Билет36. Электролиз,хим.Ист тока.Совр гальв эл-ты.Топливн эл-т.

Электролиз-ОВ процессы происх при прохождении через электролит элтока.. В лальв эл-те хим Е->электр, при элетролизе наоборот. Электролиз-в электролизерах; Электроды м.б. Ме.неМ (ех. Графит). Один из электродов(анод) подк к + полюсу вн ист тока, второй к «–« (катод).

К аноду двигаются «-« заряженные ионы, где они отдают свои электроны, т. е. окисляются. На катоде «+» заряженные частицы принимают электроны, т.е. восстанавливаются. Разделены катод и анод диафрагмой , пористая перегородка прониц для ионов.,препят смешив продуктов анода и катода.Напряжение, прилаг к электродам в электролизере, в идеале=Е на аноде и катоде.Надо помнить, что может быть не как в таблице,тк зависит от конц.На приктике элек-зом получают акт м, ex Zn. Получается, тк восстановл Н+ термодинамич более выгодно, чем восстановл Zn2+, но скорость образ н2 зависит от материала и чтобы увеличить надо приложить больнее напряж, поэтому и zn получаестя.При раздельном протекании процессов окисления и восстановления энергия ОВР может быть превращена в электрическую работу. На практике такое преобразование осуществляется в химических источниках электрического тока - гальванических и топливных элементах, аккумуляторах. Но только немногие реакции можно юзать, тк условия:1)реакции, имеющие достаточно большую и не изменяющуюся во время работы разность электродных потенциалов. 2)реагирующие вещества не должны взаимодействовать друг с другом слишком быстро, так как источник тока предназначен для продолжительной работы. 3) должны быть сведены к минимуму различные побочные химические реакции. 4) удобство выбранной реакции для технической реализации, то есть отсутствие среди ее участников взрывоопасных и ядовитых веществ, газов и т. д.

Современные:элемент Даниеля – анод-zn пластинка в znso4 р-ре, катод – cu пластинка в cuso4 р-ре.ур-е: zn + cu(2+)=zn(2+) + cu

ДельтаE0=1,1В

Гальв эл-т катод-ag2o? Анод zn, электролит koh; р-ция: zn+ag2o=zno + ag. Много энергии, мало массы=>в часах, калькуляторы

Аккумулятор – способен разряжаться(ОВР) и заряжаться(электролиз, восстановление прежних реагентов). Сейчас-Pb и Fe-Ni.

Pb:анод-губчатый Pb, катод – Pbo2 электролит h2so4, пространства не разделены.pb+PBO2+2H2SO4=2PBSO4+2H2O

Fe-ni: ок-тель Ni(oh)3 во-тель fe

Р-ция ni(oh)3+fe=ni(oh)2+fe(oh)2 электролит koh

Топливный элемент отличен от г эл-та тем что во-тель и ок-тель не заранее есть, а подают=> работать модет всегда пока дают реаг-ты и забирают прод-ты. К аноду подают н2 к каотду кислород/воздух(ок-тель).электролит-р-р щелочи р-ция 2н2+о2=2н2о

Билет37.Квантовое описание строения атома. Атомные орбитали и кантовые числа. Графическое представление атомных орбиталей. Порядок заполнения атомных орбиталей в многоэлектронных атомах.

сейчас дохуя эксперим данных, подтверждающих, что атом состоит из е и ядра, в состав которого входят p и n Между атомным ядром и e и между e действуют электростатические силы. Они намного > сил гравитационного и магн взаимодействия ядра и е, поэтому при описании поведения е в атомах достаточно учитывать только их. Размеры атомов и сост их частиц очень малы. Поскольку размеры ядра и е оч малы по сравнению с расст между ними, эти частицы можно рассматривать как мат точки. Масса е намного < массы ат ядер. Поэтому считают, что массивное ядро в центре неподвижно, а е движутся вокруг него. Для описания поведения е в атомах используется квантовая механика, основные отличия которой от классической физики заключается в следующем:

1. Мат тело или сист тел, в классич физике, может непрерывно, изменять свою энергию. В противоположность этому, е в атоме должен находиться в одном из стационарных состоий, каждое их которых характеризуется строго определенной энергией Е. стацион сост с наим возм энергией-основное,остальные–возбужденными. При переходе е из 1 стац сост в др его энергия изменятся скачкообразно. Т.е. порциями опр величины-квантами

2. В классической физике для любой частицы мб определены любые хар-ки,ех скорость, энергия.В квантовой механике для е принципиально невозможно утр нор много хар-к:чем точнее одна, тем мене точны др.св-во-соотношения неопределенности

3. мат тела всегда в опр месте в опр время. Переход е из 1 т пр-ва в др происходит так, будто он движ по всем путям сразу. Поэтому используют вероятностное описание поведения электрона, т.е. определяют, где вероятность его обнаружения >, где </ Эту вер-ть можно рассчитать, зная волновую функцию электрона, которую находят, решив одно из так называемых волновых уравнений, простейшм из кот-х является уравнение шредингера. Дnя каждого стац состояния соотв ему волновую фцию и энергию. При этом несколько состояний, с разн волн фциями, могут иметь одну энергию. Зная волновую функцию электрона, можно вычислить вероятность w его нахождения в области п-ва объемом дельта v. По формуле можно определить плотность нахождения е. Чем больше квадрат модуля волновой функции в какой-либо точке, тем выше вероятность присутствия электрона вблизи нее.

Точное решение уравнения шредингера можно получить только для атома Н. мы получаем матем фции-атомные орбитали. говорят что е занимает эту А/находятся на ней.. АО обознач 3мя квант числами:главн,магн, орбитальн,целые числа. Главное квантовое n 1 до +∞ и входит в выражение для расчета Е е в атоме Н. Поэтому все АО с одинаковыми значениями n и различными другими квантовыми числами имеют одинаковую Е.совокупность АО с одинаковым n эн уровень. Орбитальное квантовое число L опр тип про-ого расп волн фции. На каждом эн уровне оно может иметь значения от 0 до (n-1). соответствия: 0 – s, 1 – p, 2 – d, 3 – f, 4 – g. Магнитное квантовое число (m с нижним индексом L) принимает значения от –L до +L. При l=1 возможны значения -1, 0. +1. Поэтому сущ-ет 3 p-орб.

Как и многие математические функции, атомные орбитали могут изм знак.

Графическое представление АО водорода.

Для наглядность рисуют–по данным располагают точки и упрощают. Рисуют так, чтобы была вер-ть 90-95%рисую е плотность. S-орб – сфера, h-гантеля по оси, В плоскости перпендикулярной этой оси квадрат функции принимает нулевое значение, поэтому две часть гантели не соприкасаются друг с другом. 4 из 5 d-орбиталей одинаковы по форме, но по-разному ориентированы. Четыре области АО 3d x^2-y^2 расположены на координатных осях, а АО 3d xy, xz и yz на диагоналях координатных плоскостей. 3dz^2 внешнеиначе, гантеля вдоль оси oz и кольца, расположенного в плоскости xy.

Порядок заполнения АО в многоэлектронных атомах.

В атомах, содержащих два и более е, необходимо учитывать их взаимодействие между собой. Это усложняет уравнение шредингера и его точное решение становится невозможным. Поэтому чаще сего используют одноэлектронное приближение, когда состояние каждого е задается отдельной фцией.

В отличие от атома Н, Е АО многоэлектронного атома зависит не только от главного n. Но и от L. Поэтому начиная со второго уровни распадаются на подуровни. Их Е возрастает в ряду E(s) < E(p) < E(d) <E(f). Распределение е по АО представляют с помощью Е диаграмм, в более краткой форме это записывают в виде е конфций. За ноль Е АО принимают Е free е, т.е. е, находящегося на бесконечном удалении от ядра. Чем сильнее е связан с ядром, тем более отр знач принимает его Е, и тем ближе он находится к ядру. е, которые занимают уровни с наибольшей энергией, называются внешними. Принцип наименьшей энергии: атомы распред. По АО таким образом, чтобы Е атома была минимально возможной. Часто этот min достигается при заполнении орбиталей с наиболее низкой Е. Принцип паули: в атоме не может быть >2 е, состоянии которых описывается одной и той же волновой функции, или, что тоже самое, имеющих три одинаковых квантовых числа. При этом эти два электрона должны отличаться спином. Правило хунда: электроны расплагаются на орбиталях, близких по энергии так, чтобы суммарный спин был максимальным.