12. Взаимосвязь атомно-молекулярного строения и химических свойств веществ. Периодическая таблица элементов д.И. Менделеева.

Химические свойства атомов зависят от строения их электронных оболочек. Состояние электронов можно описать набором четырех квантовых чисел.

1.Главное квантовое число n определяет общую энергию электрона на данной орбитали – в пространстве вокруг ядра, в котором вероятность нахождения электрона достаточно велика. (n = 1, 2, …). 2. Орбитальное квантовое число l характеризует различное энергетическое состояние электрона на данном уровне, определяет форму электронного облака, а также орбитальный момент p – момент импульса электрона при его вращении вокруг ядра. (l = от 0 до n – 1). 3. Состояние электрона обусловленное орбитальным магнитным моментом электрона, характеризуется третьим квантовым числом – магнитным m_l. Это квантовое число характеризует ориентацию орбитали в пространстве, выражая проекцию орбитального момента на направление магнитного поля. (m_l = от -1 до +l). 4. Электрон имеет спин – собственный момент импульса l, не связанный с движением в пространстве. Абсолютное значение спина электрона равно s = ½. Магнитное спиновое число m_s = +1/2 или m_s = -1/2. Построение электронных оболочек атомов подчиняется трем основным правилам: 1. Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковы. 2.Принцип наименьшей энергии: в атоме в основном состоянии каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной. Меньшим энергиям соответствует меньшее значение суммы n + l. В том случае, когда для двух подуровней суммы значений n и l равны, когда идет заполнение подуровней с меньшим значением n. 3.Правило Хунда: при данном значении l электроны располагаются таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным. Периодический закон элементов Менделеева: свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера в таблице Менделеева). Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента, а сумма чисел протонов и нейтронов соответствует его массовому числу. Периодическое изменение свойств элементов с увеличением порядкового номера объясняется

периодическим изменением числа электронов на их внешних энергетических уровнях.

Билет 13. Химические связи, химическое равновесие и принцип Ле Шателье. Экзотермические и эндотермические реакции.

Химическая связь — взаимодействие, удерживающее два или несколько атомов, ионов, молекул или любую комбинацию из них.

Главные положения теории химического строения следующие:

Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.

Соединение атомов происходит в соответствии с валентностью.

Валентность – способность атома образовывать химические связи.

Свойства веществ зависят не только от их состава, но и от "химического строения", т.е. от порядка соединения атомов в молекулах и характера их взаимного влияния. Наиболее сильно влияют друг на друга атомы, непосредственно связанные между собой.

Природа химической связи – электромагнитная, так как химическая связь осуществляется перераспределением электронов.

При образовании связи атомы в молекуле стремятся перейти в состояние с наиболее устойчивой электронной конфигурацией или в состояние с наименьшей энергией.

Типы связи:

1. Металлическая связь — химическая связь, обусловленная свободными электронами. Свободно движущиеся электроны обусловливают высокую электро- и теплопроводность.

2. Ковалентная связь — связь, образованная направленными валентными электронными облаками. Нейтральные атомы размещены в узлах кристаллической решётки.

3. Ионная связь — прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой разностью электроотрицательностей, при которой общая электронная пара полностью переходит к атому с большей электроотрицательностью.

4. Водородная связь (Н-связь) – особый тип взаимодействия между реакционно-способными группами, при этом одна из групп содержит атом водорода, склонный к такому взаимодействию.

Хими́ческое равнове́сие — состояние химической системы, при котором возможны реакции, идущие с равными скоростями в противоположных направлениях. При химическом равновесии концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем.

Все химические реакции, в принципе, обратимы. Направление протекания химической реакции определяется условиями ее проведения (температурой, давлением, концентрацией веществ). Многие реакции имеют одно преимущественное направление и для проведения таких реакций в противоположном направлении требуются экстремальные условия.

В состоянии равновесия скорости прямой и обратной реакции становятся равными.

Экзотермическая реакция — химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты.

Эндотермические реакции — химические реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты

Принцип Ле Шателье — Брауна (1884 г.) — если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий (температура, давление, концентрация), то равновесие смещается таким образом, чтобы уменьшить изменение.

Влияние температуры: в каждой обратимой реакции одно из направлений отвечает экзотермическому процессу, а другое — эндотермическому.

Прямая реакция — экзотермическая, а обратная реакция — эндотермическая.

Влияние изменения температуры на положение химического равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры — в направлении экзотермической реакции.

Влияние давления: во всех реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объема за счет изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам, на положение равновесия влияет давление в системе.

Влияние давления на положение равновесия подчиняется следующим правилам: При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом; при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом.

Влияние концентрации. Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам: при повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции; При повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.