11. Описание ковалентной связи методом валентной связи (вс).

Валентность атома – число химических связей, образованных данным атомом в соединении. Под числом химических связей подразумевают число общих пар электронов. В структурной формуле соединения, где химические связи изображены черточками, число черточек, отходящих от данного атома, равно его валентности. Пример. Атом кислорода в оксидах углерода СО и СО₂ имеет валентность III и II, соответственно. Атом углерода в этих молекулах имеет валентность III и IV:

О≡С, О≡С≡О.

Понятие «валентность» применимо только к соединениям с ковалентными связями или к молекулам в газовой фазе. Валентность – это способность атомов присоединять или замещать определенное число атомов другого элемента.

Метод валентных связей.

А) химическая связь между двумя атомами возникает как результат перекрытия АО с образованием электронных пар.

Б) атомы, вступающие в химическую связь, обмениваются между собой электронами, которые образуют связывающие пары. Энергия обмена электронами между атомами (энергия притяжения атомов) вносит основной вклад в энергию химической связи. Дополнительный вклад в энергию связи дают кулоновские силы взаимодействия частиц.

В) в соответствии с принципом Пауля химическая связь образуется лишь при взаимодействии электронов с разными спинами.

Г) характеристики химической связи (энергия, длина, полярность) определяются типом перекрывающихся АО.

Метод валентных связей. Ковалентная связь направлена в сторону максимального перекрывания АО реагирующих атомов.

12. Описание ковалентной связи методом молекулярной орбитали (мо).

. Электроны в молекуле распределены по МО, которые подобно АО характеризуются определённой энергией и формой. МО охватывают всю молекулу. Молекула рассматривается как единая система.

1. Число МО равно общему числу АО, из которых комбинируется МО.

2. Энергия одних МО оказывается выше, других – ниже энергии исходных АО. Средняя энергия МО, полученная из набора АО, приблизительно совпадает с средней энергией этих АО.

3. Электроны заполняют МО, как и АО, в порядке возрастания энергии, при это соблюдается принцип запрета Паули и правило Гунда.

4. Наиболее эффективно комбинируются АО с теми АО которые характеризуются сопоставимыми энергиями и соответствующей симметрией.

5. Как и в методе ВС, прочность связи в методе МО пропорциональна степени перекрывания атомных орбиталей. Порядок и энергия связи. Порядок связи n=(Nсв-Nр)/2. Nсв – число e на связывающих молекулярных орбиталях, Nр – число e на разрыхляющих молекулярных орбиталях. Если Nсв = Nр, то n=0 и молекула не образуется. С увеличением n в однотипных молекулах растёт энергия связи. В отличии от метода АО, в методе МО допускается, что связь может быть образована одним электроном.

13. Основные понятия химической термодинамики Внутренняя энергия и энтальпия.

Основные понятия термодинамики: система, работа, энергия, теплота.

Системой называется совокупность находящихся во взаимодействии веществ или частиц, мысленно или фактически обособленная от окружающей среды.

Системы бывают открытыми (возможен обмен массы и энергии), закрытыми (обмен энергией), изолированными (никакой обмен не возможен).

Работа – это количественная мера направленного движения частиц, мера энергии передаваемой от одной системы к другой под действием воздействующих сил.

Энергия – общее количественная мера движения взаимодействия всех видов материи.

Теплота – количественная мера хаотического движения частиц данной системы или тела.

Внутрення энергия-вещества или сис-мы-это кинетич. и потенц. энергия частиц, за вычетом потенц. И кинетич. энергии сис-мы как целого. Кинетич. энергия- это сумма кинетич. энергий поступ., колеб., и вращ. движения частиц. Потенц. Энергия обусловленасилами притяж. и отталкивания, действующими между частицами.

Энтальпия, как и внутр. Энергия характеризует энергетич. состояние вещества, но включает энергию, затрачиваемую на преодоление внешнего давления, т.е. на работу расширения. Энтальпия опред. состоянием сис-мы и не зависит от того, каким путем это состояние достигнуто.

14. I закон термодинамики. Энтальпия образования химических соединений.

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, энтальпия. Тепловой эффект химической реакции.

Первый закон термодинамики. В любом процессе соблюдается закон сохранения энергии, выражаемый равенством q = ∆U + A, которое означает, что теплота q, подведенная к системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии ∆U и на совершение системой работы А над внешней средой. Это уравнение математическое выражение первого закона термодинамики. Из первого закона термодинамики следует, что приращение внутренней энергии системы ∆U в любом процессе равно количеству вещества сообщенной системе теплоты q за вычетом количества совершенной системой работы A.

Внутренняя энергия – полная энергия системы за вычетом ее движения как целого и энергии взаимодействия с окружающим миром. Во внутреннюю энергию входят кинетическая энергия движения ядер, электронов, молекул и потенциальная энергия взаимодействия этих частиц. В.Э. – это все виды энергии системы.

Энтальпия H = U + pV – термодинамическая функция, которая учитывает возможность совершения системой механической работы (pV).

Если реакция происходит при постоянном давлении, то тепловой эффект связан с изменением энтальпии системы:

Q = - ∆H = H₁ – H₂, где Н₁ – общая энтальпия исходных веществ, а Н₂ – энтальпия продуктов реакции.

Так как многие химические реакции происходят при постоянном давлении, то под тепловым эффектом обычно понимают изменение энтальпии в химической реакции, ∆H.

Тепловой эффект химической реакции. Изменение энергии системы при протекании в ней химической реакции при условии, что система не совершает никакой другой работы, кроме работы рас­ширения, называется тепловым эффектом химической реакции. При постоянном давлении – это H – энтальпия реакции. В стандартных условиях H⁰.

Применение 1з.т. к хим. Процессам При протекании хим. Процессов происходит перегруппировка атомов исходных веществ в атомы продуктов реакции при этом происходит разрыв хим. Связи между атомами исходных веществ и образование хим. Связи между атомами продуктов реакции.