рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Химия
/
Фридрих Август Кекуле.

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Фридрих Август Кекуле.

Фридрих Август Кекуле. - раздел Химия, УСТРОЙСТВО ВЕЩЕСТВА Основные Понятия Химии — «Атом» И «Молекула». Атомов Известно Лишь Немногим Б...

Основные понятия химии — «атом» и «молекула». Атомов известно лишь немногим более 100 видов, а вот молекул — свыше 18 млн. Столь богатое разнообразие обусловлено тем, что атомы разных элементов, взаимодействуя друг с другом, способны объединяться в молекулы, причём молекулы могут содержать разное число атомов одного вида. К этому выводу учёные пришли ещё в первой половине XIX в. Шотландский химик Арчибальд Купер (1831 — 1892) и немецкий химик Фридрих Август Кекуле (1829—1896) практически одновременно, в 1858 г., предложили изображать связи между атомами в виде чёрточек. Так появились структурные формулы молекул, показывающие, в каком порядке разные атомы связаны друг с другом.

Важное открытие, касающееся химической связи, принадлежит нидерландскому химику Якобу Вант-Гоффу. Он доказал, что четыре связи атома углерода в органических соединениях направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится сам атом. Это означало, что химические связи имеют жёсткую направленность, а молекулы характеризуются определённой геометрической формой. Швейцарский химик Альфред Вернер (1866—1919) распространил данный вывод и на неорганические молекулы, создав теорию строения комплексных соединений.

Несмотря на многие гениальные догадки о строении молекул, природа связи между атомами оставалась загадкой до тех пор, пока за дело не взялись физики. В 1897 г. английский учёный Джозеф Джон Томсон (1856—1940) открыл электрон и сразу понял: эта частица может играть ключевую роль в образовании химической связи. В той же статье, в которой сообщалось об открытии электрона, Томсон предположил, что между атомами в молекуле действуют электрические силы, причём один конец химической связи имеет положительный заряд, а другой — отрицательный. Идея оказалась очень плодотворной и легла в основу всех последующих теорий химической связи.

ТЕОРИЯ ЛЬЮИСА, ИЛИ ЭЛЕКТРОННЫЙ «КОЛХОЗ»

Классическую электронную теорию химической связи предложил в 1916 г. американский химик Гилберт Ньютон Льюис (1875—1946). Как уже было известно, завершённые электронные оболочки атомов благородных газов отличаются особенной устойчивостью. Льюис предположил, что при образовании химической связи возникают пары электронов, которые принадлежат сразу двум атомам. Тем самым атомы заполняют до конца свой внешний электронный уровень и приобретают электронную конфигурацию благородного газа. Льюис назвал это правилам октета, так как атомы всех благородных газов (кроме гелия) имеют на внешнем уровне восемь электронов. С помощью правила октета удалось объяснить электронное строение огромного числа соединений. А связь, образованная за счёт общей пары электронов, получила название ковалентной.

Для обозначения электронов Льюис использовал точки: Н:Н. Но часто общую пару электронов изображают просто чёрточкой, которая и символизирует химическую связь: Н—Н. В молекуле Н₂ каждому атому принадлежат два электрона (конфигурация атома гелия), которые предоставлены в общее пользование двумя атомами водорода (это обменный механизм образования ковалентной связи).

Подобным образом устроена и молекула F₂. У атома фтора на внешнем уровне семь электронов — чтобы достичь электронной конфигурации неона не хватает одного. Поэтому каждый атом F отдаёт по одному электрону в общее пользование:

Теперь оба атома имеют на внешнем уровне по восемь электронов (октет), из которых два общих, а шесть (три пары) сохраняются в индивидуальном пользовании.

Аналогично образуются и кратные связи. Так, тройная связь в молекуле N₂(NºN) возникает в результате создания трёх общих электронных пар.

В двухатомных молекулах простых веществ (Н₂, F₂, N₂ и др.) общие пары электронов в равной степени принадлежат обоим атомам. Такая связь называется непопярной. При образовании ковалентной связи в молекулах сложных веществ общая электронная пара оказывается смещённой в сторону одного из атомов. Молекула при этом поляризуется: одна её часть несёт частичный положительный заряд (8+), а другая — отрицательный (8-). Примером может служить молекула HF, в которой атом Н достигает электронной конфигурации гелия, а атом F — неона:

Общая электронная пара в этом соединении смещена в сторону атома фтора. Это пример полярной связи.

Бывает, что один из атомов (донор электронов) предоставляет в общее пользование два электрона, а другой (акцептор) — ни одного. Такой механизм образования ковалентной связи называют донорно-акцепторным (иногда эту связь обозначают стрелкой, направленой к акцептору).

Пример — ион аммония. Атом азота имеет три неспаренных электрона, которые участвуют в трёх ковалентных связях с тремя атомами водорода. Кроме того, у атома азота есть ещё одна пара электронов. При присоединении иона Н⁺ к аммиаку NH₃ эта пара поступает в совместное пользование атомов азота и водорода. В данном случае атом азота выступает в качестве донора, а Н⁺ — акцептора электронной пары:

ЧЕМ ДАЛЬШЕ ДРУГ ОТ ДРУГА, ТЕМ ЛУЧШЕ. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ПАР НА ГЕОМЕТРИЮ МОЛЕКУЛ

В 1957 г. канадский физикохимик Роналд Джеймс Гиллеспи создал простую, но красивую теорию, которая позволяет с хорошей точностью по структуре Льюиса предсказывать геометрическую форму молекул.

Согласно этой теории, во многих простых молекулах химические связи расположены таким образом, что электронные пары, принадлежащие одному атому, максимально удалены друг от друга.

Например, в молекуле ВеН₂ атом бериллия делит с атомами водорода две пары электронов. Одна пара максимально удалена от другой, когда угол между связями составляет 180°. Это означает, что молекула линейна.

Теория даёт возможность установить геометрическое строение молекул типа AX_nE_m, где к центральному атому А присоединены n атомов X и имеется также т неподелённых электронных пар (что обозначено символом Е_m). Общее число электронных пар m+n составляет от двух до восьми.

Чтобы определить максимально удалённое расположение электронных пар, можно представить каждую пару точечным зарядом на поверхности сферы, в центре которой находится атом, и найти максимум суммы расстояний между этими зарядами.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

УСТРОЙСТВО ВЕЩЕСТВА

На сайте allrefs.net читайте: "УСТРОЙСТВО ВЕЩЕСТВА".

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Фридрих Август Кекуле.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

ИЗ ЧЕГО СДЕЛАН МИР
У ИСТОКОВ АТОМИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ Современные понятия элемента, атома и простого вещества, молекулы как совокупности связанных между собой атомов сформировались сравнитель

Самая важная информация.
телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В одной этой фразе... содержится невероятно

О природе вещей». Издание 1563 г.
С помощью атомистической теории древние философы пытались объяснить разнообразие форм материального мира. Например, логично было предположить, что существуют разные «сорта» атомов, отличающиеся р

Форма атомных орбиталей.
не имеющих заряда нейтронов (n; от лат. neutrum — «ни то, ни другое»). Только ядро атома водорода состоит из единственного протона. Число протонов в ядре (Z) определяет атом

От порядкового номера элемента.
При переходе от твёрдого состояния вещества к газообразному взаимодействие между частицами ослабевает.

Справа — термометр конца XIX в. со шкалами по Реомюру и Цельсию.
чем в жидком. Одним из исключений является вода, плотность которой при нормальном давлении выше плотности льда. Большинство твёрдых веществ находится в кристаллической форме: их ча

Кристаллического (1) и аморфного (2) вещества.
«НЕОБЫЧНЫЕ» СОСТОЯНИЯ МАТЕРИИ Плазма— электрически нейтральный, сильно ионизированный газ, состоящий из положительно заряженных ионов, электронов и нейтральных молекул.

Плазменная горелка.
материалы называются ситаллами. Они обладают ценными механическими, оптическими и электрическими свойствами, которые можно целенаправленно менять, изменяя химический состав стёкол.

ВОЛШЕБНОЕ ЧИСЛО ХИМИКОВ
ВНАЧАЛЕ БЫЛА СТЕХИОМЕТРИЯ... Выдающийся немецкий философ Иммануил Кант как-то заметил, что в некоторых ветвях естественных наук истинной науки столько, сколько в них математики. Эти слов

Давление газа обусловлено ударами молекул о стенки сосуда.
«ПОДШТАННИКИ ИЗ ХЛОРА» В 30-х гг. XIX в. французский химик Жан Батист Дюма (1800— 1884) исследовал реакцию замещения водорода хлором в органических соединениях. В частности, при хлорирова

Вильгельм Оствальд.
содержаться одинаковое число молекул. То есть измеряя массу веществ в граммах, химики как бы оперировали молекулами. Так в химии появилась величина, которую называли грамм-молекулой или м

Связки, содержащие от двух до шести шаров, максимально удалённых друг от друга.
Рассмотрим молекулы с четырьмя электронными парами, находящимися в вершинах тетраэдра. В молекуле CF4 (тип АХ4) все пары принадлежат химическим связям, поэтому атомы фтора т

Силы, действующие в молекулярном ионе H+2 при его образовании из атомов.
куле СО равен -1. Молекула в целом электронейтральна, поэтому заряд на атоме кислорода равен +1. Следует заметить, что истинные заряды на атомах почти всегда меньше эффективных. Так, в мо

Поверхности равной электронной плотности молекулы этилена С2Н4: 1 — 0,002; 2 — 0,2; 3 — 0,36.
поэтому она отражает размеры и форму электронного облака. Во-вторых, карты электронной плотности отражают изменение распределения электронов при образовании химической связи из атомов. Ч

Электронные облака молекул метана СН4 и аммиака NH3.
химической связи наиболее интересно поведение последних. Для описания электронов в атоме используют понятие атомной орбитали (АО), которая характеризует вероятность нахождения электрона

Сеть водородных связей в воле. Красные кружки — атомы кислорода, белые — атомы водорода, синие линии обозначают водородные связи.
единённых связью. Её можно измерить экспериментально. Обычно длина ковалентной связи составляет 0,1—0,2 нм. Самая короткая связь — 0,074136 нм — в молекуле дейтероводорода HD. Длина вандерваальсов

Образование водородной связи между молекулами воды.
нанометров (рекорд принадлежит атомам гелия Не...Не — 6,20 нм). Прочность химической связи определяется энергией связи, т. е. энергией, которая необходима для того, чтоб

Кристаллическая структура вюрцита ZnS.
между ними лишь в численных значениях параметров решётки. Известна и другая модификация углерода с гомодесмической структурой — так называемый гексагональный алмаз, или лонсдейлит. Здес

Основные типы кристаллических решёток металлов в виде шаровых упаковок: 1 — медь, 2 — магний, 3 — железо.
кристалл, если быстро — множество мелких кристаллов. вещества, состоящие из одного кристалла, называют монокристаллическими (пример — алмаз), а из множества мелких — поликристаллическими (таковы

Кристаллические структуры нафталина С10Н8 (1), серого селена (2) и нитрила бора BN (3).
Шаровые упаковки содержат в себе пустоты, имеющие вполне определённые очертания. Так, в структурах меди и магния есть пустоты, окружённые четырьмя шарами (тетраэдрические пустоты) и, кроме того,

ФИЗИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ
Если бы миллионы разнообразных веществ, а следовательно, и тела, из них состоящие, не претерпевали никаких изменений, мир был бы скучным и застывшим, лишённым движения, развития. К счастью, мир

Реакцию.
Химические превращения, как правило, протекают с выделением или поглощением энергии, обычно в виде теплоты (за исключением немногочисленных термонейтральных реакций, имеющих нулевой тепловой эффек

При горении магниевой ленты на воздухе электроны от атомов магния переходят к атомам кислорода: 2Mg+О2=2MgO.
низмах. Можно с уверенностью говорить: химия жизни — это процессы окисления-восстановления. ЧТО ЖЕ ТАМ ПРОИСХОДИТ? В ходе химических превращений одни химические

В процессе окислительно-восстановительной реакции окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.
элемента в простых веществах равна нулю. У элементов, входящих в состав сложных веществ, степень окисления обычно выражается целыми числами, но известны и дробные значения, например C3

Растворы ферроина и бромата калия до (слева) и после (справа) прибавления серной кислоты.
свободного азота (2N+5+10е®N02), а с тяжёлыми металлами (слабыми восстановителями) — только до NO2 (N+5+e ®N+4). Наконец,

ЕГО ВЕЛИЧЕСТВО РАСТВОР
«Corpora non agent nisi fluida» — «тела (вещества) не реагируют, если они не растворены». Так считали в древние времена алхимики, и в этом изречении есть значительная доля истины. Если, наприме

Всем, кто пьёт сладкий чай, известно, какой замечательной растворимостью в горячей воде обладает сахар.
растворялось бы любое вещество. Поиски алкагеста прекратились, когда люди наконец догадались, что такое вещество просто не в чем будет держать: ведь по определению оно должно растворять любую по

Растворимость газов в воде при атмосферном давлении в зависимости от температуры.
понижение температуры замерзания DТз раствора не зависит от химической природы растворённого веществ

Растворённые в океанской воде соли понижают температуру плавления льда.
РАСТВОР — ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ? В популярных книгах по ботанике описывается такой эксперимент. В широкой части моркови нужно высверлить отверстие вдоль её оси, вставить туда стеклянную трубку с

Сванте Август Аррениус.
приобретено в отношении к пониманию растворов, — писал он, — мне кажется, можно оставить в стороне гипотезу об особом виде диссоциации — на ионы, совершающейся с электролитами при образовании сла

Растворы иода в воде, этаноле, бензоле и четырёххлористом углероде.
ЧТО ТАКОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ, ИЛИ КАК ПУТЕШЕСТВУЮТ ИОНЫ В разбавленных растворах плохо растворимых солей устанавливается равновесие между твёрдым кристаллическим осадком и ионам

Осадки хлорида, бромида и иодида серебра.
только найти вещество, которое снизит концентрацию в растворе хотя бы одного из её ионов. Эти рассуждения можно проиллюстрировать эффектной цепочкой превращений, в которых участвуют ион