- •Про авторів
- •Розподіл балів за модульно-рейтинговою системою контролю знань студента з дисципліни „Хімія”
- •Розподіл балів при оцінюванні модульних контрольних робіт
- •Запам’ятайте!
- •Основні хімічні поняття
- •Систематика реакцій за ознакою зміни числа вихідних і кінцевих речовин (продуктів реакції)
- •Хімічні властивості оксидів
- •Одержання оксидів
- •1. Взаємодія простих речовин із киснем:
- •2. Взаємодія складних речовин із киснем:
- •Класифікація кислот
- •Одержання кислот
- •Хімічні властивості кислот
- •Класифікація основ
- •Одержання нерозчинних основ
- •Одержання розчинних основ
- •Хімічні властивості основ
- •Класифікація солей
- •Одержання середніх солей
- •Хімічні властивості середніх солей
- •Одержання кислих солей
- •Хімічні властивості кислих солей
- •Одержання основних солей
- •Хімічні властивості основних солей
- •Основні положення координаційної теорії Вернера (1893 р.)
- •Назви аніонів і лігандів
- •Завдання для самоконтролю
- •Молярні маси еквівалентів складних речовин
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Основні принципи розподілу електронів в атомі
- •Розділ 1.4. Періодичний закон I періодична система елементів д. I. Менделєєва
- •Періодичність зміни хімічних та фізичних властивостей елементів
- •Розділ 1.5. Хімічний зв’язок і будова молекул
- •1.5.1. Ковалентний зв’язок
- •1.5.2. Здатність молекул до поляризації
- •1.5.3. Йонний зв’язок
- •1.5.4. Металічний зв’язок
- •1.5.5. Міжмолекулярна взаємодія
- •1.5.6. Водневий зв’язок
- •Розділ 1.6. Кристалічний стан речовин і типи кристалічних ґраток
- •Типи кристалічних ґраток
- •Розв’язання типових задач і вправ
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Завдання для модульної контрольної роботи № 1
- •Модуль 2. Закономірності перебігу хімічних процесів
- •Розділ 2.1. Хімічна термодинаміка
- •2.1.1. Основні поняття хімічної термодинаміки
- •2.1.2. Перший закон термодинаміки та його застосування до хімічних процесів
- •2.1.3. Термохімія. Закон Гесса та наслідки з нього
- •2.1.4. Другий закон термодинаміки. Зміна ентропії та енергії Гіббса як критерії напрямленості процесу та стану рівноваги
- •Розв’язання типових задач і вправ
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Хід роботи
- •Розділ 2.2. Швидкість хімічних реакцій. Хімічна рівновага
- •2.2.1. Основні положення і поняття швидкості хімічних реакцій
- •2.2.2. Вплив концентрації реагуючих речовин на швидкість реакцій
- •2.2.3. Вплив природи реагуючих речовин і температури на швидкість реакцій
- •2.2.4. Каталіз
- •2.2.5. Хімічна рівновага
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Лабораторна робота № 2
- •Модуль 3. Розчини
- •Розділ 3.1. Уявлення про дисперсні системи і розчини
- •Розділ 3.2. Фізико-хімічні властивості розбавлених розчинів неелектролітів
- •3.2.1. Осмос і осмотичний тиск
- •3.2.2. Тиск насиченої пари розчинів
- •3.2.3. Температури кипіння і замерзання розчинів
- •Розділ 3.3. Розчини електролітів
- •3.3.1. Теорія електролітичної дисоціації
- •Фізико-хімічні властивості розчинів електролітів
- •3.3.2. Йонні реакції в розчинах електролітів
- •3.3.3. Добуток розчинності малорозчинних речовин
- •3.3.4. Йонний добуток води. Водневий показник як кількісна характеристика кислотності-основності розчинів
- •3.3.5. Гідроліз солей
- •Зміщення рівноваги гідролізу
- •3.3.6. Твердість води та способи її усунення
- •Розв’язання типових задач і вправ
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Приклад 3. Розчин, який містить 8 г деякої речовини в 100 г бензену, кипить при 82,80с, тоді як чистий бензен кипить при 80,2 0с. Визначте молярну масу розчиненої речовини. Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Лабораторна робота № 3
- •Завдання для модульної контрольної роботи № 3
- •Модуль 4. Окисно-відновні реакції та електрохімічні процеси
- •Розділ 4.1. Окисно-відновні реакції
- •Розрахунок ступеня окиснення
- •Найважливіші окисники й відновники
- •Класифікація окисно-відновних реакцій
- •1. Міжмолекулярні окисно-відновні реакції. Окисник і відновник знаходяться в різних речовинах; обмін електронами в цих реакціях відбувається між різними атомами чи молекулами:
- •Розв’язання типових задач і вправ
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Розділ 4.2. Електрохімічні процеси
- •4.2.1. Електрохімічні поняття. Електродний потенціал
- •4.2.2. Хімічні джерела електричної енергії
- •4.2.2.1. Гальванічні елементи
- •4.2.2.2. Акумулятори
- •4.2.2.3. Паливні елементи
- •Розв’язання типових задач і вправ
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Лабораторна робота № 4
- •Розділ 4.3. Електроліз
- •Електроліз водних розчинів
- •Основні напрями застосування електролізу
- •Розв’язання типових задач і вправ
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Лабораторна робота № 5 Досліди до теми: Електроліз розчинів. Акумулятори
- •Розділ 4.4. Корозія металів. Методи захисту від корозії
- •Значення фактора Піллінга-Бедвордса для деяких металів
- •Захист металів від корозії
- •Розв’язання типових задач і вправ
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Лабораторна робота № 6 Досліди до теми: Корозія металів. Методи захисту від корозії
- •Завдання для модульної контрольної роботи № 4
- •Модуль 5. Конструкційні матеріали
- •Розділ 5.1. Неметалеві конструкційні матеріали Полімерні матеріали
- •Матеріали неорганічного походження
- •Розділ 5.2. Металеві конструкційні матеріали
- •5.2.1. Легкі конструкційні метали
- •5.2.2. Метали родин феруму й купруму
- •5.2.3. Металічні сплави
- •Вуглецеві сталі
- •Леговані сталі
- •Основні леговані елементи та їх
- •Сплави на основі кольорових металів
- •Розв’язання типових задач і вправ
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Розв’язання
- •Завдання для самоконтролю
- •Завдання для модульної контрольної роботи № 5
- •Хімія та екологія
- •Основні позначення і скорочення
- •Основні формули та закони
- •Питання до екзамену
- •Тест-тренінг (підготовка до екзамену)
- •Відповіді на тест-тренінг
- •Додатки
- •Розповсюджені назви деяких неорганічних речовин
- •Взаємозв’язок між квантовими числами та структурні одиниці електронних формул атомів елементів (рівні, підрівні й атомні орбіталі – ао)
- •Електронегативності деяких елементів за л.Полінгом
- •Розчинність кислот, основ і солей у воді
- •Стандартні електродні потенціали металів у водних розчинах
- •Стандартні окисно-відновні потенціали деяких окисно-відновних систем у водних розчинах
- •Найважливіші одиниці системи сі та їх співвідношення з одиницями інших систем
- •Найважливіші фізико-хімічні константи
- •Взаємодія сульфатної кислоти (h2so4) з металами
- •Використана та рекомендована література
- •Предметний покажчик
- •73008, Україна, м.Херсон, Бериславське шосе, 24
Основні принципи розподілу електронів в атомі
Електронна оболонка атома заповнюється електронами у відповідності наступним правилам.
1. Принцип найменшої енергії: електрон в атомі займає той вільний підрівень, на якому він має мінімальне значення енергії. Тобто, електрон залишається на тому підрівні, на якому забезпечується найбільш міцний зв’язок з ядром. Конкретна реалізація цього принципу відображується правилами Клечковського:
1) Заповнення електронних шарів відбувається в порядку збільшення сум головного й орбітального квантових чисел (n + l). Так, сума (n + l) для електронів 3d-орбіталі дорівнює 5 (n =3, l=2), для електронів 4s-орбіталі – 4 (n = 4, l = 0). Тому спочатку електронами заповнюється 4s-орбіталь, а потім 3d-орбіталь.
2) Якщо для двох орбіталей суми (n + l) мають однакові значення, то спочатку електронами заповнюється орбіталь з меншим значенням головного квантового числа. Наприклад, для електронів 3d- і 4p-орбіталей сума n + l = 5 (відповідно 3 + 2 і 4 + 1). Але тому, що для електронів 3d-орбіталі головне квантове число n = 3, а для електронів 4p-орбіталі n = 4, у першу чергу заповнюються 3d-орбіталі. Лише після того, як заповнені орбіталі менших енергій, починається заповнення орбіталей більших енергій. Для енергетичних підрівнів збільшення енергії відбувається приблизно таким чином:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f≈5d <6p<7s<5f≈6d<7p.
Зазначимо, що дана послідовність не відображує окремих особливостей електронної будови атомів деяких елементів. Наприклад, в атомах Лантана (№ 57) починається заповнення 5d-підрівня, замість 4f:
57La 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d16s2.
А у наступних за Лантаном 14 елементів (Се–Lu) енергетично більш вигідний 4f-стан у порівнянні з 5d. Тому у цих елементів відбувається заповнення спочатку 4f-підрівнів:
58Се 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f25s25p66s2.
У сьомому періоді за двома s-елементами (Fr, Ra) слідує d-елемент Ас і чотирнадцять f-елементів (Th–Lr), далі – знову d-елементи. Порушення „нормального” порядку заповнення енергетичних рівнів в атомах Лантана і Церія й аналогічні особливості в електронній будові атомів елементів сьомого періоду пояснюється наступним чином. При збільшенні заряду ядра електростатичне притягнення до ядра електрона, який знаходиться на даному енергетичному підрівні, стає більш сильним, і енергія електрона зменшується. При цьому енергія електронів на різних підрівнях змінюється неоднаково, оскільки по відношенню до цих електронів заряд ядра екранується по-різному.
2. Принцип Паулі: в атомі не може бути і двох електронів з однаковими значеннями чотирьох квантових чисел. На орбіталі може знаходитися два електрони з різними спінами (ms = +½ і ms = –½).
Максимальне число електронів на підрівні визначають за формулою: К = 2 (2l + 1). Таким чином, маємо: s2, p6, d10, f14.
3. Правило Гунда (Хунда): у межах підрівня електрони розподіляються так, щоб сумарне спінове квантове число мало максимальне значення (спочатку по одному електрону на орбіталь, а потім по другому електрону).
-
↑
↑
↑
Правильний розподіл р-електронів.
-
↑↓
↑
Неправильний розподіл р-електронів.
У залежності від того, який підрівень заповнюється останніми електронами, розрізняють s-, p-, d-, f-елементи: s-елементи – де в атомах останні електрони займають s-підрівень зовнішнього квантового рівня (Na, Mg, K); р-елементи – де в атомах останні електрони займають р-підрівень зовнішнього квантового рівня (C, О, Cl, S); d-елементи – де в атомах останні електрони займають d-підрівень (Тi, Cr, Fe, Cu); f-елементи, в атомах яких останні електрони займають f-підрівень другого від позаквантового рівня (Pr, Er, Eu).
Взаємозв’язок між квантовими числами, розрахунки числа підрівнів на енергетичних рівнях, числа атомних орбіталей (АО) на підрівнях і рівнях наведено в додатку 2.