Основные понятия химии
)Основные понятия химии
Химия-это наука о веществах и законах их превращения. Объект изучения химии являются хим. элементы и их соединения. Хим. элементом назыв. вид атомов с одинаковым зарядом ядер. Атом - наименьшая частица хим. элемента, сохр. его хим. свойства. Молекулой назыв. наименьшую частицу индивидуального вещества, способную к самопроизвольному существованию, обладающую его основными хим. свойствами и состоящую из одинаковых или различных атомов. Количество вещества - это число структурных элементов в системе. N=m/M [моль] Моль- кол-во вещества системы, которое содержит столько опред. структурных элементов, сколько атомов содер. В 0,012 кг углерода С-12
Для характеристики поведения электрона в атоме введены квантовые числа: главное, орбитальное, магнитное, спиновое. Главное квантовое число n…
Порядок заполнения орбиталей электронами.
Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором всех 4-х квантовых чисел.
Правило Гунда: суммарный спин электронов на подуровне должен быть максимален, т.е. электроны на подуровне стремятся занять максимальное число свободных квантовых состояний.
Правило Клечковского: Заполнение орбиталей происходит от n+l меньших к n+l большим. Если суммы n+l равны друг другу, то заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания числа n.
Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым в ходе работы над текстом учебника "Основы химии", когда он столкнулся с трудностями… Положив в основу своего закона сходство элементов и их соединений, Менделеев… Кроме того, Менделеев оставил пустые места для еще не открытых элементов, которые были заполнены в последующие…
Сродство к электрону, электроотрицательность.
Сродство к электрону - энергетический эффект присоединения моля электронов к молю нейтральных атомов. Электроотрицательность - способность атомов в соединениях притягивать к себе электроны.
Основания - это сложные хим. соед. состоящие из ионов Ме и гидроксогруппы. Подразделяются на растворимые и нерастворимые в воде, основные и… Соли - сложные хим. соед. состоящие из ионов Ме и кислотного остатка.… Оксид - это сложные хим. соед. состоящие из 2х элементов одним из которых является О. Подразд. на солеобразующие и…
Химические свойства определяются свойствами катионов и анионов, входящих в их состав.
Соли взаимодействуют с кислотами и основаниями, если в результате реакции…
Механизм обр. ионной связи.
Ионная связь — прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой разностью электроотрицательностей, при которой общая электронная пара полностью переходит к атому с большей электроотрицательностью. Это притяжение ионов как разноименно заряженных тел. Примером может служить соединение CsF, в котором «степень ионности» составляет 97 %.
Ионная связь возникает лишь в случаи большой разности ЭО атомов. Примеры: NaCl, CsF, MgO, NaF, CaCl.
Пи и сигма связи
Сигма связь- связь обусловленная перекрыванием атомных орбиталей по линии, соед. ядра взаимодействующих атомов. Сигма связь может возникать при перекрывании: s-s, s-p, p-p, d-d, d-s, d-p, f-f орбиталей.
Пи связь- связь, образованная перекрыванием АО по обе стороны линии, соед. ядра атомов (боковые перекрывания): p-p, d-d, p-d, f-p, f-d, f-f.
При наложении П связи на сигму связь образуется двойная связь, а при наложении 2х пи связей образ. тройная связь.
А) химическая связь между двумя атомами возникает как результат перекрывания АО с образ. электронных пар.
Б) атомы, вступающие в хим. связь, обмениваются между собой электронами,… В) в соответствии с принципом Паули хим. связь образ. лишь при взаимодействии электронов с антипараллельными…
Механизм образования металлической связи.
Металлическая связь- притяжение между ионами и обобществленными электронами. Природа связи - электрическая. Вследствие низкой энергии ионизации электроны в Ме утрачивают связь с отдельными атомами, легко обобществляются, образуя электронный газ - совокупность «свободных» электронов. Электроны при этом в Ме подвижны, т.е. нелокализованы.
Комплексные соединения - это соединения, характеризующиеся наличием хотя бы одной ковалентной связи, возникшей по донорно-акцепторному механизму.…
19. Координационная теория Вернера – основные положения.
1) В комплексных соединениях один из атомов-комплексообразователь (центральный атом); вокруг него определенным образом…
Комплексные соединения, имеющие ионную внешнюю сферу, в растворе подвергаются диссоциации на комплексный ион и ионы внешней сферы. Они ведут себя в… [Cu(NH3)4]SO4 = [Cu(NH3)4]2+ + SO42-
K3[Fe(CN)6] = 3 K+ + [Fe(CN)6]3-
ΔU=Q – W
Если система выделяет теплоту (Q<0) и одновременно совершает работу над… Энтальпия – функция состояния, изменение которой равно теплоте необратимого изобарно-изотермического процесса.
Формулировка II закона т/д: в изолированной системе самопроизвольно протекают те процессы, которые сопровождаются возрастанием энтропии.
Общий закон термодинамики: в любой изолированной системе полная энергия… Тепловой эффект химической реакции – изменение энергии системы при протекании в ней химической реакции при условии,…
В расчетах используют следствия закона Гесса:
Тепловой эффект химической реакции в стандартных условиях равен разности сумм… Тепловой эффект химической реакции при нормальных условиях равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и…
Под стандартной теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, его составляющих,… Расчет тепловых эффектов химических реакций: тепловой эффект химической… bB + dD = lL + mM ΔH=l ΔHL + m ΔHM - d ΔHD – bΔHB
(ИЗ ЛЕКЦИОННОЙ ТЕТРАДИ): это функция состояния, отражающая стремление системы к минимуму Eп (что такое Eп не понял)
[G]=кДж/моль
Для расчета вводят понятие изменения ΔG:
Скорость химической реакции – количество благоприятных столкновений частиц в единицу времени.
По характеру взаимодействия реагирующих веществ различают:
А) Гомогенные реакции – реакции, протекающие по всему объёму системы, т.к. отсутствует граничная поверхность раздела…
Энергия активации – минимальная энергия, которой должны обладать частицы, чтобы вступить в химическое взаимодействие.
Процесс ускорения реакции в присутствии катализатора называют катализом, процесс замедления – ингибированием.
Гомогенный катализ – реагирующие вещества и катализатор находятся в одном… Гетерогенный катализ – газообразные или жидкие исходные вещества взаимодействуют на поверхности твердого…
Необратимые реакции – реакции, при которых взятые вещества нацело превращаются в продукты реакции, не реагирующие между собой при данных условиях,… Химическое равновесие – состояние химической системы, в котором обратимо…
Четыре свойства разбавленных растворов нелетучего вещества в летучем растворителе традиционно объединяются под названием коллигативных свойств:
Понижение давления пара растворителя.
Повышение температуры кипения растворителя.
1 закон Рауля:
Давление пара раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, прямо… p = p0 · χр-ль, где
Осмос – процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого… Осмотическое давление – давление, которое необходимо приложить к раствору,… πV=nRT π=nRT/V π=cRT
Растворимость газов сопровождается:
А) выделением теплоты (ΔH<0), т.к. происходит сольватация молекул. С… Б) уменьшением объёма системы => при увеличении давления растворимость увеличивается.
Степень э.д. – величина, равная отношению числа распавшихся на ионы молекул к общему числу молекул электролита.
α=(n/N)*100% cдис=α*cобщ
По значению α электролиты классифицируются следующим образом:
Kw=[H+][OH-]=10-14
Водородный показатель – мера активности (в очень разбавленных растворах она…
Н2О+Н2О Н3О++ОН-
или проще
Н2О Н++ОН-
Является количественной характеристикой гидролиза.
Константа гидролиза — константа равновесия гидролитической реакции. Так… Kг=K/Kд(слаб. электролита)
Ионная сила раствора — мера интенсивности электрического поля, создаваемого ионами в растворе. μ=∑Ci*Zi2
При μ≤0,01 f рассчитывают по уравнению Дебая-Хюккеля:… При высоких ионных силах f рассчитывается по формуле Дэвиса:
ОВР. Определение, классификация.
ОВР – реакция, сопровождающаяся перемещением электронов от одних частиц к другим.
Межмолекулярные овр – реакции, протекающие с изменением степени окисления элемента в разных молекулах.
Внутримолекулярные овр – реакции, протекающие с изменением степени окисления разных элементов в одной и той же молекуле. В основном сюда относят реакции термического разложения.
Реакции диспропорционирования (дисмутации) – реакции, протекающие с одновременным увеличением и уменьшением с.о одного и того же элемента.
Реакции конпропорционирования (усреднение с.о) – внутримолекулярная овр, в ходе которой происходит выравнивание с.о атома одного и тго же элемента.
Возникновение электродного потенциала обусловлено переносом заряженных частиц через границу раздела фаз, специфической адсорбцией ионов, а при… Равновесное значение скачка потенциалов на границе раздела электрод/раствор…
Вывод уравнения Нернста
, где
E — электродный потенциал, E0 — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах;
ЭДС гальванического элемента определяется как разность электродных потенциалов. По уравнению НЕРНСТА
Электрохимическая поляризация. Изменение потенциала, обусловленное…
Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с… Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В… Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции,…
Выходом по току в гальванотехнике называют выраженное в процентах отношение количества фактически пропущенного через электролит заряда (Qf) к…
Иногда выход по току рассчитывается как отношение массы при фактическом массопереносе mf к теоретическому…
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ конструкционных материалов в агрессивных средах основана на: 1) повышении коррозионной стойкости самого материала; 2) снижении…
Скорость химической коррозии зависит от многих факторов и, в первую очередь, от характера продуктов коррозии. В процессе окисления на поверхности…
53. Электрохимическая коррозия. Её скорость.
55. Свойства d –элементов. Сплавы и химические соединения.
1)d- металлы 2 группы относятся к легкоплавким Ме, 2) d- металлы 4-8 групп относятся к тугоплавким. 3) d- металлы 3 и…
Основные понятия химии
Закон эквивалентов
Электродное облако. Квантовые числа.
Квантово-механическая модель строения атома
Порядок заполнения орбиталей электронами.
Открытие периодического закона, его формулировка. Структура периодической системы.
Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева
Сродство к электрону, электроотрицательность.
Неорганические соединения.
Соли и их хим. свойства.
Ковалентная связь. Насыщаемость и направленность.
Механизм обр. ионной связи.
Пи и сигма связи
Основные положения теории ВС. Гибридизация.
Водородная связь.
Механизм образования металлической связи.
Донорно-акцепторная связь. Комплексные соединения.
Комплексные соединения. Хим. связь в компл. Соед.
19. Координационная теория Вернера – основные положения.
Диссоциация комплексных соединений. Константы устойчивости комплексных ионов.
Первое начало термодинамики. Закон Гесса.
I и II законы термодинамики. Расчет тепловых эффектов химических реакций.
Закон Гесса и следствия из него.
Понятие о стандартном состоянии и стандартных теплотах образования. Вычисление тепловых эффектов химических реакций.
Свободная энергия Гиббса. Направление химической реакции.
Скорость химической реакции. Закон действующих масс.
27. Скорость химической реакции и факторы, влияющие на неё.
Уравнение Аррениуса. Понятие об энергии активации.
29. Уравнение Аррениуса. Энергия активации, её физический смысл.
Катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ.
Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие.
32. Химическое равновесие. Принцип Ле–Шателье.
33. Принцип Ле–Шателье. Условия сдвига химического равновесия.
Коллигативные свойства растворов.
Законы Рауля. Температуры кипения и замерзания растворов.
Осмос и осмотическое давление.
Растворение газов в жидкостях. Закон Генри.
Степень и константа электролитической диссоциации. Закон разведения Оствальда.
Ионное произведение воды. Водородный показатель среды.
Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель среды
Степень и константа гидролиза солей.
Активность и ионная сила растворов. Связь между коэффициентом активности и ионной силой раствора.
ОВР. Определение, классификация.
Понятие об электродном потенциале.
Электродный потенциал. Уравнение Нернста.
Газовые электроды. Уравнение Нернста для расчета потенциалов газовых электродов
Гальванический элемент. Расчет ЭДС гальванического элемента.
Концентрационная и электрохимическая поляризация.
Электролиз. Законы Фарадея.
Электролиз. Выход по току. Электролиз с нерастворимым и растворимым анодами.
Основные виды коррозии. Методы защиты металлов от коррозии.
Химическая коррозия. Скорость химической коррозии.
53. Электрохимическая коррозия. Её скорость.
Коррозия под действием блуждающих токов.
55. Свойства d –элементов. Сплавы и химические соединения.
56. Интерметаллические соединения и твёрдые растворы Ме.
57. Свойства d –элементов. Сплавы и химические соединения. Физико-химические свойства металлов. Основные способы получения.