоток электрических машин и трансформаторов, медных полос, лент, коллекторных пластин, деталей машин и аппаратов. Второе место после меди в электротехнике занимает алюми­ний. Сырьем для получения алюминия служат бокситы, состоя­щие из окиси алюминия (до 70%), окиси кремния и окиси железа. В результате обработки бокситов щелочью получается продукт, называемый глиноземом (Аl2O3). Глинозем с некоторыми добавлениями (для снижения темпе­ратуры плавления) загружается в огнеупорную печь, стенки и дно которой выложены угольными пластинами, соединенными с отри­цательным полюсом источника напряжения. Через крышку печи проходит угольный стержень, который служит анодом. Сначала опускают угольный анод, в результате чего возникает электриче­ская дуга, которая расплавляет глинозем. В дальнейшем проис­ходит электролиз расплавленной массы. Чистый алюминий скап­ливается на дне сосуда, откуда его выливают в формы. Процент­ное содержание алюминия в металле достигает 99,5%. Для полу­чения алюминия требуется большое количество электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строятся около больших гидро­электростанций с дешевой электроэнергией. Алюминий в электротехнике употребляется для изготовления проводов, кабелей, получения некоторых сплавов. 39 вопрос.

Электрохимическая защита

Электрохимическая защита – эффективный способ защиты готовых изделий от электрохимической коррозии. В некоторых случаях невозможно возобновить лакокрасочное покрытие или же защитный оберточный материал, тогда целесообразно использовать электрохимическую защиту. Покрытие подземного трубопровода или же днища морского суда очень трудоемко и дорого возобновлять, иногда просто невозможно. Электрохимическая защита надежно защищает изделие от коррозии, предупреждая разрушение подземных трубопроводов, днищ судов, различных резервуаров и т.п.

Применяется электрохимическая защита в тех случаях, когда потенциал свободной коррозии находится в области интенсивного растворения основного металла либо перепассивации. Т.е. когда идет интенсивное разрушение металлоконструкции.

Суть электрохимической защиты

К готовому металлическому изделию извне подключается постоянный ток (источник постоянного тока или протектор). Электрический ток на поверхности защищаемого изделия создает катодную поляризацию электродов микрогальванических пар. Результатом этого является то, что анодные участки на поверхности металла стают катодными. А вследствии воздействия коррозионной среды идет разрушение не металла конструкции, а анода.

В зависимости от того, в какую сторону (положительную или отрицательную) смещается потенциал металла, электрохимическую защиту подразделяют на анодную и катодную.

Катодная защита от коррозии

Катодная электрохимическая защита от коррозии применяется тогда, когда защищаемый металл не склонен к пассивации. Это один из основных видов защиты металлов от коррозии. Суть катодной защиты состоит в приложении к изделию внешнего тока от отрицательного полюса, который поляризует катодные участки коррозионных элементов, приближая значение потенциала к анодным. Положительный полюс источника тока присоединяется к аноду. При этом коррозия защищаемой конструкции почти сводится к нулю. Анод же постепенно разрушается и его необходимо периодически менять.

Существует несколько вариантов катодной защиты: поляризация от внешнего источника электрического тока; уменьшение скорости протекания катодного процесса (например, деаэрация электролита); контакт с металлом, у которого потенциал свободной коррозии в данной среде более электроотрицательный (так называемая, протекторная защита).

Поляризация от внешнего источника электрического тока используется очень часто для защиты сооружений, находящихся в почве, воде (днища судов и т.д.). Кроме того данный вид коррозионной защиты применяется для цинка, олова, алюминия и его сплавов, титана, меди и ее сплавов, свинца, а также высокохромистых, углеродистых, легированных (как низко так и высоколегированных) сталей.

Внешним источником тока служат станции катодной защиты, которые состоят из выпрямителя (преобразователь), токоподвода к защищаемому сооружению, анодных заземлителей, электрода сравнения и анодного кабеля.

Катодная защита применяется как самостоятельный, так и дополнительный вид коррозионной защиты.

Главным критерием, по которому можно судить о эффективности катодной защиты, является защитный потенциал. Защитным называется потенциал, при котором скорость коррозии металла в определенных условиях окружающей среды принимает самое низкое (на сколько это возможно) значение.

В использовании катодной защиты есть свои недостатки. Одним из них является опасность перезащиты. Перезащита наблюдается при большом смещении потенциала защищаемого объекта в отрицательную сторону. При этом выделяется. В результате – разрушение защитных покрытий, водородное охрупчивание металла, коррозионное растрескивание.

Протекторная защита (применение протектора)

Разновидностью катодной защиты является протекторная. При использовании протекторной защиты к защищаемому объекту подсоединяется металл с более электроотрицательным потенциалом. При этом идет разрушение не конструкции, а протектора. Со временем протектор корродирует и его необходимо заменять на новый.

Протекторная защита эффективна в случаях, когда между протектором и окружающей средой небольшое переходное сопротивление.

Каждый протектор имеет свой радиус защитного действия, который определяется максимально возможным расстоянием, на которое можно удалить протектор без потери защитного эффекта. Применяется протекторная защита чаще всего тогда, когда невозможно или трудно и дорого подвести к конструкции ток.

Протекторы используются для защиты сооружений в нейтральных средах (морская или речная вода, воздух, почва и др.).

Для изготовления протекторов используют такие металлы: магний, цинк, железо, алюминий. Чистые металлы не выполняют в полной мере своих защитных функций, поэтому при изготовлении протекторов их дополнительно легируют.

Анодная защита от коррозии

Анодную электрохимическую защиту применяют для конструкций, изготовленных из титана, низколегированных нержавеющих, углеродистых сталей, железистых высоколегированных сплавов, разнородных пассивирующихся металлов. Анодная защита применяется в хорошо электропроводных коррозионных средах.

При анодной защите потенциал защищаемого металла смещается в более положительную сторону до достижения пассивного устойчивого состояния системы. Достоинствами анодной электрохимической защиты является не только очень значительное замедление скорости коррозии, но и тот факт, что в производимый продукт и среду не попадают продукты коррозии.

Анодную защиту можно реализовать несколькими способами: сместив потенциал в положительную сторону при помощи источника внешнего электрического тока или введением в коррозионную среду окислителей (или элементов в сплав), которые повышают эффективность катодного процесса на поверхности металла.

Анодная защита с применением окислителей по защитному механизму схожа с анодной поляризацией.

Если использовать пассивирующие ингибиторы с окисляющими свойствами, то защищаемая поверхность переходит в пассивное состояние под действием возникшего тока. К ним относятся бихроматы, нитраты и др. Но они достаточно сильно загрязняют окружающую технологическую среду.

При введении в сплав добавок (в основном легирование благородным металлом) реакция восстановления деполяризаторов, протекающая на катоде, проходит с меньшим перенапряжением, чем на защищаемом металле.

Если через защищаемую конструкцию пропустить электрический ток, происходит смещение потенциала в положительную сторону.

Установка для анодной электрохимической защиты от коррозии состоит из источника внешнего тока, электрода сравнения, катода и самого защищаемого объекта.

Для того, чтоб узнать, возможно ли для определенного объекта применить анодную электрохимическую защиту, снимают анодные поляризационные кривые, при помощи которых можно определить потенциал коррозии исследуемой конструкции в определенной коррозионной среде, область устойчивой пассивности и плотность тока в этой области.

Для изготовления катодов используются металлы малорастворимые, такие, как высоколегированные нержавеющие стали, тантал, никель, свинец, платина.

Чтобы анодная электрохимическая защита в определенной среде была эффективна, необходимо использовать легкопассивируемые металлы и сплавы, электрод сравнения и катод должны все время находится в растворе, качественно выполнены соединительные элементы.

Вопрос 40 Строение атома В конце XIX - начале XX века физики доказали, что атом является сложной частицей и состоит из более простых (элементарных) частиц. Были обнаружены: * катодные лучи (английский физик Дж. Дж. Томсон, 1897 г.), частицы которых получили название электроны e− (несут единичный отрицательный заряд); * естественная радиоактивность элементов (французские ученые - радиохимики А. Беккерель и М. Склодовская-Кюри, физик Пьер Кюри, 1896 г.) и существование α-частиц (ядер гелия 4He2+); * наличие в центре атома положительно заряженного ядра (английский физик и радиохимик Э. Резерфорд, 1911 г.); * искусственное превращение одного элемента в другой, например азота в кислород (Э. Резерфорд, 1919 г.). Из ядра атома одного элемента (азота - в опыте Резерфорда) при соударении с α-частицей образовывалось ядро атома другого элемента (кислорода) и новая частица, несущая единичный положительный заряд и названная протоном (p+, ядро 1H) * наличие в ядре атома электронейтральных частиц - нейтронов n0 (английский физик Дж. Чедвик, 1932 г.). следы альфа-частиц в кислороде следы альфа-частиц в кислороде В результате проведенных исследований было установлено, что в атоме каждого элемента (кроме 1H) присутствуют протоны, нейтроны и электроны, причем протоны и нейтроны сосредоточены в ядре атома, а электроны - на его периферии (в электронной оболочке). Число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке атома и отвечает порядковому номеру этого элемента в Периодической системе. Электронная оболочка атома представляет собой сложную систему. Она делится на подоболочки с разной энергией (энергетические уровни); уровни, в свою очередь, подразделяются на подуровни, а подуровни включают атомные орбитали, которые могут различаться формой и размерами (обозначаются буквами s, p, d, f и др.). Протонно-нейтронная модель ядра 28 мая 1932 г. советский физик Д. Д. Иваненко опубликовал в «Nature» заметку, в которой высказал предположение, что нейтрон является наряду с протоном структурным элементом ядра. Он указал, что такая гипотеза решает проблему азотной катастрофы. В самом деле, по этой гипотезе ядро азота состоит из 14 частиц —7 протонов и 7 нейтронов и, таким образом, подчиняется статистике Бозе, как это было показано в 1930 г. Разетти из исследований рамановского спектра. В июне 1932 г. с большой статьей о протонно-нейтронной модели ядра выступил В. Гейзенберг. Однако протонно-нейтронная модель ядра была встречена большинством физиков скептически. Она, как казалось, противоречила испусканию электронов ядрами в р-распаде. Гейзенберг вспоминал в 1968 г., что за предположение об отсутствии электронов в ядре его «довольно сильно критиковали самые крупные физики». Ион справедливо заключал, что это показывает, «как на самом деле трудно отказаться от вещей, которые кажутся настолько очевидными, что принимаются априорно». В соответствии с терминологией Аристотеля очень трудно отказаться от «явного для нас» для «явного по природе». Идея о строении ядер только из тяжелых частиц с трудом принималась физиками. Мысль о том, что электронов внутри ядра нет, была высказана Дираком еще в 1930 г., но была законсервирована. Открытие нейтрона многими рассматривалось как несущественное — просто открыто сложное образование протона и электрона, так думал еще Резерфорд. Простую картину мира, в которой фундаментальными «кирпичиками мироздания» были протон и электрон, никто не хотел усложнять введением новых частиц. В сентябре 1933 г. в Ленинграде состоялась конференция по атомному ядру, в которой принимали участие и иностранные ученые, ф. Жолио (он тогда еще не носил двойной фамилии) сделал два доклада: «Нейтроны» и «Возникновение позитронов при материализации фотонов и превращение ядер». П. Дирак сделал доклад о теории позитрона; ф. Перрен — о моделях ядра. С докладом о модели ядра выступил и Д. Д. Иваненко. Он энергично защищал протонно-нейтронную модель, сформулировав основной тезис: в ядре имеются только тяжелые частицы. «Появление электронов, позитронов и пр., — говорил Иваненко, — следует трактовать как своего рода рождение частиц, по аналогии с излучением светового кванта, также не имевшего индивидуального существования до испускания из атома». Д.Д.Иваненко отверг идеи 1) сложной структуре нейтрона и протона. По его мнению, обе частицы «должны, по-видимому, обладать одинаковой, степенью элементарности» т. е. и нейтрон и протон, обе элементарные частицы, могут переходить друг в друга, испуская электрон или позитрон. В дальнейшем протон и нейтрон стали рассматриваться как два состояния одной частицы — нуклона, и идея Иваненко стала общепринятой. Вопрос 41 Квантовые характеристики электрона. Теория Бора приписывала четырем электронным оболочкам К, L, M и N квантовое число и, равное соответственно 1, 2, 3 и 4. Эти числа соответствуют повышающимся энергетическим уровням оболочек. Однако внимательное рассмотрение атомных спектров показывает, что линии, обусловленные переходами между такими квантовыми энергетическими уровнями, на самом деле расщеплены на более тонкие линии. Это указывает, что электронные оболочки в действительности расщеплены на подоболочки, каждая со своим собственным квантовым энергетическим уровнем. Электронные подоболочки получили обозначения по типам соответствующих им линий в атомных спектрах, а именно: s-подоболочка названа по «резкой» (sharp) s-линии р-подоболочка названа по «главной» (principal) р-линии d-подоболочка названа по «диффузной» (diffuse) d-линии f-подоболочка названа по «фундаментальной» (fundamental) f-линии s-Подоболочка состоит из одной s-орбитали. р-Подоболочка состоит из трех р-орбиталей (см. рис. 1.18), а d-подоболочка-из пяти d-орбиталей. Линии, обусловленные переходами между этими подоболочками, испытывают дальнейшее расщепление, если атомы элементов помещены во внешнее магнитное поле. Это расщепление называется эффектом Зеемана. Экспериментально установлено, что указанное расщепление возможно только для р-, d- и f-подоболочек. Каждый энергетический уровень, на который они расщепляются в магнитном поле, соответствует одной орбитали в подоболочке. Магнитное поле не оказывает влияния на s-подоболочку, так как она состоит всего из одной s-орбитали сферической формы. В отсутствие магнитного поля все орбитали одной подоболочки имеют одинаковую энергию. Орбитали, имеющие одинаковую энергию, называются вырожденными. Атомные спектры элементов при определенных условиях обнаруживают расщепление, обусловленное наличием у электрона особого свойства -спина, которое можно представить себе как вращение электрона вокруг собственной оси. По направлению это вращение может быть правосторонним (по часовой стрелке) либо левосторонним (против часовой стрелки). Таким образом, энергетический уровень электрона в атоме определяется следующими четырьмя характеристиками: оболочкой, подоболочкой, орбиталъю и спином. Каждой из этих характеристик сопоставляется определенное квантовое число. Четыре квантовых числа. Главное квантовое число (и). Это квантовое число характеризует оболочку, в которой находится электрон. Оно может принимать значения Чем больше значение и, тем выше энергетический уровень оболочки. Вспомогательное (орбитальное) квантовое число (l). Это квантовое число характеризует подоболочку, на которой находится электрон. Оно может принимать значения l = 0, 1, ...,n- 1 где n-главное квантовое число. В подоболочке с орбитальным квантовым числом / содержится 21 + 1 орбиталей. Например, На рис. 1.21 показано относительное расположение энергетических уровней всех s-, р- и d-подоболочек, принадлежащих первым четырем электронным оболочкам. Важно обратить внимание на особенность 48-подоболочки: ее энергетический уровень располагается ниже уровня 3<1-под обол очки. Магнитное квантовое число (т). Как было указано выше, все орбитали одной подоболочки в обычных условиях имеют вырожденные (одинаковые) значения энергии. Однако под влиянием внешнего магнитного поля орбитальные энергии становятся дискретными, или квантовыми. Спиновое квантовое число (s). Спиновое квантовое число электрона может принимать только одно из двух значений: + 1I1 либо —1I2. Возможные значения четырех квантовых чисел для всех электронов, которые могут располагаться на первых трех оболочках, приведены в табл. 1.5. Следует отметить, что каждый электрон имеет свой индивидуальный набор квантовых чисел, которым он отличается от всех других электронов данного атома. Вопрос 42 В многоэлектронных атомах, как и в атоме водорода, состояние каждого электрона можно характеризовать квантовыми числами. Межэлектронное отталкивание приводит к тому, что энергия электронов, имеющих одно и то же значение n, но разные значения l, становится различной. Последовательность заполнения е подуровней определяется принципом наименьшей энергии, принципом Паули и правилом Хунда. Принцип наименьшей энергии: заполнение электронами АО происходит в порядке возрастания их энергии. Установлена энергетическая диаграмма для различных АО в много-е нейтральных атомов, находящихся в основном состоянии(с наименьшей энергией). Правило Клечковского: энергия АО возрастает в соотв. с увеличением n+l. При одинаковом значении суммы энергия меньше у АО с меньшим значе