8. Принцип Паули. Принципы заполнения орбиталей.

В атоме не может быть двух электронов, у которых значения всех квантовых чисел (n, l, m, s) были бы одинаковы, т.е. на каждой орбитали может находиться не более двух электронов (c противоположными спинами Два электрона, находящиеся на одной орбитали и обладающие противоположно направленными спинами, называются спаренными,в отличие от одиночного лектрона, занимающего другую орбиталь. Наиболее устойчивое состояние электрона в атоме соответствует минимальному возможному значению его энергии.

9. Правило Гунда(хунда) Атом в основном состоянии должен иметь максимально возможное число неспаренных электронов в пределах определенного подуровня. Устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально. Отметим что правило Хунда не запрещает ругого распределения электронов в пределах подуровня. Оно лишь утверждает, что максимальное значение суммарного спина атома соответствует устойчивому,т .е. невозбужденному состоянию, в котором атом обладает наименьшей возможной энергией; При любом другом распределении электронов энергия атома будет иметь большее значение, так что он будет находиться в возбужденном, неустойчивм состояние.

7. Квантовые числа. Состояние электрона в атоме описывают с помощью4 квантовых чисел: главного (n), орбитального (l), магнитного (m) и спинового (s). Первые 3 характеризуют движение электрона в пространстве, а 4 - вокруг собственной оси.Квантовые числа — энергетические параметры, определяющие состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится. 1.Главное квaнтовое число n определяет общую энергию электрона , энергетический уровень электрона, удаленность уровня от ядра, размер электронного облака; принимает любые целочисленные значения, начиная с 1 (n = 1, 2, 3, . . .) Из пс для любого элемента по номеру периода можно определить число энергетических уровней атома и какой энергетический уровень является внешним 2Орбитальное (побочное или азимутальное) квантовое число l определяет форму атомной орбитали. может принимать целочисленные значения от 0 до n-1 (l = 0, 1, 2, ..n-1). Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы. Орбитали с l= 0 называются s-орбиталями, l =1 – р-орбиталями (3 типа, отличающихся магнитным квантовым числом m), l=2 – d (5 типов), l=3 – f- (7 типов). 3Магнитное квантовое число m определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля. Его значения изменяются от +l до -l, включая 0. на s- подуровне - одна, на p- подуровне - три, на d- подуровне - пять, на f- подуровне - 7 орбиталей. 4Спиновое квантовое число s характеризует магнитный момент, возникающий при вращении электрона вокруг своей оси. Принимает только два значения +1/2 и -1/2 соответствующие противоположным направлениям вращения. соответствуют двум возможным и противоположным друг другу направлениям собственного магнитного момента электрона, называемого спином Для обозначения электронов с различными спинами используются символы: стрелки.

10. Правило Ключковского (принцип наименьшей энергии). В основном состоянии каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной. Чем меньше сумма (n + l), тем меньше энергия орбитали. При заданном значении (n + l) наименьшую энергию имеет орбиталь с меньшим n. Энергия орбиталей возрастает в ряду:1S < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 5d " 4f < 6p < 7s.

11. Переодический закон Д.И.Менделеева 1.формулировка. Свойства атомов и образованных ими соединений находятся в периодической зависимости от атомных весов этих соединений 2 формулировка. Свойства атомов и образованных ими соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома Менделеев формулировал: Свойства протых тел,а так же формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов. Изменение свойств химических элементов по мере возрастания их атомной массы не совершается непреывно в одном и том же направлении,а имеет периодический характер.

12. Структура периодичекой системы. состоит из девяти горизонтальных рядов и восьми вертикальных столбцов,или групп, в которых один под другим размещены сходные между собой элементы. Распространённее других являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткопериодная), «длинная» (длиннопериодная) и «сверхдлинная». В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «короткой» форме записи, в дополнение к этому, четвёртый и последующие периоды занимают по 2 строчки; символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются относительно разных краёв клеток.

13. Химическая связь. Виды химической связи. Химическая связь — явление взаимодействия атомов, обусловленное перекрыванием электронных облаков связывающихся частиц, которое сопровождается уменьшением полной энергии системы. Химическая связь возникает благодаря взаимодействию электрический полей,создаваемых электронами и ядрами атомов, учавствующих в образовании молекулы или кристалла. виды : метталическая,ионная,ковалентная,водородная, донорно-акцепторная.Донорно-акцепторная (координационная связь) —связь между двумя атомами или группой атомов, осуществляемая за счет неподеленной пары электронов одного атома (донора) и свободной орбитали другого атома (акцептора).Металлическая связь — связь, обусловленная свободными электронами. Характерна как для чистых металлов, так и их сплавов и интерметаллических соединений.Водородная связь — разновидность донорно-акцепторной связи, невалентное взаимодействие между атомом водорода H, и электроотрицательным атомом B другой молекулы. Характерны не очень высокая прочность, её распространенность и важность, особенно в органических соединениях, а также некоторые побочные эффекты, связанные с малыми размерами и тсутствием дополнительных электронов у водорода

14 Ионная связь Ионная связь — прочная химическая связь, образующаяся между атомами с большой разностью (>1,7 по шкале Полинга) электроотрицательностей, при которой общая электронная пара полностью переходит к атому с большей электроотрицательностью.Это притяжение ионов как разноименно заряженных тел. Образуется между типичными металлом и неметаллом. При этом электроны у металла полностью переходят к неметаллу. Образуются ионы. Характеристикой подобных соединений служит хорошая растворимость в полярных растворителях (вода, кислоты и т. д.). Это происходит из-за заряженности частей молекулы. При этом диполи растворителя притягиваются к заряженным концам молекулы, и, в результате Броуновского движения, «растаскивают» молекулу вещества на части и окружают их, не давая соединиться вновь. В итоге получаются ионы окружённые диполями растворителя. Поэтому каждый ион в ионном соединении притягивает такое число ионов противоположного знака, чтобы образовалась кристаллическая решетка ионного типа. В ионном кристалле нет молекул. Каждый ион окружен определенным числом ионов другого знака (координационное число иона).

15. Ковалентная связь Ковалентная связь (атомная связь, гомеополярная связь) —наиболее общий вид химической связи, возникающий за счет обобществления электронной пары посредством обменного механизма, когда каждый из взаимодействующих атомов поставляет по одному электрону, или по донорно-акцепторному механизму, если электронная пара передается в общее пользование одним атомом (донором) другому атому (акцептору) электронные облака (электроны) называются общей электронной парой Характерные свойства— направленность, насыщаемость, полярность, поляризуемость — определяют химические и физические свойства соединений. Направленность связи обусловливает молекулярное строение веществ и геометрическую форму их молекул. Насыщаемость — способность атомов образовывать ограниченное число ковалентных связей. Количество связей, образуемых атомом, ограничено числом его внешних атомных орбиталей. Полярность связи обусловлена неравномерным распределением электронной плотности вследствие различий в электроотрицательностях атомов. По этому признаку ковалентные связи подразделяются на неполярные и полярные.

Электроны тем подвижнее, чем дальше они находятся от ядер

16. Межмолекулярное взаимодействие. Межмолекулярное взаимодействие — взаимодействие между электрически нейтральными молекулами или атомами. Впервые Я. Д. Ван-дер-Ваальсом в 1873 году. Межмолекулярное взаимодействие имеет электрическую природу и складывается из сил притяжения (ориентационных, индукционных и дисперсионных) и сил отталкивания. Ориентационная сила возникает благодаря тому, что расстояния между разноименными зарядами немного меньше, чем между одноименными. В результате притяжение диполей превосходит их отталкивание. Взаимодействие диполей зависит от их взаимной ориентации. Индукционные силы действуют между полярной и неполярной молекулами. Полярная молекула создает электрическое поле, которое поляризует молекулу с электрическими зарядами, равномерно распределенными по объему. Положительные заряды смещаются по направлению электрического поля, а отрицательные – против. В результате у неполярной молекулы индуцируется дипольный момент. Между полярными молекулами действует дисперсионное межмолекулярное взаимодействие. В атомах и молекулах электроны сложным образом движутся вокруг ядер. В среднем по времени дипольные моменты неполярных молекул оказываются равными нулю. Но в каждый момент электроны занимают какое-то положение. Поэтому мгновенное значение дипольного момента отлично от нуля. Мгновенный диполь создает электрическое поле, поляризующее соседние молекулы. В результате возникает взаимодействие мгновенных диполей. Силы отталкивания действуют между молекулами на очень малых расстояниях, когда приходят в соприкосновение заполненные электронные оболочки атомов, входящие в состав молекул. Возникающие при этом силы отталкивания зависят от индивидуальности молекул.

17. Комплексные соединения. Классификация Комплексные соединения – определенные химические соединения, образованные сочетанием отдельных компонентов и представляющие собой сложные ионы или молекулы, способные к существованию как в кристаллическом, так и в растворенном состоянии. Согласно координационной теории вернера в центре комплексного соединения расположен коплексообразователь или центральный ион, как правило +заряженный. Чаще всего это металлы 6 и 8 групп. Вокруг комплексообразователя расположены лиганды .Ими могут быть «-» заряжен. Частички и электронейтральные молекулы. Число сигма связывающее между комплексообразователем и лигандами наз-ся координационным числом. Вмсете комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения. Она заключена в [ ]в зависимости от заряда внутренней сферы различают 3 типа комплексных соединений: 1.если внутр сфера заряжена + -это соединение катионного типа 2.если внутр. сфера «-» зяряжена, то это соединение анионного типа.3. если заряд равен 0.электронейтрального типа.За пределами внутренней сферы расположенена внешняя сфера(в электронейтральном типе отсутствует) По числу связей, образуемых лигандом с комплексообразователем, лиганды делятся на моно-, ди-, и поле дентатные лиганды.

19. Закон Гесса. Следствие из закона Гесса Тепловой эффект химической реакции, зависит только от начального и конечного сосотояния системы и не зависит от пути перехода В законе Гесса проявляется свойство внутренней энергии системы как функции состояния, т.е. параметра зависящего только от начального и конечного состояния системы.Внутрення энергия зависит:1.от состава2.количества в-ва Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы). Следствия из закона Гесса: 1) Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье – Лапласа). 2) Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты. 3) Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты. 4) Если начальное и конечное состояние химической реакции совпадают, то ее тепловой эффект равен нулю.

20. Скорость гомогенной хим. Реакции Называют изменение количества вещества в единицу времени в еденице объема Гомогенной(однородной) называют системы, в кот. Отсутствуеют поверхность раздела между ее составляющими.Перемешивание компонентов системы происходит на молекулярнои или ионно-молекулярном уровне При постоянном объеме: скорость гомогенной химической реакции измеряется изменением концентрации какого-либо из реагирующих веществ за единицу времени.

21. Скорость гетерогенной хим. реакции Называют изменение количества вещества на единице площади раздела фаз Гетерогенной называют систему, в кот. Имеет место поверхность раздела между отдельными ее составляющими. Поверхность раздела возникает:а)при контакте веществ в разном агрегатном состоянииб)при контакте 2х жидкостей(если они не смешиваются)и всегда 2х твердых веществ Количество вещества в еденице объема наз-т концентрацией, поэтому для газов и жидких веществ: Vср=∆c/∆t

22. Факторы влияющие на скорость хим. Реакции Среди всех факторов выделяют 4 основных характерных для большинства видов хим. Процессов: 1. Природа реагирующих веществ(2NO(г)+O2=2NO2(г)быстро , 2СО2(г)+О2(г)=2СО(г)медленно )2.концентрация реагирующих веществ 3.температура проведения реакции 4.наличие или отсутствие катализатора Влияние температуры на скорость реакции. Влияние температуры на скорость происходит по правилу вант-гоффа:При повышении температуры на каждые 10град скор. Реакции увеличиы. В среднем в 2-4 раза к(t+˔∆t)/k=V(t+∆t)/V=ɣ^(∆t/10°) При повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два — четыре раза. Скорость химической реакции очень сильно возрастает при повышении температуры. Это связано с тем, что элементарный акт химической реакции протекает не при всяком столкновении реагирующих молекул: реагируют только те молекулы (активные молекулы), которые обладают достаточной энергией, чтобы разорвать или ослабить связи в исходных частицах и тем самым создать возможность образования новых молекул. Поэтому каждая реакция характеризуется определенным энергетическим барьером. Для его преодоления необходима энергия активации – некоторая избыточная энергия (по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре), которой должны обладать молекулы для того, чтобы их столкновение было эффективным, т. е. привело бы к образованию нового вещества. С ростом температуры число активных молекул быстро увеличивается, что и приводит к резкому возрастанию скорости реакции.

23. Обратимые процессы. Химическое равновесие Химические реакции, которые при одних и тех же условиях могут идти в противоположных направлениях называются обратимыми. Хим. Равновесие. Данное понятие вводится только для обратимых процессов.Условия наступлдения хим равновесия:Vпрямой=Vобратной mA+nB=xC+yD Vпрямой=k1[A]^m*[B]^n Vобратной=k2[C]^x*[D]^y они равныkравновесия=k1/k2=([C]^x*[D]^y)/( [A]^m*[B]^n) Численное значение kреакции зависит от темп. И не зависит от начальной концентрации веществ.

24. Принцип Ле Шателье. Влияние параметров реакции на смещене равновесия Это принцип противодействия.Формулировка: Если на систему находящуюся в состоянии хим. Равновесия оказать какое либо внешнее воздействие(изменить с,темп.,давл) то хим равновесие сместится так чтобы ослабить внешнее воздействие. Процесс перехода от одного равновесного состояния к новому равновесию называется смещением химического равновесия. 1.изменинение концентрации Если увеличить концентрацию исходных веществ, то протекать будет преимущественно прямая реакция, равновесие сместится вправо - в сторону образования продуктов реакции. 2. изменение температуры реакция м.б. экзотермическая(выделение тепла ∆Н<0) или эндотермич.(поглощение тепла ∆ Н>0) При увел температыры в сторону эндотермич. Влево. При понижении темп вправо в сторону экзо 3.изменение давления смещает хим. равновесие только в реакциях, идущих с участием газа. И только в том случае, если число моль газов в левой и правой частях уравнения не равно. Если равно то изм.давления не сместит хим. Равновесие. Увеличение давл. в сторону меньшего числа моль. Уменьшение давления в сторону большего.

25. Гомогенный катализ Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. В случае гомогенного катализа катализатор и реагирующие вещества образуют одну фазу (газ или раствор). Бывают катализаторы как ускоряющие протекание реакции, так и замедляющие ее. В первом случае катализ называется положительным, а во втором – отрицательным. Катализаторы, уменьшающие скорость реакции, называются ингибиторами. Примером гомогенного катализа является разложение пероксида водорода в присутствии ионов йода. Реакция протекает в две стадии: H2О2 + I → H2О + IO

H2О2 + IO → H2О + О2 + I

При гомогенном катализе действие катализатора связано с тем, что он вступает во взаимодействие с реагирующими веществами с образованием промежуточных соединений, это приводит к снижению энергии активации(- минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе (в химии выражается в джоулях на моль), чтобы произошла реакция).

26. Гетерогенный катализ Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. При гетерогенном катализе ускорение процесса обычно происходит на поверхности твердого тела — катализатора, поэтому активность катализатора зависит от величины и свойств его поверхности. На практике катализатор обычно наносят на твердый пористый носитель. Механизм гетерогенного катализа сложнее, чем у гомогенного. Примером гетерогенного катализа является окисление SO2 в SO3 на катализаторе V2O5 при производстве серной кислоты (контактный метод). В случае гетерогенного катализа катализатор находится в системе в виде самостоятельной фазы.

27. Растворы неэлектролитов, их общие свойства, способы выражения коцентрации Растворы — это гомогенные смеси , состоящие из растворителя, растворенного вещества и продуктов взаимодействия между ними.

Растворитель-вещество, которое в чистом виде находится в том же агрегатном состоянии, что и раствор. Бывают жидкими газообразными и твердыми.

Растворенное вещество, как правило, меняет агрегатное состояние. Если растворенное вещество и растворитель нах-ся в одном и том же агрегатных состояниях то растворителем является то, которого больше.Вода-всегда растворитель

Сольватация-процесс взаимодейстия растворителя с растворяемым веществом(если это вещество-вода, то наз-ся гидратация)Продукты этого взаимодействия носят названия сольватов и гидратов

Концентрация- колиественная характеристика относительного содержания рстворенного вещества и растворителя в растворе.

Способы выражения концентрации

1) Массовая доля (С,%) – показывает какую часть масса растворенного вещества составляет от массы раствораПроцентное отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора;С=m1/mраствора*100, m раствора=pV

2) Мольная доля (N_i) – Отношение количества растворенного вещества (или растворителя) к сумме количеств всех веществ, находящихся в растворе.Ni=ѵ1/( ѵ1+ѵ2), ѵ=m/M

3) Молярная концентрация или молярность (С_М или М,моль/л) – показывает сколько молей растворенного вещества содержится в одном литре раствора.Отношение количества растворенного вещества к объему раствора. С_М= ѵ1/V=m1/(M1*V)=m1*ρ/M1*m= (ρ*c*10^3)/М

4) Моляльная концентрация или моляльность (Сm,моль/кг) – определяет количество растворенного вещества, содержащихся в 1 кг. Растворителя. Отношение количества растворенного вещества к массе растворителя. Cm= ѵ2/m2*1000=m1/(M1*m2)*1000=m1/(M1(m-m1))*1000

5) Эквивалентная концентрация или нормальность (С_Н или н.,моль/л) – Отношение числа эквивалентов растворенного вещества к объему раствора.

CH=nэ/V=m1/(mэ*V)=m1/(M1*Э1*V)=(m1*ρ)/M1*Э1*m

6)титр раствора определяет массу растворенного вещества в граммах, которая содержится в 1 мл раствора. Титр раствора,г/мл, Т=m1/V=Cm*M1/1000=CH*Э1*M1/1000