Введение в курс химии

Химия в энергетическом институте – фундаментальная общетеоретическая дисциплина.

Химия – естественная наука, изучающая состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.

М.В.Ломоносов (1741 г.) – “Химическая наука рассматривает свойства и изменения тел…, состав тел…,объясняет причину того, что с телами при химических превращениях происходит”.

Д.И.Менделеев (в “Основах химии” 1871 г.) – “Химия – это учение об элементах и их соединениях”.

Понимание законов химии и их применение позволяет создавать новые процессы, машины, установки и приборы. Получение электроэнергии, топлива, металлов, различных материалов, продуктов питания и т.п. непосредственно связано с химическими реакциями. Например, электрическую и механическую энергии в настоящее время в основном получают преобразованием химической энергии природного топлива (реакции горения, взаимодействия воды и ее примесей с металлами и т.п.). Без понимания этих процессов невозможно обеспечить эффективную работу электростанций и двигателей внутреннего сгорания.

Тема 1. Электронное строение атома. Атом - сложная электромагнитная микросистема, являющаяся носителем свойств химического элемента.

протоны (р, р⁺)

ядро

атом нейтроны (n, n^o) 1840

электроны (е^-)

массовое число

³⁵Cl (17p⁺, 18n, 17e^-)

заряд ядра ¹⁷

М_r(Cl)=35*0,7543 + 37*0,2457 = 35,491

Квантовая механика - поведение движущихся микрообъектов (в том числе и электронов) – это одновременное проявление как свойств частиц так и свойств волн.

Частица – m, mv, E₁ =mv²

Волна - , , E₂ = h = hv/

Луи де Бройль (1924г.): Е₁ = Е₂; =h/ mv

h – постоянная Планка, 6,62610^-34Джс

Принцип неопределенности - Вернер Гейзенберг (1927г.)

произведение неопределенностей положения х и импульса (mv) не может быть меньше h/2

х(mv)  h/2

Точное нахождение частицы (электрона) заменяется понятием статистической вероятностью нахождения ее в определенном объеме (около ядерного) пространства.

Движение е^- - волновой характер – волновая функция

 =(х,у,z).

²dv - плотность вероятности нахождения е^- в определенном объеме около ядерного пространства. Это пространство называется атомной орбиталью(АО).

Квантовые числа (n, l, m_l ) – характеристики АО.

1. Главное квантовое число (n):

• определяет – энергию электрона – энергетический уровень

• показывает – размер электронного облака (орбитали)

• принимает значения – от 1 до 

n (энерг. ур.): 1 2 3 4 и т.д.

K L M N

Е_е увеличивается

2. Орбитальное квантовое число (l) :

• определяет – орбитальный момент количества движения электрона

• показывает – форму орбитали

• принимает значения – от 0 до (n-1)

Графически любая АО изображается

Орбитальное квантовое число: 0 1 2 3 4

Энергетический подуровень : s p d f g

Еувелич.

z

l =0 s –подуровень  s –АО  x

y

l=1  p-подуровень  р-АО  х

y

Каждому n соответствует определенное число значений l, т.е. каждый энергетический уровень расщепляется на подуровни. Число подуровней равно номеру уровня.

1-ый энерг.уровень  1 подуровень  1s

2-ой энерг.уровень  2 подуровня  2s2p

3-ий энерг.уровень  3 подуровня  3s3p3d

4-ый энерг.уровень  4 подуровня  4s4p4d4f и т.д.