- •Российский национальный исследовательский
- •1. Некоторые основные понятия и законы химии
- •2. Энергетика химических реакций
- •Упражнения и задачи для самостоятельного решения
- •3. Химическое равновесие
- •3.1. Основные понятия и признаки химического равновесия
- •3.2. Смещение химического равновесия
- •Упражнения и задачи для самостоятельного решения
- •4. Растворы
- •4.1. Основные понятия. Образование растворов
- •4.2. Способы выражения состава растворов
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5. Равновесия в растворах электролитов
- •Упражнения и задачи для самостоятельного решения
- •6. Растворы сильных электролитов
- •Упражнения и задачи для самостоятельного решения
- •7. Буферные растворы
- •7.1. Основные понятия
- •7.2. Свойства буферных растворов
- •Упражнения и задачи для самостоятельного решения
- •8. Равновесия в системе осадок― раствор
- •Упражнения и задачи для самостоятельного решения
- •9. Строение атома
- •Принципы заполнения атомных орбиталей электронами
- •Упражнения для самостоятельного решения
- •10. Окислительно - восстановительные реакции
- •Окислители и восстановители
- •Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •Влияние среды реакции
- •Основные схемы электронно-ионных полуреакций в различных средах
- •Влияние среды на состав продуктов реакции
- •Влияние концентрации на состав продуктов реакции
- •Реакции самоокисления-самовосстановления
- •Окислительно-восстановительные реакции с участием органических веществ.
- •Упражнения для самостоятельного решения
- •11. Химическая связь
- •11.1. Ковалентная связь Метод валентных связей
- •Механизмы образования химической связи
- •Гибридизация атомных орбиталей и геометрия молекул
- •Делокализованная π-связь
- •Метод молекулярных орбиталей
- •Энергетические диаграммы двухатомных частиц, образованных элементами первого периода
- •Гетероядерные двухатомные молекулы образованные элементами разных периодов.
- •Энергетические диаграммы двухатомных частиц, образованных элементами второго периода
- •Многоатомные молекулы
- •Свойства ковалентной связи
- •Насыщаемость
- •Направленность связи
- •Длина и энергия связи
- •Полярность связи
- •11.2. Ионная связь
- •Поляризация и поляризуемость ионов
- •Б) протон, внедряясь в кислородный анион, снижает его заряд и уменьшает деформируемость; поэтому hco3- и hso3- менее устойчивы, чем co32- и so32-
- •Влияние водородной связи на физические и химические свойства водородных соединений.
- •Эти связи часто образуются в хелатных комплексах, как, например, в бис(диметилглиоксимато)никелеIi(см.Рис.29).
- •11.4. Металлическая связь
- •11.5. Межмолекулярные взаимодействия
- •11.6. Химическая связь в твердых телах
- •Упражнения для самостоятельного решения
- •12. Комплексные соединения
- •12.1. Основные понятия
- •12.2. Строение комплексных соединений
- •12.3. Природа химической связи в комплексных соединениях
- •Теория кристаллического поля
- •Теория поля лигандов
- •12.4. Устойчивость комплексных соединений
- •12.5. Свойства комплексных соединений Окраска комплексных соединений
- •Магнитные свойства комплексных соединений
- •Кислотно-основные свойства комплексных соединений
- •Упражнения и задачи для самостоятельного решения
- •Приложение
- •Содержание
Упражнения для самостоятельного решения
1. Для атома с электронной структурой 1s22s22p3 определите значения всех четырёх квантовых чисел для каждого электрона.
2. Энергетическое состояние внешнего электрона атома описывается следующими значениями квантовых чисел: n=3, l=0, ml= 0. Атомы каких элементов имеют такой электрон? Составьте электронные формулы атомов этих элементов.
3. Напишите все квантовые числа для электронов
атомов: лития,бора, азота, фтора.
4. Напишите электронные формулы для атомов натрия, хрома, железа, аргона, марганца, азота, кислорода, кремния, кобальта, отвечающие низшему энергетическому состоянию атомов.
5. Атому какого из элементов отвечает каждая из приведённых электронных формул:
а)1s22s22p3 ; б)1s22s22p63s23p6 ; Ответ: а)N , б)Ar в)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d16s2; Ответ: в) La г)1s22s22p63s23p63d34s2 ; д)1s22s22p63s23p63d104s1?
Ответ: а)N, б)Ar, в) La, г)V, д)Cu.
6. Атомам каких элементов и каким состояниям этих элементов отвечают следующие электронные формулы: а)1s22s2 ; б)1s22s12p1; в)1s22s22p1; г)1s22s12p2
Ответ: а)Be ; б)Be* ; в)B; г)B* .
10. Окислительно - восстановительные реакции
Химические р.еакции можно подразделить на 2 основных типа. К первому типу относятся реакции, протекающие без изменения степени окисления (реакции обмена, некоторые реакции соединения и разложения). Движущей силой таких процессов является образование продуктов с более прочными связями. В качестве примера можно привести следующие реакции:
СаО + H2O = Са(ОН)2 3SO3 + Al2O3 = Al2(SO4)3 NH4Cl = NH3 +HCl.
Реакции второго типа протекают с изменением степеней окисления элементов. К ним относятся все реакции с участием простых веществ, многие природные, лабораторные, промышленные, органические, биохимические и многие другие. Примеры:
0 0 +2 -1 0 +2 0 +2 -2 +1 0 -3 +1
Ca + Cl2 = CaCl2 Zn + CuSO4 = Cu +ZnSO4 C2H4 +H2= C2H6.
Очевидно, имеет смысл подробнее остановиться на самом понятии степень окисления. В настоящее время степень окисления определяется как условный заряд, возникающий на атомах в сложных соединениях, как результат приема или отдачи определенного числа электронов в соответствии со значениями электроотрицательностей взаимодействующих атомов. Иными словами, условно предполагается, что связи на 100% ионные. При таком подходе конкретные значения степеней окисления могут быть положительными, отрицательными, нулевыми (углерод в метанале СН2О) и даже дробными (для Fe3O4, в котором степень окисления железа равна +8/3, а также во многих органических веществах). Существуют определенные правила, по которым находится степень окисления.
1. Степень окисления атомов в простом веществе равна 0.
2. Степень окисления атомов в простых ионах (Br– ,Cl–,S2– и т.д.) равна заряду этого иона.
3. Степень окисления водорода в неионных соединениях равна +1
(а также --1 в соединениях с бором и кремнием и активными металлами).
4. Степень окисления кислорода практически всегда равна –2. В пероксидах типа Н2О2 степень окисления кислорода составит –1, в соединениях со фтором: O2F2 и ОF2, соответственно +1 и +2). Степень окисления фтора в соединениях всегда равна –1.
5. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле или формульной единице равна 0, а в ионе – заряду этого иона.
Степень окисления представляет собой величину в заметной степени формальную, не отражающую количественные характеристики реального процесса. Например, в молекуле HCl реальные частичные заряды на атомах водорода и хлора равны +0,18 и
– 0,18, соответственно, а не +1 и –1, как следует из определения степени окисления.
Существуют два фактора, из-за которых меняется степень окисления. Это — или переход электронов (полный или частичный) от одного участника процесса к другому, или перераспределение электронной плотности между атомами реагентов в соответствии с конкретным механизмом реакции. При дальнейшем рассмотрении, в целях упрощения, будет рассматриваться изменение степени окисления, как результат перехода электронов.