Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

идз+кр / экз / chem / Shpora_14-21_2009

.docx
Скачиваний:
14
Добавлен:
16.10.2021
Размер:
25.67 Кб
Скачать

Вопрос 14. Ковалентная связь. Метод валентных связей. Возбужденные состояния атома.

Ковалентная связь ( полярная, неполярная)

- химическая связь, образованная путем обобществления пары электронов двумя

атомами..

Неполярная – связь образована одинаковыми атомами, истинные заряды атомов в молекуле также одинаковы, поскольку атомы, образующие связь, в равной степени владеют обобществлённой электронной парой.

Полярная – один из атомов сильнее притягивает электроны и электронная пара смещается в сторону этого атома.

Образуется двумя электронами, обладающими противоположно-направленными спинами и

принадлежащими двум атомам, между которыми осуществляется связь. Такая общая электронная пара

может образовываться за счет:

1. Результата спаривания двух не спаренных электронов различных атомов

2. Электронной пары одного атома – донора и вакантной орбитали второго атома – акцептора (донорно-акцепторный

механизм образования)

Метод валентных связей

предполагает, что каждая

пара атомов в молекуле удерживается вместе при помощи одной или нескольких общих

электронных пар. базируется на следующих положениях:

1. Химическая связь между двумя атомами возникает как результат перекрывании АО с образованием электронных пар

2. Атомы, вступающие в химическую связь, обмениваются электронами.

3. Связь образуется лишь при взаимодействии электронов с антипараллельными спинами

4. Характеристики определяются типом перекрывания АО

Возбужденные состояния атомов - состояние с более высокими значениями энергии (энергетически

нестабильное состояние, в которое переходит атом, получая энергию извне). Сам процесс/результат

повышения энергии атома/электрона – возбуждением (повышение по сравнению с основным состоянием,

когда электрон на таких ЭУ, что суммарная энергия в атоме минимальна)

В возбужденном состоянии атом может пребывать лишь короткое время. Возбужденный атом, отдавая

энергию, возвращается в основное состояние

Вопрос 15. Валентность и степень окисления. Способы определения степени окисления. Основные окислители и восстановители.

Валентность – способность атомов присоединять к себе определенное число других атомов (это свойство

атома данного элемента присоединять или замещать определённое количество атомов водорода.)

Степень окисления – условный заряд на атоме в веществе.

При определении

степени окисления делают предположение, что все связи в соединении ионные. Степень

окисления может быть положительной, отрицательной, нулевой. Положительная степень

окисления обозначает число электронов, которые смещаются от данного атома, а

отрицательная – число электронов, которые смещаются к данному атому.

Существуют определённые правила нахождения степени окисления.

1. Степень окисления простых веществ равна нулю. Напомню, что простыми называют вещества, состоящие из одного вида атомов.

2. Некоторые атомы в сложных соединениях проявляют только одну степень

окисления. Такие степени окисления называются постоянными.

3 Сумма степеней окисления всех атомов сложного соединения должна быть равна нулю.

Основные окислители/ восстановители

Галогены Водород

Перекись водорода Металлы

Марганцовка Уголь

Анод при электролизе Оксид углерода

Вопрос 16. Направленность ковалентной связи. Сигма и пи связи. Гибридизация атомных орбиталей.

Направленность ковалентной связи – обусловлена тем, что перекрытие валентных электронных облаков

возможно только при их определенной взаимной ориентации. Главное свойство, от которого зависит

структура молекул и немолекулярных химических соединений.

Направленность ковалентной связи определяется взаимным расположением электронных облаков,

участвующих в образовании химической связи. Ковалентная связь образуется в направлении максимального

перекрывания электронных орбиталей взаимодействующих атомов. Насыщаемость ковалентной связи вызывается ограничением числа электронов, находящихся на внешних оболочках, которые могут участвовать в образовании ковалентной связи.

Сигма и пи связи – ковалентные ХС, характеризующиеся определенной, но различной пространственной симметрией распределения электронной плотности.

𝝈 − связи симметрично относительно линии связи (линии, соединяющей ядра взаимодействующих атомов).

𝝅 − связи симметрично относительно плоскости, проходящей через линию связи, в этой плоскости (узловой)

Гибридизация атомных орбиталей – изменение формы и энергии орбиталей атомов, участвующих в

образовании связей. Образуются гибридные атомные орбитали одинаковой формы и энергии, при этом их

симметрия по сравнению с исходными орбиталями уменьшается.

Сущность гибридизации атомных орбиталей состоит в том, что электрон вблизи ядра связанного

атома характеризуется не отдельной атомной орбиталью, а комбинацией атомных орбиталей с

одинаковым главным квантовым числом.

Вопрос 17. Полярность связи. Ионная связь. Полярность молекул и их дипольный момент.

Полярность химической связи – характеристика химической связи, показывающая изменение распределения

электронной плотности в пространстве вокруг ядер в сравнении с распределением электронной плотности в

образующих данную связь нейтральных атомах.

Полярность зависит от:

1. Размеров атомов и ионов

2. Числа и характера связей до данного взаимодействия

3. От типа структуры и дефектов кристаллической решетки.

Ионная связь представляет собой электростатическое взаимодействие отрицательно и положительно

заряженных ионов в химическом соединении.

Полярность молекул характеризуют их дипольным моментом 𝝁 , который равен произведению заряда

электрона на расстояние между электрическими центрами + и – зарядов

𝜇 = 𝑞 ∙ 𝑙

Молекула полярна, когда центр отрицательного заряда не совпадает с центром положительного. Такая

молекула является диполем: электрически нейтральная система с двумя одинаковыми по величине положительным и отрицательным зарядами, находящимися на расстоянии L друг от друга.

Полярность молекулы определяется разностью электроотрицательностей(способность атомов в молекуле смещать к себе общие эл. пары) атомов, образующих

двухцентровую связь, геометрией молекулы, а так же наличием неподеленных электронных пар, так как

часть электронной плотности в молекуле может быть локализована не в направлении связей.

Полярность связи выражается через ее ионную составляющую, то есть через смещение электронной

пары к более электроотрицательному атому

Ионная связь

Ионы - это заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или присоединения

электронов.

Ионная (электронная) связь – если элементы очень различны по химическим свойствам, то электронная пара

может поместиться в поле ядра атома с большей электроотрицательностью. В результате перемещения

возникают заряженные частицы –ионы, разного заряда.

Разноименные ионы стягиваются за счет сил электростатического притяжения. Такую связь называют ионной

или электровалентной.

//Не обладает насыщаемостью подобно ковалентной связи. Не обобщает электронную пару, фактически она

во власти аниона.

Валентность в ионных соединениях может быть и положительной, и отрицательной

В ионной соединении СО равна его заряду

Механизм образования связи.

Атом неметалла забирает наружные электроны у атома металла и превращается в анион (отрицательно

заряженный ион). Атом металла теряет электроны и превращается в катион (положительно заряженный

ион). Ионы связаны электростатическими силами. Происходит полная отдача (принятие) валентных

электронов, перекрывание облаков отсутствует, обобществления электронов не наблюдается.

Вопрос 18. Донорно-акцепторный механизм ковалентной связи. Комплексные соединения.

Донорно-акцепторный механизм ковалентной связи – ковалентная связь образуется двумя электронами,

обладающими противоположно-направленными спинами и принадлежащими двум атомам, между

которыми осуществляется связь. Такая общая пара образуется за счет электронной пары одного атома –

донора и вакантной орбитали второго атома – акцептора

Fe(CN)3+ 3KCN = Fe(CN) .3KCN, аммиак пример

Комплексные соединения – сложные соединения у которых имеются ковалентные связи, образованные по донорно-акцепторному механизму.

1. Способность отдельных составных частей к инд существованию

2. Сложность стехиометрического состава

3. Существуют в крист форме. Ярко окрашены.

Имеют 2 сферы.

Внутренняя – комплекс включает центральный ион или атом, вокруг которого координируются отрицательно заряженные ионы или нейтральные молекулы.

Внешняя – остальные частицы, связанные с комплексной частицей ионом или межмолекулярными

связями, включая водородную.

Комплексообразователь - центральный атом комплексной частицы

Лиганды (адденды) – атомы или изолированные группы атомов, располагающиеся вокруг

комплексообразователя. Это могут быть молекулы, анион и катион Н.

отрицательно заряженные ионы - Fˉ, Clˉ, Brˉ, Iˉ, S

2--

, CNˉ, OHˉ,NO --

или нейтральные молекулы - H2O, NH3, CO

Дентатность лиганда – определяется числом координационных мест, занимаемых лигандом в

координационной сфере комплексообразователя; есть монодентантные лиганды, связанные с центральным

атомом 1 связью, бидентантные -2-мя и тд…

Координационное число – число связей, образуемых центральным атомом с лигандом

Вопрос 19. Основные положения метода молекулярных орбиталей. Связывающие и разрыхляющие орбитали. Энергетические диаграммы.

1. В результате линейной комбинации две атомные орбитали (АО) формируют две молекулярные

орбитали (МО) – связывающую, энергия которой ниже, чем энергия АО, и разрыхляющую,энергия которой выше энергии АО

2. Электроны в молекуле располагаются на молекулярных орбиталях в соответствии с принципом

Паули и правилом Хунда.

3. Отрицательный вклад в энергию химической связи электрона, находящегося на разрыхляющей

орбитали больше, чем положительный вклад в эту энергию электрона на связывающей МО.

4. Кратность связи в молекуле равна деленной на два разности числа электронов, находящихся на

связывающих и разрыхляющих МО.

5. С повышением кратности связи в однотипных молекулах увеличивается ее энергия связи и

уменьшается ее длина.

Если при образовании молекулы из атомов электрон займет связывающую МО, то полная энергия

системы понизится, т.е. образуется химическая связь. При переходе электрона на разрыхляющую

МО энергия системы повысится, система станет менее устойчивой

МО, обладающие меньшей энергией, чем исходные АО, называются связывающими (ЕМО связ < ЕАО),

они энергетически более устойчивы.

МО, обладающие большей энергией, чем исходные АО, называются разрыхляющими (ЕМО разр >

ЕАО), они энергетически не- устойчивы.

Образование химической связи между атомами происходит когда, согласно принципу Паули,

электроны с противоположными спинами переходят с АО на МОСВЯЗ, при этом выделяется

энергия (∆Е = ЕАО – ЕМО связ). Max плотность МОСВЯЗ приходится на область, лежащую между

ядрами взаимодействующих атомов.

Если спины электронов взаимодействующих атомов параллельны, то один электрон занимает

МОСВЯЗ, а другой – МОРАЗР, атомы отталкиваются друг от друга, химической связи не возникает,

электронная плотность МО равна нулю.

Образование молекулы возможно в том случае, когда число электронов на МОСВЯЗ больше, чем на МОРАЗР.

Если число электронов на МОСВЯЗ и МОРАЗР одинаково, то молекула образоваться не может

Вопрос 20. Металлическая связь. Ее роль

Металлическая связь - это тип связи в металлах и их сплавах между атомами или

ионами металлов и относительно свободными электронами (электронным газом) в

кристаллической решетке.

Сущность образования металлической связи состоит в следующем: атомы

металлов отдают наружные электроны, и некоторые из них превращаются в положительно заряженные ионы. Оторвавшиеся от атомов

электроны относительно свободно перемещаются между

возникшими положительными ионами металлов. Между этими частицами возникает

металлическая связь, т. е. электроны как бы цементируют положительные ионы в

металлической решетке.

Твёрдость

Почти все металлы при нормальных условиях находятся

В твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью.

Температура плавления

Температуры плавления чистых металлов лежат в диапазоне от −39 °C (ртуть) до 3410 °C

(вольфрам). Температура плавления большинства металлов (за исключением щелочных)

высока, однако некоторые «нормальные» металлы, например, олово и свинец, можно

расплавить на обычной электрической или газовой плите.

Плотность

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5

÷ 22,5 г/см³).

Пластичность

Большинство металлов пластичны

Это происходит из-за смещения слоёв атомов металлов без разрыва связи между ними. Самыми пластичными являются золото, серебро и медь

Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистый хром весьма пластичен, но,

загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым.

Некоторые металлы, такие, как золото, серебро, свинец, алюминий, осмий, могут срастаться

между собой, но на это могут уйти десятки лет.

Электропроводность

Все металлы хорошо проводят электрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижных электронов, перемещающихся под

Действием электрического поля. Серебро, медь и алюминий имеют наибольшую электропроводность;

Теплопроводность

Высокая теплопроводность металлов также зависит от подвижности свободных электронов.

Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей, и лучшим проводником

тепла, как и электричества, является серебро.

Наименьшая теплопроводность — у висмута и ртути.

Цвет

Цвет у большинства металлов примерно одинаковый — светло-серый с голубоватым

оттенком. Золото, медь и цезий соответственно жёлтого, красного и светло-жёлтого цвета.

Вопрос 21. Система. Фаза. Компонент. Параметры. Правило фаз Гиббса.

Система – совокупность находящихся во взаимодействии веществ или частиц, мысленно или фактически обособленная от окружающей среды; тело или группа находящаяся во взаимодействии при котором Q→ Aмех или Aхим → Q

Системы:

  • Открытые(обмен энергией и веществом)

  • Закрытые(обмен только энергией)

  • Изолированные

Фаза – часть системы, однородная во всех ее точках по хим составу и свойствам и отделенная от других фаз системы поверхностью раздела.

Компонент – вещества, образующие систему. Компонентами могут быть элементы или устойчивые

химические соединения.

Параметры системы – физические величины, характеризующие какое-либо свойство системы.

Параметры системы:

  • Интенсивные – которые не зависят от количества вещества и при взаимодействии тел выравниваются (температура, давление и концентрация);

  • Экстенсивные – зависящие от количества вещества, следующие закону сложения (масса, обьем, внутренняя энергия и т.п.)

Степень свободы – независимые параметры системы, находящиеся в термодинамическом равновесии,

которые могут принимать произвольные значения в определенном интервале, число фаз не изменяется.

Число степеней свободы – число, указывающее скольким параметрам, характеризующим состояние

равновесной системы, можно давать произвольное значение, без изменения числа фаз.

Совокупность численных значений терм.д. параметров системы, характеризующие ее физические и

химические свойства (в данный момент времени), называется состоянием системы..

Правило фаз Гиббса

Правило фаз Гиббса утверждает, что число степеней свободы С равновесной

термодинамической системы равно разности между числом компонентов К и числом фаз Ф, плюс число факторов п, влияющих на равновесие:

С= К-Ф+n

Полное изменение свойств системы не зависит от пути перехода, а определяется начальными и конечными состояниями системы.

Термодинамика – наука о зависимости направления и пределов протекания реакций в системах, в которых находится вещество.

Теплота – неупорядоченная форма обмена между системами.

Работа – упорядоченная форма передачи энергии от системы сов работу к системе над которой сов работу.

Соседние файлы в папке chem