Коллоквиум. Атом. Химическая связь. Комплексные соединения.

1. История развития представлений о структуре атома. Теории Ломоносова и Дальтона. Модели атомов Томсона, Резерфорда, Бора.

Об атомах задумывались еще древние греки. В 18 веке Ломоносов сформулировал КОРПУСКУЛЯРНУЮ ТЕОРИЮ ст-ния в-ва. Открытие фун-х законов позволило вывест важнейшиии хим понятия, которые легли в основу анато-но мол-ного учения окогчательно признанного 1860 году.

Основ положения ат-ного учения:

1)Существуют вещества с мол-ным и немол-м ст-нием

2)Между мол-ми имеются промежутки ,размеы которых зависят от тем и агр сост.

3)мол

….ТЕТРАДЬ

2.

Постулат Луи де Броля: он связал импульс движения материального объекта с длиной волны этого объекта через следующую величину.

L = h/p = h/mv, p = mv.

Функция не является квантовым числом, а содержит эти квантовые числа.

Принцип неопределённости де Броля: если частица имеет макроскопические размеры, то длина волны для этой частицы сравнительно мала.

m = 1г, v = 4 м/c, =10-21cм.

В качестве валентных выступают S и р подуровни.

3.

Правило Клечковского В.М.

Электрон заполн. Подуровень должен иметь минимально избыточной энергией по отношению к подуровню энергии.

Li 1822S1

Al18 1S22S22P63S23P63d0

K19 1S22S22P63S23P64S1

Правило Клечковского.

Заполнение идет от n+1 меньших к n+l больших

4S 3d

4+0 < 3+2 (сначала 4S, потом 3d)

2. Правило

Если суммы n+l равны друг другу, тозаполнение уровней и подуровней происходит в напр главного квантового числа k

4p 3

4+1 3+2 => сначала , потом 4p

Правило Клечковского.

Если сумма n+l равных

3d 4p 5S

3+2 = 4+1 = 5+0

4S

Явление правила проскока электронов.

Cr24 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3d4

В алентность как правило определяется S и P электронами (…..)

Схема заполнения уровней и подуровней по Клечковскому.

1 S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3d10 4p6 – 5S2 – 4d10 - 5p6 –6S2 – 5d1 – 4f4 - 5d2-10 – 6p6 – 7s2 - 6d1 –5f14 - 6d2-10 – 7p6

Правило Гунда: Суммарный спин электронов на подуровне должен быть максимален, т.е. электроны на подуровне стремятся занять максимальное число свободных квантовых состояний.

Число неспор. электронов или свободных квантовых состояний определяется валентностью атома. В пределах электронного уровня электроны могут исходить с подуровня на подуровень.

s2р2=s1р3.

Валентность2 – валентность 4.

Принцип Паули.(на однлй молекулярной орбитале не может быть больше двух электр с антипаоралельными спинами).

Движение электр в молекуле рассматривается как взаимодействие.

Электронная энергия молекал есть сумма энергий орбиталей за вычетом суммы энергий межэлектронного отталкивания + сумма энергий отталкивания между ядрами.

ф

Число электронов, которые могут находиться на одном энергетическом уровне, определяется формулой 2n2, где n – номер уровня. Максимальное заполнение первых четырех энергетических уровней: для первого уровня – 2 электрона, для второго – 8, для третьего – 18, для четвертого – 32 электрона. Максимально возможное заполнение электронами более высоких энергетических уровней, в атомах  известных элементов не достигнуто. Квантово-механические расчеты показывают, что в многоэлектронных энергия электронов одного уровня неодинакова; электроны заполняют атомные орбитали разных видов и имеют разную энергию. Каждый энергетический уровень, кроме первого, расщепляется на такое число энергетических подуровней, сколько видов орбиталей включает этот уровень. Второй энергетический уровень расщепляется на два подуровня (2s – и 2p-подуровни), третий энергетический уровень – на три подуровня (3s-, 3p- и 3d-подуровни). Каждый s-подуровень содержит одну s орбиталь, каждый р-подуровень – три р-орбитали, каждый d-подуровень семь f-орбиталей. Закономерность заполнения электронных оболочек атомов определяется принципом запрета, установленным в 1925 г швейцарским физиком Паули (принцип Паули): В атоме не могут одновременно находиться два электрона с одинаковым набором четырех квантовых квантовых чисел (заполнение электронами орбиталей происходит следующим образом: сначала на каждой орбитали располагается по одному электрону, затем, после заполнения всех орбиталей происходит распределение вторых электронов с противоположным спином). Используя понятия квантовые числа можно сказать, что: Каждый электрон в атоме однозначно характеризуется своим набором четырех квантовых чисел - главного n, орбитальногоl, магнитного ml, и спинового ms. Заселение электронами энергетических уровней, подуровней и атомных орбиталей подчиняется следующему правилу:  В невозбужденном атоме все электроны обладают наименьшей энергией (принцип наименьшей энергии). Это означает, что каждый из электронов, заполняющих оболочку атома, занимает такую орбиталь, чтобы атом в целом имел минимальную энергию. Последовательно квантовое возрастание энергии подуровней происходит в следующем порядке: 1s - 2s -2р - 3s – 3р - 4s –3d - 4р - 5s -…. Такой порядок увеличения энергии подуровней определяет расположение эле Ментов в Периодической системе. Заполнение атомных орбиталей внутри одного энергетического подуровня происходит в соответствии с правилом, сформулированным немецким физиком Ф. Хундом (1927г) (правило Хунда): При данном значении квантового числа l (т.е. в пределах одного подуровня) в основном состоянии электроны располагаются таким образом, что значение суммарного спина атома максимально. Это означает, что на подуровне должно быть максимально возможное число неспаренных  электронов.  Порядок возрастания энергии атомной орбитали в сложных атомах описывается правилом Клечковского: энергия атомной орбитали возрастает в соответствии с увеличениемn +l   главного и орбитального квантовых чисел. При одинаковом значении суммы энергия меньше у атомной орбитали с меньшим значением главного квантового числа.  Распределение электронов по различным атомным орбиталям называют электронной конфигурацией атома. Электронная конфигурация с наименьшей энергией соответствует основному состоянию атома, остальные конфигурации относятся к возбужденным состояниям.  Электронную конфигурацию атома изображают двумя способами – в виде электронных формул и электронно-графических диаграмм.  При написании электронных формул используют главное и орбитальное квантовые числа. Подуровень обозначают с помощью главного квантового числа (цифрой) и орбитального квантового числа (соответствующей буквой). Число электронов на подуровне характеризует верхний индекс. Например. Для основного состоянии атома водорода электронная формула: 1s1. Более полно строение электронных подуровней можно описать с помощью электронографических диаграмм, где распределение электронов по подуровням представляют в виде квантовых ячеек. Орбиталь в этом случае принято условно изображать квадратом, около которого проставлено обозначение подуровня. Подуровни на каждом уровне должны быть немного смещены по высоте, так как их энергия несколько различается. Электроны обозначают стрелками­ или ¯ в зависимости от знака спинового квантового числа. С учетом структуры электронных конфигураций атомов все известные элементы в соответствии со значением орбитального квантового числа последнего заполняемого подуровня можно разбить на четыре группы: s –элементы, р-элементы, d-элементы, f-элементы.