Задача на границах периодической системы 4 Задача кот шредингера и химия 5 icon

Задача на границах периодической системы 4 Задача кот шредингера и химия 5


Смотрите также:
Курс IV семестр 7, 8 лекции 50 часов Экзамен 8 семестр семинары 50 часов Зачет нет...
Задача для системы обыкновенных дифференциальных уравнений (оду)...
Тема Основные классы экстремальных задач...
Решение обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных в химии и...
Идентификация систем управления и планирование...
Самостоятельная работа Кредитная стоимость 10 Лекции 36 Число недель 18...
1 семестр. Геометрические и аналитические методы...
Сценарий внеклассного мероприятия «химия в быту»...
Задача 30
Задача 1
Перед учителями русского языка эстонских школ поставлена весьма серьёзная задача-свободно...
Системы управления и информационные технологии. 2007, №2. 1(28),С. 188-192...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9
скачать


39-я Международная Химическая Олимпиада

Химия: искусство, наука, забава



Тренировочные задачи
(Теоретический тур)



15-24 июля 2007 г.

Москва, Россия


СОДЕРЖАНИЕ




Задача 1. НА ГРАНИЦАХ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 4

Задача 2. КОТ ШРЕДИНГЕРА И ХИМИЯ 5

Задача 3. КВАНТОВАЯ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ 8

Задача 4. КВАНТОВАЯ ХИМИЯ ЗРЕНИЯ 9

Задача 5. НАНОЧАСТИЦЫ И НАНОФАЗЫ 10

Задача 6. В КАКУЮ СТОРОНУ ИДЕТ ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ? 12

Задача 7. ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ 13

Задача 8. ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ МЕНДЕЛЕЕВ – ЧТО КРОМЕ
^ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА? 14

Задача 9. КИНЕТИКА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ 16

Задача 10. АСИММЕТРИЧЕСКИЙ АВТОКАТАЛИЗ – УСИЛЕНИЕ ХИРАЛЬНОЙ АСИММЕТРИИ 18

Задача 11. РАДИОУГЛЕРОДНЫЙ АНАЛИЗ 19

Задача 12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА 21

Задача 13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРЫ 23

Задача 14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИЯ 25

Задача 15. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ФОСФАТЫ: ОТ РАСТВОРОВ К КРИСТАЛЛАМ 26

Задача 16. ФРУКТЫ, ОВОЩИ И АТОМЫ 29

Задача 17. КОБАЛЬТ – ХАМЕЛЕОН 33

Задача 18. ФОРМОЗНАЯ РЕАКЦИЯ 36

Задача 19. АНАЛОГИИ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ 39

Задача 20. КЕТО-ЕНОЛЬНАЯ ТАУТОМЕРИЯ 41

Задача 21.НЕОБЫЧНЫЕ ПУТИ ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ: АЛЬФА-ОКИСЛЕНИЕ 43

Задача 22. НЕОБЫЧНЫЕ ПУТИ ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ: ОМЕГА- И (ОМЕГА-1)-ОКИСЛЕНИЕ 46

Задача 23. НЕОБЫЧНЫЕ ПУТИ ОКИСЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ: ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ 48

Задача 24. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ПЕПТИДЫ И ПУТИ ИХ МЕТАБОЛИЗМА 51

Задача 25. РАДИКАЛЬНАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ 54

57

Задача 26. ИОННАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ 57

Задача 27. СОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ 60

Задача 28. ТУННЕЛИРОВАНИЕ В ХИМИИ 63


^

Задача 1. НА ГРАНИЦАХ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ






Первая периодическая система элементов была предложена в 1869 году русским химиком Д.И.Менделеевым, который расположил все известные в то время химические элементы в порядке увеличения их атомной массы. В 1871 году Менделеев опубликовал в “Журнале Русского Химического Общества” статью под названием “Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов”. В этой статье были подробно описаны свойства трех неизвестных элементов, которые Д.И. Менделеев назвал экабор (эка на санскрите означает «одно и то же»), экаалюминий и экасилиций. Все эти элементы были открыты в течение последующих 15 лет.


1. Как сейчас называются элементы, предсказанные Менделеевым? Примечательно, что их названия имеют географическое происхождение.


В первой периодической таблице было всего 66 элементов, три из которых еще не были открыты. В современной Периодической системе насчитывается 118 элементов. Последний из них, 118-й, был открыт в 2005 году в результате совместной работы Объединенного Института Ядерных Исследований (Россия) и Ливерморской Национальной Лаборатории (США). При столкновении ядер кальция-48 с мишенью, содержащей ядра калифорния-249, были зарегистрированы три цепочки -распадов, начинающиеся с атомов 118-го элемента с массовым числом 294.


2. Напишите уравнения ядерных реакций синтеза и -распада ядер 118-го элемента.


3. К какой группе Периодической системы принадлежит 118-ый элемент? Напишите его электронную конфигурацию относительно ближайшего инертного газа в обозначениях spdf.


4. Экстраполируя свойства групповых аналогов 118-ого элемента, предскажите его: а) температуру плавления; б) температуру кипения, в) атомный радиус, г) первый потенциал ионизации, д) формулу высшего оксида.


^

Задача 2. КОТ ШРЕДИНГЕРА И ХИМИЯ



Многие химические явления могут быть объяснены с помощью физических теорий. Основной теорией химии является квантовая механика, дающая строгое объяснение наблюдающейся химической периодичности. Одним из краеугольных камней квантовой механики является принцип суперпозиции:


Если квантовая система может находиться в состояниях 1 и 2, описываемых соответственно волновыми функциями 1 и 2, то она может находиться и в смешанном состоянии, описываемом волновой функцией

= с11 + с22,

где коэффициенты c1 и c2 характеризуют вклады чистых состояний 1 и 2 в смешанное”.


Сумма или разность волновых функций, взятых с определенными коэффициентами, называется суперпозицией (линейной комбинацией) этих функций.


В смешанном состоянии квантовая система существует в обоих чистых состояниях одновременно. Измерение, проводимое над системой, находящейся в смешанном состоянии, переводит ее в одно из чистых. Нельзя предсказать, в какое именно состояние перейдет система, это вероятностный процесс. Вероятность обнаружить систему в данном чистом состоянии пропорциональна квадрату модуля соответствующего коэффициента:

p1 ~ |c1|2, p2 ~ |c2|2.

Естественно, вероятность обнаружить систему после измерения в каком-либо чистом состоянии равна единице:

p1 + p2 = 1.


Принцип суперпозиции применим только к квантовым системам и перестает выполняться при переходе к макроскопическим телам. Чтобы проиллюстрировать это, Э. Шредингер предложил следующий мысленный эксперимент. Представим себе счетчик Гейгера, который регистрирует влетающие в него электроны. Счетчик подключен к устройству, которое при срабатывании счетчика разбивает ампулу с ядом. Рядом с ампулой находится кот. Если частица влетает в счетчик, кот погибает. Но если в счетчик не попадают электроны, и он находится в смешанном состоянии между срабатыванием и несрабатыванием, то состояние кошки можно описать суперпозицией чистых состояний “кот мертв” и ”кот жив”. Очевидно, что это абсурд: кот может быть либо жив, либо мертв.


В химии принцип суперпозиции используется в теории гибридизации, теории резонанса и теории молекулярных орбиталей.


^ Принцип суперпозиции в теории гибридизации

1. Гибридная орбиталь sp3 является линейной комбинацией одной s и трех
p-орбиталей:

.

а) Если предположить, что все орбитали вносят одинаковый вклад в гибридную, каковы абсолютные значения коэффициентов c1c4?

б) Аналогичный вопрос – для sp2-гибридной орбитали.


Принцип суперпозиции в теории молекулярных орбиталей

2. Молекулярная орбиталь основного состояния молекулы H2+ имеет вид:

,

где a и b обозначают атомы водорода. Какова вероятность найти электрон на 1s-орбитали атома a?


Принцип суперпозиции в теории резонанса

3. Ковалентные связи имеют частично ионный характер. Так, волновую функцию галогеноводородов можно представить как линейную комбинацию волновых функций ковалентного (H:Hal) и ионного (H+Hal) состояний:

HHal = сковH:Hal + сионH+Hal

В своей знаменитой книге “Природа химической связи” Л. Полинг утверждал, что связь в молекуле HCl на 17% имеет ионный характер. Найдите абсолютные значения коэффициентов cков и cион для HCl.


4. Одна из волновых функций бензола может быть представлена линейной комбинацией волновых функций, соответствующих двум кекулевским и трем дьюаровским структурам:





Каков полный вклад кекулевских структур в электронное состояние бензола?


В химических реакциях структура молекулы меняется со временем, и электронное строение изменяется вместе с ней. В некоторых случаях структура молекулы может быть представлена суперпозицией начального и конечного состояния с зависящими от времени коэффициентами.


Предположим, что молекула осциллирует с частотой  между двумя чистыми состояниями, одному из которых соответствует волновая функция 1, а другому – волновая функция 2. В начальный момент времени (t = 0) молекула находится в чистом состоянии 1, а после половины периода колебаний (t = /) – в чистом состоянии 2.


5. Найдите зависящие от времени коэффициенты в суперпозиции, описывающие электронное состояние молекулы. Как выглядит полная волновая функция через четверть периода?






оставить комментарий
страница1/9
Дата03.10.2011
Размер0.7 Mb.
ТипЗадача, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9
отлично
  1
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

Рейтинг@Mail.ru
наверх