khimia / Otvety_na_voprosy_1-8

Гидратация (от греч. hydor — вода), процессы связывания воды химическими веществами. Различают несколько видов гидратации.

В   зависимости   от   средней   продолжительности   жизни   молекул   воды   в   гидратной оболочке,   различают   положительную   и   отрицательную   гидратацию   [6].   Положительная гидратация  характерна  для  «жестких»  ионов,  имеющих  высокую  поверхностную  плотность заряда. Это ионы с большим зарядом и малым радиусом: Li⁺, Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺,Fe³⁺, Cr³⁺, F^-, Cl^-, CО₃^2-, HCO₃^-. В этих случаях толщина плотного гидратного слоя больше, чем рыхлого слоя, а среднее  время  жизни  молекул  воды  в  гидратной  оболочке  иона  больше,  чем  в  «свободной» воде, не участвующей в гидратации (рис. 2а). Ионы с положительной гидратацией, повышая в растворе  содержание  «структурированной»  воды,  влияют  на  структурно-информационные свойства воды в растворе.

Положительная  гидратация  характерна  также  для  растворимых  веществ,  молекулы которых  полярны,  включая  низкомолекулярные  биосубстраты,  а  также  белки,  полисахариды, нуклеиновые кислоты. Причем структура кластеров плотного гидратного слоя, состоящих, по- видимому, из водных тетраэдров, специфична в зависимости от природы вещества.

_{Отрицательная гидратация характерна для «мягких» ионов с малой плотностью заряда:}

K⁺, Cs⁺, NH₄⁺, J^-, Br^-, HPO₄^2-, H₂PO₄^-, NO₃^-, ClO₄  ^–, и поэтому слабо притягивающих молекулы воды. В этом случае (рис.2б) в гидратной оболочке имеется тонкий, плотный со специфической структурой  слой  и  толстый,  рыхлый  слой.  Среднее  время  жизни  молекул  воды  в  гидратной оболочке таких ионов меньше, чем в «свободной» воде. Ионы с отрицательной гидратацией так

же влияют на структурно-информационные свойства воды в растворе, разрыхляя её структуру.

Однослойная   гидратная  оболочка,  состоящая   только   из  плотного   гидратного   слоя характерна для веществ, молекулы которых неполярны или малополярны: N₂, O₂, CO₂, летучие углеводороды, закись азота (N₂O), хлороформ (CHCl₃), эфир ((С₂Н₅)₂О), фторотан (CF₃CHBrCl). Они растворяются путем внедрения молекул в структурные полости внутри водных кластеров, причем  размеры  этих  полостей  должны  соответствовать  размерам  молекул.              Вследствие неполярности  молекул этих веществ, они, вступая в гидрофобное взаимодействие [2; стр. 55] с молекулами  воды  окружающего  их  кластера,  стабилизируют  его  структуру.  В  этом  случае характер     гидратации                  –    положительный      и                 поэтому            такие                  вещества       способствуют структурированию воды в системе.

Оболочка гидратная — оболочка влаги связанной , образующаяся вокруг коллоидных частиц или ионов под влиянием си притяжения между ними и дипольными молекулами воды.

Аквакомплексы металлов

Следует отметить, что некоторые металлы (II—V) б-групп в водных растворах могут быть восстановлены органическими радикалами, восстановительная способность которых возрастает в ряду СН2ОН<СН3СНОН< (СН3)2СОН<сон Приведены измеренные методом импульсного радиолиза характеристики оптического поглощения ионов металлов (II—V) б-групп в неустойчивых состояниях окисления. Такое поглощение в водных растворах связывают с процессами переноса заряда. Аквакомплексы металлов в электронном состоянии 252, т. е. содержащие   неспаренный электрон на 5-орбитали, имеют одиночную интенсивную оптическую полосу поглощения в УФ-обла-стн. Показаны спектры ионов металлов 5 периода — Со+. 1п2+, а также атома Ag0, который имеет изоэлектронную с ними структуру. Видно, что для указанной серии наблюдается закономерное смещение полосы поглощения в сторону коротких длин волн с увеличением заряда металла. Гидролизованные формы металлов (например, HgOH, ТЮН+ и СаОН+), помимо основ-нон интенсивной полосы, имеют дополнительное поглощение в длинноволновой части спектра. Наличие двух полос поглощения вместо одной характерно и для металлов, образующих комплексы с ионами.

 

аКВАКОМПЛЕКСЫ, координац. соединение, содержащие в качестве лигандов одну или несколько молекул воды. Последняя связана с центр, атомом металла через атом кислорода. Различают АКВАКОМПЛЕКСЫ катионного типа (например, [Со(Н₂О)₆]Cl₂), анионного (например, К[Сг(Н₂О)₂(ОН)₄]) и комплексы-неэлектролиты (например, [PtCl₄(H₂0)₂]). АКВАКОМПЛЕКСЫ во многие случаях легко образуются в водных растворах из др. координац. соединение в результате внутрисферного замещения, гидратации катионов, а также присоединения молекул Н₂О. В последнем случае координац. число центральное атома может повыситься, например в результате присоединения к анионам [АиCl₄]^- или [PtCl₄]^- двух молекул воды.

В лабильных АКВАКОМПЛЕКСЫ аквагруппы вступают в реакции обмена с высокой скоростью. Так, время практически полного изотопного обмена Н₂О на ¹⁸Н₂О в [Al(Н₂О)₆]³⁺ , [Fe(H₂O)₆]³⁺ и др. составляет при 25°С ок. 1 мин. Для стабильных АКВАКОМПЛЕКСЫ, например [Сг(Н₂О)₆]Cl₃, время полупревращения при изотопном обмене - ок. 40 ч при 25°С. АКВАКОМПЛЕКСЫ обладают кислотными свойствами, например: [Al(Н₂0)₆]³⁺[Al(Н₂0)₅ОН]²⁺ + Н ⁺

7.

Вале́нтность (от лат. valens — имеющий силу) — способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов. В свете строения атома валентность — это способность атомов отдавать или присоединять определённое число электронов. В соединениях, образованных при помощи ионных связей, валентность атомов определяется числом присоединённых или отданных электронов. В соединениях с ковалентными связями валентность атомов определяется числом образовавшихся «общих» электронных пар. Однако в настоящее время весьма затруднительно найти меру для характеристики способности атома к образованию химической связи. Существуют количественные характеристики способности атомов соединяться друг с другом: понятие валентности (ковалентности), понятие степени (состояния) окисления и понятие координационного числа. Валентность элемента совпадает с номером группы в таблице Менделеева.

Валентных связей метод (метод валентных схем), метод приближенного решения электронного уравнения Шрёдингера для многоэлектронных молекулярных систем. Основан на представлениях о двухцентровых химических связях между атомами в молекуле, образуемых двумя электронами. Эти представления являются обобщением на многоатомные молекулы приближения Гайтлера - Лондона, позволившего впервые с помощью квантовомех. методов объяснить хим. связь в молекуле Н2.

Осн. физ. идея В. с. м. состоит в том, что волновая ф-ция молекулы выражается через волновые ф-ции составляющих ее атомов. Образование хим. связи рассматривается как результат спаривания спинов своб. электронов атомов. Тем самым В. с. м. дает обоснование одному из осн. положений теории валентности: валентность нейтрального атома равна числу своб. электронов в его валентной оболочке. Каждому валентному штриху, соединяющему атомы А и В в структурной ф-ле молекулы, отвечает двухэлектронная ф-ция валентной связи ХАВ(1,2), к-рая представляется в виде произведения двух волновых ф-ций: пространственной Ф(1,2), симметричной относительно перестановки координат электронов, и спиновой(1,2), антисимметричной относительно такой перестановки и описывающей систему двух электронов с противоположными спинами; цифры 1 и 2 в этих обозначениях указывают пространств. координаты или спиновые переменные первого и второго электронов либо те и другие одновременно. Следовательно,

Для простейшей молекулы Н2 ф-цию Ф(1,2) строят из 1s-орбиталей атомов Н, обозначаемых для разных ядер как и, а ф-цию(1,2) - из одноэлектронных спиновых ф-цийи(спин-функций), описывающих состояния электронов с противоположно направленными спинами

8.

Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции – отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

• Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Q_v(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Q_p(изобарный процесс).

• В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.

Если реакцию проводят в стандартных условиях при Т = 298 К и Р = 1атм, тепловой эффект называют стандартным тепловым эффектом реакции или стандартной энтальпией реакции ΔH_r^O. В термохимии стандартный тепловой эффект реакции рассчитывают с помощью стандартных энтальпий образования.