- •Вводный курс
- •1. Основные понятия
- •1.1. Атом, молекула. Элемент, простое вещество,
- •1.2. Моль. Молярная масса. Закон Авогадро.
- •1 Моль газа занимает объем 22,4л
- •1 Моль серной кислоты содержит 6,02.1023 формульных единиц h2so4
- •1.3. Химические формулы
- •1.4. Химические уравнения
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2. Периодическая система элементов д.И.Менделеева
- •2.1. Строение атома
- •2.2. Периодическая система
- •Контрольные вопросы и задачи
- •3. Основные классы неорганических веществ
- •3.1. Металлы. Неметаллы.
- •3.2. Бинарные соединения (оксиды, галогениды, сульфиды)
- •3.3. Гидроксиды (кислоты, основания, амфотерные гидроксиды)
- •3.4. Соли
- •3.5.Электролитическая диссоциация гидроксидов и солей
- •Контрольные вопросы и задачи
- •4. Окислительно-восстановительные процессы
- •4.1. Основные понятия
- •4.2. Уравнивание окислительно-восстановительных реакций
- •Контрольные вопросы и задачи
- •5. Способы выражения концентраций растворов
- •5.1. Массовая доля
- •100Г раствора содержат 5г CuSo4
- •160Г CuSo4 содержатся в 250г CuSo4.5н2о
- •100Г 98 % раствора содержат 98г н2so4
- •Основной курс
- •1. Введение
2. Периодическая система элементов д.И.Менделеева
2.1. Строение атома
Атом состоит из ядра и электронной оболочки. Ядро состоит из заряженных протонов и незаряженных нейтронов. Число протонов равно порядковому номеру элемента в ПСЭМ. Например, порядковый номер кальция в ПСЭМ равен 20, следовательно, ядро кальция содержит 20 протонов. Число нейтронов определяется как разность между атомной массой изотопа элемента и его порядковым номером. Например, порядковый номер углерода в ПСЭМ равен 6, следовательно, ядро изотопа углерода 12С содержит 12 – 6 = 6 нейтронов, а изотоп углерода 14С содержит 14 – 6 = 8 нейтронов. Атомные массы элементов, приведенные в ПСЭМ, представляют собой средние атомные массы природной смеси различных изотопов элементов, поэтому эти величины не всегда могут быть использованы для нахождения числа нейтронов в ядре атома.
Заряд протона принято считать положительным. Заряд протона численно равен заряду электрона, который принято считать отрицательным. Атомы элементов электронейтральны, следовательно, число электронов в атоме равно числу протонов в ядре и равно порядковому номеру элемента в ПСЭМ.
Электроны в атоме образуют электронные уровни и подуровни. Число электронных уровней атома равно номеру периода в ПСЭМ, в котором располагается элемент. Например, элемент калий находится в четвертом периоде, следовательно, его электроны располагаются на 4 электронных уровнях. Электронные уровни могут быть обозначены целыми положительными числами от 1 до 7, что соответствует числу периодов в ПСЭМ. Эти числа носят название главного квантового числа, которое обозначается буквой n. В пределах электронного уровня электроны располагаются на электронных подуровнях. Максимально возможное число электронных подуровней на данном электронном уровне равно номеру уровня. Например, на 3-м электронном уровне может быть 3 электронных подуровня, однако в действительности, число электронных уровней не превышает четырёх. Так, на 5-м и 6-м уровнях имеется только по 4 подуровня. Электронные подуровни обозначаются буквами латинского алфавита s, p, d, f и носят название орбитального или побочного квантового числа. На 1-м электронном уровне имеется только один электронный подуровень – s. Это записывается как 1s. На втором электронном уровне находятся 2 электронных подуровня s и p. Эти подуровни обозначаются как 2s и 2p. Соответственно, на 3-м электронном уровне электроны располагаются на трёх подуровнях 3s, 3p и 3d, а на 4-м – на четырёх подуровнях – 4s, 4p, 4d и 4f. Максимальное количество электронов на s-подуровне составляет 2, на p-подуровне -6, на d-подуровне – 10, а на f-подуровне -14. Количество электронов, находящихся на электронном подуровне обозначается правым верхним индексом. Например, если на р-подуровне 2-го электронного уровня находится 3 электрона, то это записывается как 2p3, а 7 электронов на d-подуровне 3-го электронного уровня обозначаются как 3d7.
Если на электронном уровне находится несколько подуровней, то электроны в первую очередь заполняют s-подуровень, затем – p-подуровень, далее – d-подуровень и в последнюю очередь f-подуровень. Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням называется электронной формулой элемента.
Пример 2.1. Записать электронную формулу атома элемента хлор.
Решение. Порядковый номер хлора в ПСЭМ равен 17, следовательно, ядро атома хлора содержит 17 протонов и нейтральный атом имеет 17 электронов. Хлор находится в 3-м периоде ПСЭМ, следовательно, электроны расположены на трех электронных уровнях. На 1-м уровне имеется только один электронный подуровень s, на котором может находиться максимально 2 электрона (1s2). На 2-м уровне имеется 2 подуровня – s- и p, на которых могут располагаться максимально 2 и 6 электронов, соответственно (2s2 и 2p6). На 3-м уровне может быть 3 подуровня s-, p- и d. Но на этом уровне у атома хлора находится только 17-(2+2+6)=7 электронов. Два из них находятся на s- подуровне
Таблица 2.1. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева
периоды |
ряды |
группы элементов |
|||||||||
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
||||
1 |
I |
1 H |
|
|
|
|
|
|
2 He |
||
2 |
II |
3 Li |
4 Be |
5 B |
6 С |
7 N |
8 O |
9 F |
10 Ne |
||
3 |
III |
11 Na |
12 Mg |
13 Al |
14 Si |
15 P |
16 S |
17 Cl |
18 Ar |
||
4 |
IV |
19 K |
20 Ca |
21 Sc |
22 Ti |
23 V |
24 Cr |
25 Mn |
26 Fe |
27 Co |
28 Ni |
V |
29 Cu |
30 Zn |
31 Ga |
32 Ge |
33 As |
34 Se |
35 Br |
36 Kr |
|||
5 |
VI |
37 Rb |
38 Sr |
39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
43 Tc |
44 Ru |
45 Rh |
46 Pd |
VII |
47 Ag |
48 Cd |
49 In |
50 Sn |
51 Sb |
52 Te |
53 I |
54 Xe |
|||
6 |
VIII |
55 Cs |
56 Ba |
57* La |
72 Hf |
73 Ta |
74 W |
75 Re |
76 Os |
77 Ir |
78 Pt |
IX |
79 Au |
80 Hg |
81 Tl |
82 Pb |
83 Bi |
84 Po |
85 At |
86 Rn |
|||
7 |
X |
87 Fr |
88 Ra |
89* Ac |
104 Ku |
105 Ns |
106 |
107 |
108 |
109 |
110 |
* Л А Н Т А Н И Д Ы
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 Pm |
62 Sm |
63 Eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
71 Lu |
|
**А К Т И Н И Д Ы |
|
90 Th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 Am |
96 Cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 (No) |
103 (Lr) |
Электронные формулы первых 20 элементов ПСЭМ приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2. Электронные формулы элементов ПСЭМ.
Пери-од |
Порядко-вый номер
|
Элемент |
Электронная конфигурация
|
|
Сим- вол |
Название
|
|||
1
|
1 2 |
H He |
водород гелий |
1s1 1s2 |
2 |
3 4 5 6 7 8 9 10 |
Li Be B С N O F Ne |
литий бериллий бор углерод азот кислород фтор неон |
1s22s1 1s22s2 1s22s22p1 1s22s22p2 1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p5 1s22s22p6 |
3 |
11 12 13 14 15 16 17 18 |
Na Mg Al Si P S Cl Ar |
натрий магний алюминий кремний фосфор сера хлор аргон |
1s22s22p63s1 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p2 1s22s22p63s23p3 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p3 |
4 |
19 20 |
K Ca |
калий кальций |
1s22s22p63s23p34s1 1s22s22p63s23p34s2 |
Отметим, что изложенное применимо в полной мере только к элементам первых трёх периодов ПСЭМ.