Курс лекций по химии для студентов i-го курса железнодорожных специальностей всех форм обучения Самара 2005 icon

Курс лекций по химии для студентов i-го курса железнодорожных специальностей всех форм обучения Самара 2005


2 чел. помогло.
Смотрите также:
Курс лекций для студентов 1 курса всех форм обучения специальностей 030504...
Курс лекций по отечественной истории для студентов заочной формы обучения...
Курс лекций для студентов специальностей 060800, 060500 всех форм обучения Бийск...
Концепция и анализ денежных потоков курс лекций для студентов экономических специальностей...
Методические указания и контрольные задания для студентов 1 курса железнодорожных специальностей...
Курс лекций предназначен для студентов всех форм обучения по специальности 092108, 092...
Курс лекций для студентов всех форм обучения Махачкала 2008...
Методические указания к лабораторной работе №76 по физике для студентов всех специальностей и...
Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения всех...
Методические указания к изучению курса «Политология» для студентов всех специальностей и всех...
Учебно-методическое пособие для студентов всех специальностей и всех форм обучения www...
Методические указания по выполнению лабораторной работы №7 для студентов 1-го курса дневной и...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
вернуться в начало
скачать

 

или в виде сокращенной записи: [Ar] 3d14s2

 

Электронная формула в виде квантовых ячеек:

 

21Sc [Ar]



 

Скандий – d- элемент. Электронное строение атома заканчивается s- электронами, поэтому элемент будет проявлять металлические свойства.

Формула высшего оксида – Sc2O3, гидроксида – Sc(OH)3 обладают слабыми основными свойствами. Соединений с водородом не образует.

 

b)     Порядковый номер 34 имеет селен Se. Элемент находится в IV периоде, значит в атоме имеется 4 энергетических уровня. Он находится в главной подгруппе VI группы; его валентные электроны распределены на 4s и 4p-подуровнях.

Электронная формула селена:

 

34Se     1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p4

 

Внешний уровень в виде квантовых ячеек имеет вид:

 



 

Атом селена имеет 6 валентных электронов; поэтому высшая валентность равна 6, что соответствует номеру группы.

Селен - p- элемент, поэтому будет проявлять свойства неметалла.

Высший оксид SeO3, его гидроксид H2SeO4 и газообразное водородное соединение H2Se имеют кислотный характер.


Лекция №5.

^ ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ

 

Химическая связь - это взаимодействие двух атомов, осуществляемое путем обмена электронами. При образовании химической связи атомы стремятся приобрести устойчивую восьмиэлектронную (или двухэлектронную) внешнюю оболочку, соответствующую строению атома ближайшего инертного газа. Различают следующие виды химической связи: ковалентная (полярная и неполярная; обменная и донорно-акцепторная), ионная, водородная и металлическая.

 

 
^
4.1. КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ

 

Осуществляется за счет электронной пары, принадлежащей обоим атомам. Различают обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи.

 

1)     ^ Обменный механизм. Каждый атом дает по одному неспаренному электрону в общую электронную пару:

 

H + H H : H

 







 

2)     ^ Донорно-акцепторный механизм. Один атом (донор) предоставляет электронную пару, а другой атом (акцептор) предоставляет для этой пары свободную орбиталь;

 







 

Два атома могут обобществлять неcколько пар электронов. В этом случае говорят о кратных связях:

 







(или NN) – тройная связь

 

Если электронная плотность расположена симметрично между атомами, ковалентная связь называется неполярной.

Если электронная плотность смещена в сторону одного из атомов, то ковалентная связь называется полярной.

Полярность связи тем больше, чем больше разность электроотрицательностей атомов.

 

Электроотрицательность - это способность атома притягивать электронную плотность от других атомов. Самый электроотрицательный элемент - фтор, самый электроположительный - франций. 

^
4.2. ИОННАЯ СВЯЗЬ

 

Ионы - это заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или присоединения электронов.

 







(фторид натрия состоит из ионов натрия Na+ и фторид-ионов F-)

 

Если разность электроотрицательностей атомов велика, то электронная пара, осуществляющая связь, переходит к одному из атомов, и оба атома превращаются в ионы.

Химическая связь между ионами, осуществляемая за счет электростатического притяжения, называется ионной связью.

 

 
^

4.3. ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ


 

Водородная связь - зто связь между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом другой молекулы. Водородная связь имеет частично электростатический, частично донорно-акцепторный характер.

 



 

Водородная связь изображена точками

 

Наличие водородных связей объясняет высокие температуры кипения воды, спиртов, карбоновых кислот.


^ 4.4. МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

 

Валентные электроны металлов достаточно слабо связаны со своими ядрами и могут легко отрываться от них. Поэтому металл содержит ряд положительных ионов, расположенных в определенных положениях кристаллической решетки, и большое количество электронов, свободно перемещающихся по всему кристаллу. Электроны в металле осуществляют связь между всеми атомами металла.

 

^
4.5. ГИБРИДИЗАЦИЯ ОРБИТАЛЕЙ

 

Гибридизация орбиталей - это изменение формы некоторых орбиталей при образовании ковалентной связи для достижения более эффективного перекрывания орбиталей.

 
A        

sp3- Гибридизация. Одна s- орбиталь и три p- орбитали превращаются в четыре одинаковые "гибридные" орбитали, угол между осями которых равен 10928'.

 



––



 

Молекулы, в которых осуществляется sp3- гибридизация, имеют тетраэдрическую геометрию (CH4, NH3).

 
B       
sp2- Гибридизация. Одна s- орбиталь и две p- орбитали превращаются в три одинаковые "гибридные" орбитали, угол между осями которых равен 120.

 



––



 

Если связь образуется при перекрывании орбиталей по линии, соединяющей ядра атомов, она называется - связью. Если орбитали перекрываются вне линии, соединяющей ядра, то образуется - связь. Три sp2- орбитали могут образовывать три - связи (BF3, AlCl3). Еще одна связь (- связь) может образоваться, если на p- орбитали, не участвующей в гибридизации, находится электрон (этилен C2H4).

Молекулы, в которых осуществляется sp2- гибридизация, имеют плоскую геометрию.

 
^ C       
sp- Гибридизация. Одна s- орбиталь и одна p- орбиталь превращаются в две одинаковые "гибридные" орбитали, угол между осями которых равен 180.

 







 

Две sp- орбитали могут образовывать две - связи (BeH2, ZnCl2). Еще две - связи могут образоваться, если на двух p- орбиталях, не участвующих в гибридизации, находятся электроны (ацетилен C2H2).

Молекулы, в которых осуществляется sp- гибридизация, имеют линейную геометрию


 


 


Лекция № 6.

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

^

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ



Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ:

 

V = С2 – С1t2 - t1= С / t)

 

где С1 и С2 - молярные концентрации веществ в моменты времени t1 и t2 соответственно (знак (+) – если скорость определяется по продукту реакции, знак (–) – по исходному веществу).

 

Реакции происходят при столкновении молекул реагирующих веществ. Ее скорость определяется количеством столкновений и вероятностью того, что они приведут к превращению. Число столкновений определяется концентрациями реагирующих веществ, а вероятность реакции - энергией сталкивающихся молекул.

 
^

Факторы, влияющие на скорость химических реакций.


 

1.      Природа реагирующих веществ. Большую роль играет характер химических связей и строение молекул реагентов. Реакции протекают в направлении разрушения менее прочных связей и образования веществ с более прочными связями. Так, для разрыва связей в молекулах H2 и N2 требуются высокие энергии; такие молекулы мало реакционноспособны. Для разрыва связей в сильнополярных молекулах (HCl, H2O) требуется меньше энергии, и скорость реакции значительно выше. Реакции между ионами в растворах электролитов протекают практически мгновенно.

 

Примеры


 

Фтор с водородом реагирует со взрывом при комнатной температуре, бром с водородом взаимодействует медленно и при нагревании.

Оксид кальция вступает в реакцию с водой энергично, с выделением тепла; оксид меди - не реагирует.

 

2.      Концентрация. С увеличением концентрации (числа частиц в единице объема) чаще происходят столкновения молекул реагирующих веществ - скорость реакции возрастает.

 
^

Закон действующих масс (К. Гульдберг, П.Вааге, 1867г.)


 

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.


aA + bB  cC + dD

Скорость прямой реакции:


V = k • [A]a • [B]b

 

Константа скорости реакции k зависит от природы реагирующих веществ, температуры и катализатора, но не зависит от значения концентраций реагентов.

Физический смысл константы скорости заключается в том, что она равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ.

Для гетерогенных реакций концентрация твердой фазы в выражение скорости реакции не входит.

 

3.      Температура. При повышении температуры на каждые 10C скорость реакции возрастает в 2-4 раза (Правило Вант-Гоффа). При увеличении температуры от t1 до t2 изменение скорости реакции можно рассчитать по формуле:

 

 

 

 

(t2 - t1) / 10

Vt2 / Vt1

= 

 

 

(где Vt2 и Vt1 - скорости реакции при температурах t2 и t1 соответственно; - температурный коэффициент данной реакции).

Правило Вант-Гоффа применимо только в узком интервале температур. Более точным является уравнение Аррениуса:

 

k = A • e –Ea/RT

где

A - постоянная, зависящая от природы реагирующих веществ;

R - универсальная газовая постоянная [8,314 Дж/(моль • К) = 0,082 л •  атм/(моль • К)];

Ea - энергия активации, т.е. энергия, которой должны обладать сталкивающиеся молекулы, чтобы столкновение привело к химическому превращению.

 

Энергетическая диаграмма химической реакции.

 





Экзотермическая реакция

Эндотермическая реакция

 

А - реагенты, В - активированный комплекс (переходное состояние), С - продукты.

Чем больше энергия активации Ea, тем сильнее возрастает скорость реакции при увеличении температуры.

 

4.      Поверхность соприкосновения реагирующих веществ. Для гетерогенных систем (когда вещества находятся в разных агрегатных состояниях), чем больше поверхность соприкосновения, тем быстрее протекает реакция. Поверхность твердых веществ может быть увеличена путем их измельчения, а для растворимых веществ - путем их растворения.

 

5.      Катализ. Вещества, которые участвуют в реакциях и увеличивают ее скорость, оставаясь к концу реакции неизменными, называются катализаторами. Механизм действия катализаторов связан с уменьшением энергии активации реакции за счет образования промежуточных соединений. При гомогенном катализе реагенты и катализатор составляют одну фазу (находятся в одном агрегатном состоянии), при гетерогенном катализе - разные фазы (находятся в различных агрегатных состояниях). Резко замедлить протекание нежелательных химических процессов в ряде случаев можно добавляя в реакционную среду ингибиторы (явление "отрицательного катализа").

 

 
^

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ


 

Обратимые реакции - химические реакции, протекающие одновременно в двух противоположных направлениях.

 



 

 

^ Химическое равновесие - состояние системы, в котором скорость прямой реакции (V1) равна скорости обратной реакции (V2). При химическом равновесии концентрации веществ остаются неизменными. Химическое равновесие имеет динамический характер: прямая и обратная реакции при равновесии не прекращаются.

Состояние химического равновесия количественно характеризуется константой равновесия, представляющей собой отношение констант прямой (K1) и обратной (K2) реакций.

Для реакции mA + nB  pC + dD константа равновесия равна

 

K = K1 / K2 = ([C]p • [D]d) / ([A]m • [B]n)

 

Константа равновесия зависит от температуры и природы реагирующих веществ. Чем больше константа равновесия, тем больше равновесие сдвинуто в сторону образования продуктов прямой реакции.

 
^

Способы смещения равновесия


 

Принцип Ле-Шателье. Если на систему, находящуюся в равновесии, производится внешнее воздействие (изменяются концентрация, температура, давление), то оно благоприятствует протеканию той из двух противоположных реакций, которая ослабляет это воздействие

 

 

V1

 

A + Б



В

 

V2

 

 

1.      Давление. Увеличение давления (для газов) смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к уменьшению объема (т.е. к образованию меньшего числа молекул).

 

 

V1

 

 

A + Б



В

; увеличение P приводит к V1 > V2

 

V2

 

 

2

 

1

 

 

2.      Увеличение температуры смещает положение равновесия в сторону эндотермической реакции (т.е. в сторону реакции, протекающей с поглощением теплоты)

 

 

V1

 

A + Б



В + Q, то увеличение tC приводит к V2 > V1

 

V2

 

 

 

V1

 

A + Б



В - Q, то увеличение tC приводит к V1 > V2

 

V2

 




оставить комментарий
страница2/12
Дата12.10.2011
Размер0,91 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
плохо
  1
средне
  1
отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх