2. Металлическая связь. Кластеры.

Металлическая связь – такая связь, при которой валентные электроны, осуществляющие хим. связь, принадлежат не двум или нескольким определенным атомам, а всему кристаллу металла. При этом валентные электроны способны свободно перемещаться по всему объему металла. Совокупность «свободных » электронов в металле – электронный газ.

Все металлы в тв состоянии имеют металлическую кристаллическую решетку. При ее образовании атомы сближаются до такой степени, что их вакантные орбитали начинают перекрываться. Валентный электрон при этом может относительно свободно перемещаться с орбитали своего атома на свободную и близкую по энергии орбиталь соседних атомов.

Металлическая связь характеризуется ненаправленностью. Это означает что в кристалле невозможно выделить пару атомов, связанных только друг с другом. Каждый атом в равной мере связан со всеми своими соседями по узлам кристаллической решетки. Вторая характеристика - ненасыщенность . Понятие валентности по отношению к металлам в простых в-вах неприменимо. Металлическая связь определяет физичесаие св-ва металлов: электропроводность, теплопроводность, пластичность, металлический блеск. Энергией металлической кристаллической решетки называют то количество энергии корое необходимо затратить на разрушение кристалла, содержащего 1 моль атомов данного металла.

Кластерные соединения. для d-элементов характерны соединения, в которых содержатся группировки из двух и большего числа непосредственно связанных друг с другом d-элементов. Такие группировки называются кластерами (от анг cluster грцппировка, гроздь, рой). Кластерные соединения делятся на 1) низшие галогениды и оксиды; 2) многоядерные карбониллы. Кластеры первого типа в основном образуются 4d- и 5d-элементами V-VII группы. (Nb и Ta, Mo и W, Tc и Re). Среди галогенидов найдены двух, трех и шестиядерные кластеры. Примером шестиядерного (октаэдрического ) кластерного соединения является дихлорид молибдена MoCl2(по даннным рентгеноструктурного анализа MoCl2 отвечает формула [Mo6Cl8]Cl4)

К двухядерным кластерам относятся ионы [Mo2Cl8]4- и [Re2X8]2- (X= Cl, Br, SCN). В кластерных галогенидах атомы d-эелемента используют в образовании связи М-М и М-Наl все свои валентные электроны независимо от степени окисления. Т.о. стремление к использованию всех своих валентных электронов на образование химических связей у 4d- и 5d-элементов осуществляется либо за счет образования соединений, в которых они проявляют высшую степень окисления, либо за счет образования кластерных соеднинений. Следовательно переход от метла к галогениду (или оксиду ) не обязательно связан с разрушением всех связей между атомами металла и полной заменой их на связи металл-галоген.

3. Типы растворов. Способы выражения концентрации. Идеальные и неидеальные растворы. Коллигативные св-ва растворов. Законы Генри, Рауля, Вант-Гоффа.

Растворы – это гомогенные (однофазные) системы переменного состава, состоящие из двух или более веществ (компонентов). По характеру агрегатного состояния растворы мо-гут быть газообразными, жидкими и твердыми. Обычно компонент, который в данных услови-ях находится в том же агрегатном состоянии, что и образующийся раствор, считают раство-рителем, остальные составляющие раствора – растворенными веществами. В случае одинако-вого агрегатного состояния компонентов рас-творителем считают тот компонент, который преобладает в растворе.

В зависимости от размеров частиц растворы делятся на истинные и коллоидные. В истин-ных растворах (часто называемых просто рас-творами) растворенное вещество диспергиро-вано до атомного или молекулярного уровня, частицы растворенного вещества не видимы ни визуально, ни под микроскопом, свободно пе-редвигаются в среде растворителя. Истинные растворы – термодинамически устойчивые сис-темы, неограниченно стабильные во времени. Коллоидные растворы - дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — взвесями. В них дисперсные частицы не выпадают в осадок за счёт броуновского движения.

Коцентрированный р-р (содержащий относительно большое к-во растворенного вещ-ва); 2.Разбавленный р-р (содержание растворенного в-ва мало по сравнению с массой растворителя).

Способы выражения концентрации растворов:

Массовая доля - отношение массы данного компонента, содержащегося в системе(р-ре), к общей массе. Объемная доля - отношение объема компонента к общему объему. Мольная доля - отношение кол-ва в-ва компонента к сумме кол-в всех в-в в сис-ме. Массовая концентрация - отношение массы компонента к объему сис-мы. Молярная конц - отношение кол-ва раств.вещ-ва к объему р-ра. Нормальная конц - отношение кол-ва эквивалентов раств.вещ-ва к объему р-ра. . Моляльность - кол-во раств.вещ-ва в молях, приходящееся на 1 кг р-ля в данном р-ре.равно отношению кол-ву молей раств в-ва к массе р-ля. Титр – масса вещества в граммах, содержащегося в 1 см³ или 1 мл р-ра. (плотность это отношение массы раствора к его объему). Растворимость вещества измеряется содержанием вещества в его насыщенном растворе. Обычно растворимость твердых веществ и жидкостей выражается значением коэффициента растворимости то есть массой вещества растворяющегося при данных условиях в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора.

Идеальные растворы – смеси, процесс образования которых не сопровождается тепловыми или объемными эффектами, т е ∆Н=0 и ∆V=0. Св-ва идеальных растворов не зависят от природы расвторенного вещества, а определяются лишь его концентрацией.

Закон Генри: растворимость газа при постоянной температуре пропорциональна его давлению. (закон справедлив лишь для сравнительно разбавленных растворов, при невысоких давлениях и в отсутствие хим вз-я между молекулами раств. Газа и растворителем). Давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре. Законы Рауля: первый закон Рауля: ∆р=(in)/n+N, парциальное давление над раствором прямо пропорционально моль-ной доле растворенного вещества. (Если в воде растворить некоторое количество вещества , то есть уменьшить конц. воды ,то как следствие длч увеличения концентрации воды начнется конденсация пара => новое равновесие устано-вится при более низком давлении насыщенного пара)Относительное понижение упругости пара над раствором равно мольной доле растворен-ного вещества. Это закон Рауля для нелетучего растворенного компонента. Из этого закона можно вывести два следствия, которые в объе-диненном виде формируются как второй закон Рауля. Второй закон Рауля – понижение температуры кипения и повышение температуры замерзания раствора прямо пропорционально моляльной концентрации раствора. Растворы, имеющие равные осмтические давления называют изотоническими. Закон Вант-Гоффа : осмотическое давление разбавленного раствора численно равно тому давлению, которое производило бы данное количесвто растворенного вещества, занимая в виде газа при данной температуре объем, равный объему раствора. πV=nRT, π-осмотическое давление, V- объем раствора, n- число молей растворенного вещества, T – абсолютная температура, R- газовая постоянная. В другом виде π=сRT, (с- концентрация), π =iC_mRT Осмос – самопроизвольная диффузия молекул р-ля сквозь мембрану с избирательной проницаемостью.

Коллигативные св-ва раствора – это те св-ва растворов которые зависят только от концентрации (т е не зависят от природы раств в-ва) π, ∆р, ∆Т_замерз, ∆Т_кип и т.д.

БИЛЕТ 4

1. Понятие о квантовой механике. Квантовый характер излучения и поглощения энергии. Уравнение Планка. Атомные спектры как характеристики энергетических уровней электронов. Корпускулярно-волновая природа электрона. Уравнение де Бройля.

Квантовая механика – раздел теоретической физики, описывающий квантовые системы и законы их движения. Поглощение или испускание энергии может осуществляться только строго определенными дискретными порциями – квантами. Любое излучение состоит из дискретных частиц квантов излучения – фотонов – постулат Эйнштейна.

Гипотеза Л. Де Бройля – каждой частице с определенным импульсом соответствует волновой процесс с длиной волны λ = h/mυ, где h – постоянная Планка.

Основные идеи квантовой механики:

1) Атомы или молекулы испускают или поглощают электромагнитное излучение при изменении своего энергетического состояния.

Е = hν = hc/λ

2) Атомы или молекулы могут существовать только в определенных энергетических состояниях. Когда атом или молекула изменяет свое энергетическое состояние, они должны испустить или поглотить такое количество энергии, чтобы можно было перейти в новое энергетическое состояние («условие квантования»).

3) Энергетическое состояние атома или молекулы может быть описано при помощи определенного набора параметров, называемых квантовыми числами.

Распределение электронов в многоэлектронных атомах основано на трех положениях: принципе минимума энергии, принципе Паули, правиле Хунда.

Атомный спектр- в физике, совокупность всех значений какой-либо физической величины, характеризующей систему или процесс. Чаще всего пользуются понятиями частотного спектра колебаний (в частности, электромагнитных и акустических), спектра энергий, импульсов и масс частиц (см. Спектроскопия, Масс-спектрометрия). Спектр может быть непрерывным и дискретным. Также различают спектр поглощения и спектр испускания.

Согласно волновой теории, ē является и частицей и волной, т.е. имеет двойственную природу: *корпускулярные свойства ē выражаются в его способности проявлять свое действие только как целого;*волновые свойства проявляются в его движении, а также в явлениях дифракции и интерференции.

ē как бы размазан вокруг ядра по сфере, удаленной от ядра на некоторое расстояние, таким образом, вместо стационарных орбит по Бору, ядро атома окружено пульсирующим электронным облаком. Область пространства вокруг ядра, занимаемая электронаи получила название - атомная орбиталь, выражающая форму электронного облака.