
- •Электронное строение атома. Квантовая теория строения атома Нильса Бора.
- •Две формулировки периодического закона: сформулированная Менделеевым и современная формулировка.
- •Двойственная природа электрона. Три основных идеи квантовой механики.
- •Структура периодической системы. Короткопериодный и длиннопериодный варианты ее.
- •Принцип неопределенности Гейзенберга. Первое и второе следствие из принципа неопределенности.
- •Физический смысл порядкового номера в таблице Менделеева. Как определить строение атома по таблице (на примере калия 19к)?
- •Диагональная периодичность в таблице Менделеева.
- •Атомные орбитали. Их обозначение.
- •Группы элементов в двух вариантах таблицы элементов Менделеева. По каким принципам они составлены.
- •Энергетические уровни и подуровни в атомах.
- •Горизонтальная периодичность в таблице Менделеева.
- •Заселение электронами энергетических уровней и подуровней. Три принципа заселения.
- •Магнитные и энергетические характеристики атомов.
- •Заселение электронами энергетических уровней и подуровней. Правило Клечковского.
- •Вертикальная периодичность в таблице Менделеева.
- •Систематизация химических элементов. Что такое простые вещества и ионы.
- •Современные представления о химической связи. Виды химической связи.
- •Электроотрицательность.
- •Ковалентная связь. Характерные особенности ковалентной связи.
- •Обменный механизм ковалентной связи.
- •Гибридизация Атомных орбиталей.
- •Полярность ковалентной связи. Ионная связь.
- •Водородная связь.
- •Твердое агрегатное состояние. Типы кристаллов.
- •Понятие «система» в химической термодинамике. Три типа систем.
- •Энергия Гиббса.
- •Обратимые и необратимые химические реакции. Виды химического равновесия. Принцип Ле Шателье.
- •Энтропия - термодинамическая вероятность состояния веществ и систем (2-ой закон термодинамики)
- •Химические источники электрического тока.
- •Закон действующих масс.
- •Зависимость скорости реакции от различных факторов.
- •Растворы электролитов. Константа равновесия.
- •Физико-химические свойства растворов неэлектролитов.
-
Энергетические уровни и подуровни в атомах.
Энергетический уровень — собственные значения энергии квантовых систем, то есть систем, состоящих из микрочастиц (электронов, протонов и других элементарных частиц) и подчиняющихся законам квантовой механики. Каждый уровень характеризуется определённым состоянием системы, или подмножеством таковых в случае вырождения. Понятие применимо к атомам (электронные уровни), молекулам (различные уровни, соответствующие колебаниям и вращениям), атомным ядрам (внутриядерные энергетические уровни) и т. д. В современном понятии об орбитальной модели атома, электроны в атоме способны обладать лишь определёнными величинами энергии, и переходить с одного энергетического уровня на другой лишь скачком. Разница между энергетическими уровнями определяет частоту кванта света, выделяемого или поглощаемого при переходе. Каждой паре значений главного квантового числа n и орбитального квантового числа l соответствует определённый уровень энергии, которой может обладать электрон.
Главные энергетические уровни атома — это совокупности атомных орбиталей, имеющих одинаковые значения главного квантового числа. Число таких энергетических уровней в атоме равно номеру периода, в котором расположен соответствующий химический элемент. Например, калий — элемент четвёртого периода, следовательно, его атом имеет 4 основных энергетических уровня (n = 4).
Каждый главный энергетический уровень в атоме расщеплён на подуровни (s-, p-, d-, f-орбитали), соответствующие изменениям орбитального квантового числа. В достаточно сильных магнитных полях можно обнаружить расщепление этих подуровней на отдельные состояния, соответствующие различным значениям магнитного квантового числа.
-
Горизонтальная периодичность в таблице Менделеева.
Горизонтальная периодичность проявляется в появлении максимальных и минимальных значений для различных свойств элементов и их соединений в пределах каждого периода. Связана горизонтальная периодичность с изменением числа электронов на внешних энергетических уровнях атома с ростом заряда атомного ядра при движении от начала периода к его концу. Горизонтальная периодичность заключается в появлении максимальных и минимальных значений свойств простых веществ и соединений в пределах каждого периода. Она особенно заметна для элементов VIIIБ-группы и лантаноидов (например, лантаноиды с четными порядковыми номерами более распространены, чем с нечетными).
В таких физических свойствах, как энергия ионизации и сродство к электрону, также проявляется горизонтальная периодичность, связанная с периодическим изменением числа электронов на последних энергетических подуровнях:
-
Заселение электронами энергетических уровней и подуровней. Три принципа заселения.
-
Магнитные и энергетические характеристики атомов.
Магнитные свойства атомов характеризуют их поведение во внешнем магнитном поле. Если вещество выталкивается из внешнего неоднородного магнитного поля, то атомы этого вещества называют диамагнитными. Если вещество втягивается во внешнее неоднородное магнитное поле, то атомы этого вещества называют парамагнитными.
Диамагнитные свойства вызваны движением спаренных электронов, а парамагнитные – движением неспаренных электронов. Чем больше у атома неспаренных электронов, тем в большей степени проявляется парамагнетизм у вещества.
Особенности электронной структуры различных атомов находят отражение в таких их энергетических характеристиках, как энергия ионизации Еи и сродство к электрону. Их значения принято измерять в килоджоулях на моль (кДж/моль).
Энергия ионизации – минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из нейтрального несвязанного (газофазного) атома, находящегося в основном состоянии. Значение Eи всегда является положительным. Например, энергия ионизации атома водорода
Н (г.) = Н+ (г.) + e,
равная +1312,1 кДж/моль,
относится к переходу с 1s-атомной орбитали
(АО) на АО с n =
, которой отвечает E
= 0.
У многоэлектронных атомов различают первую (Е1и), вторую (Е2и), третью (Е3и) и т.д. энергии ионизации по последовательному удалению электронов из атома. При этом всегда для одного и того же атома Е1и < Е2и < Е3и, поскольку второй, третий и т.д. электроны приходится отрывать от положительно заряженного иона.
Наибольшими значениями энергии ионизации обладают атомы благородных газов, имеющие полностью заселенные электронные оболочки. Наименьшие значения энергии ионизации имеют атомы щелочных металлов с одним валентным электроном, надежно экранированным от сильного воздействия ядра предыдущими заполненными электронными оболочками.
Сродство к электрону – энергия, выделяемая или поглощаемая (отрицательное сродство) при присоединении электрона к нейтральному несвязанному атому, находящемуся в газовой фазе, с образованием отрицательно заряженного иона. Наибольшим сродством к электрону обладают галогены.
Например:
F (г.) + e = F– (г.) + 345,7 кДж/моль.