- •3.Основные сведения о строении атомов. Квантово-механическая модель атома. Волновые свойства электронов.
- •4.Квантовые числа электронов. Распределение электронов по орбиталям. Принцип Паули. Порядок заполнения атомных орбиталей электронами.
- •5. Электронные и электронно-графические формулы. Привести конкретные примеры указанных формул для элементов 3, 5 ,7 периодов.
- •6. Периодический закон и периодическая система д.И. Менделеева Структура периодической системы (период, группа, подгруппа). Значение периодического закона и периодической системы.
- •7. Периодическое изменение свойств химических элементов. Атомные и ионные радиусы. Энергия ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность.
- •8. Химическая связь. Основные типы и характеристики химической связи. Условия и механизм ее образования. Метод валентных связей. Валентность. Понятие о методе молекулярных орбиталей.
- •9. Водородная связь. Особые свойства воды и некоторых других соединений, способных образовывать водородную связь.
- •10.Донорно-акдепторная связь. Комплексные соединения. Комплексообразователь и лиганды. Заряд комплексообразователя и координационной сферы. Координационное число константы нестойкости.
- •12.Химическая термодинамика. Энергетика химических процессов. Внутренняя энергия и энтальпия. Термохимические уравнения. Теплота образования и разложения веществ.
- •13.Стандартные тепловые эффекты различных процессов. Основной закон термохимии (закон Гесса). Применение термохимических расчетов,
- •14.Химическое сродство. Энтропия. Ее изменение при химических процессах. Стандартные энтропии веществ. Методы расчета" изменения энтропии в ходе химической реакции.
- •16.Химическая кинетика. Факторы влияющие на скорость реакции, методы ее регулирования. Закон действующих масс. Константа скорости реакции. Кинетические уравнения реакций.
- •17.Энергия активации. Активированный комплекс. Энергетические схемы хода реакции. Температурная зависимость скорости реакций. Правило Вант-Гоффа,
- •18.Катализ и катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ.
- •19.Химическое равновесие. Константа равновесия. Принцип Ле-Шателье Влияние на равновесие изменения температуры, давления» концентрации. Практическое применение принципа Ле-Шателье.
- •20. Дисперсные системы, их классификация, устойчивость и коагуляция. Колойдные и истинные растворы. Способы выражения состава растворов.
- •21.Растворимость газов, жидкостей и твердых веществ в жидкостях. Закон Генри. Закон распределения. Давление насыщенного пара растворителя над раствором. Первый закон Рауля.
- •22.Температура кристаллизации и температура кипения растворов неэлектролитов. Второй закон Рауля. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.
- •23.Электролиты. Электролитическая диссоциация. Степень и константа диссоциации, связь между ними. Активность и сила раствора
- •24 Свойство растворов электролитов. Изотонический коэффициент, его определение. Связь изотонического коэффициента со степенью диссоциации. Применение электрохимических процессов.
- •25.Вода Природные воды, их обработка Замкнутый водооборот. Водород, водородная энергетика.
- •26.Произведение растворимости. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Методы определения концентрации ионов водорода
- •28.Электродные потенциалы. Механизм их возникновения. Двойной электрический слой. Уравнение Нернста. Ряд напряжений.
- •29.Гальванические элементы. Теория гальванических элементов.
- •30.Электролиз расплавов растворов. Правила электролиза с инертным анодом. Электролиз раствора с растворимым анодом.
- •31.Основные законы электролиза. Применение электролиза. Гальваностегия и гальванопластика. Электрохимическая обработка металлов. Аккумуляторы.
- •33.Методы защиты металлов от коррозии. Металлические защитные покрытия (анодные, катодные). Неметаллические покрытия. Электрохимические методы защиты от коррозии.
- •34.Общие свойства металлов. Металлическая связь. Тепло- и электропроводность. Физико-механические и химические свойства металлов.
- •35. Высокомолекулярные соединения (вмс). Полимеры. Классификация. Методы получения. Полимеризация. Поликонденсация.
- •36. Форма, гибкость и структура макромолекул полимеров. Конформация и конфигурация. Атактические и стереорегулярные полимеры. Сополимеры и блоксополимеры. Надмолекулярная структура полимеров.
- •37. Агрегатные, физические и фазовые состояния полимеров. Физикомеханические и химические свойства полимеров.
- •38. Неорганическая химия р-элементов IV группы. Важнейшие соединения углерода и кремния, использование их в строительстве. Карбонаты, силикаты, стекла, ситаллы, керамика. Их св-ва и применение.
- •40.Цементы. Портландцемент, его химический и минералогический состав. Получение портландцемента.
- •41Химизм процессов, протекающих при получении цемента и его взаимодействии с водой. Основные составляющие цементного камня. Влияние добавок на процессы твердения
- •42. Коррозия бетона и методы борьбы с ней. Основные виды коррозии бетона. Химизм процессов, протекающих при коррозии. Основные методы защиты бетона от коррозии.
9. Водородная связь. Особые свойства воды и некоторых других соединений, способных образовывать водородную связь.
Возникновение водородной связи можно в первом приближении объяснить действием электростатических сил. Так, при образовании полярной ковалентной связи между атомом водорода и атомом фтора, который характеризуется высокой электроотрицательностью, электронное облако, первоначально принадлежавшее атому водорода, сильно смещается к атому фтора. В результате атом фтора приобретает значительный эффективный отрицательный заряд, а ядро атома водорода (протон) с «внешней» по отношению к атому фтора стороны почти лишается электронного облака. Между протоном атома водорода и отрицательно заряженным атомом фтора соседней молекулы HF возникает электростатическое притяжение, что и приводит к образованию водородной связи. Это обусловлено тем, что, обладая ничтожно малыми размерами и, в отличие от других катионов, не имея внутренних электронных слоев, которые отталкиваются отрицательно заряженными атомами, ион водорода (протон) способен проникать в электронные оболочки других атомов.
Из сказанного ясно, что условием образования водородной связи является высокая электроотрнцательность атома, непосредственно связанного в молекуле с атомом водорода. Только при этом условии электронное облако атома водорода достаточно сильно смещается в сторону атома-партнера, а последний приобретает высокий эффективный отрицательный заряд. Именно поэтому водородная связь характерна для соединения самых электроотрицательных элементов: сильнее всего она проявляется у соединений фтора и кислорода, слабее — у соединений азота и еще слабее — у соединений хлора и серы.
Энергия водородной связи значительно меньше энергии обычной ковалентной связи (150—400 кДж/моль). Она равна примерно 8 кДж/моль у соединений азота и достигает около 40 кДж/моль у соединений фтора. Однако этой энергии достаточно, чтобы вызвать ассоциацию молекул, т. е. их объединение в димеры (удвоенные молекулы) или полимеры, которые в ряде случаев существуют не только в жидком состоянии вещества, но сохраняются и при переходе его в пар. Именно ассоциация молекул, затрудняющая отрыв их друг от друга, и служит причиной аномально высоких температур плавления и кипения таких веществ, как фтороводород, вода, аммиак. Другие особенности этих веществ, обусловленные образованием водородных связей и ассоциацией молекул, будут рассмотрены ниже, при изучении отдельных соединений.
Водородная связь служит причиной некоторых важных особенностей воды — вещества, играющего огромную роль в процессах, протекающих в живой и неживой природе. Она в значительной мере определяет свойства и таких биологически важных веществ, как белки и нуклеиновые кислоты.
10.Донорно-акдепторная связь. Комплексные соединения. Комплексообразователь и лиганды. Заряд комплексообразователя и координационной сферы. Координационное число константы нестойкости.
Знакомясь с элементами подгруппы меди, мы видели, что ионы этих элементов способны присоединять к себе другие ионы или нейтральные молекулы (например, NH3), образуя более сложные комплексные ионы. При связывании последних ионами противоположного знака получаются различные комплексные соединения.
Комплексные соединения составляют наиболее обширный и разнообразный класс неорганических веществ. К ним принадлежат также многие металлорганические соединения (см. § 163), связывающие воедино ранее разобщенные неорганическую химию и органическую химию. Многие комплексные соединения —витамин Bi2, гемоглобин, хлорофилл и другие — играют большую роль в физиологических и биохимических процессах. Согласно координационной теории, в молекуле любого комплексного соединения один из ионов, обычно положительно заряженный, занимает центральное место и называется комплексообразователем или центральным ионом. Вокруг него в непосредственной близости расположено или, как говорят, координировано некоторое число противоположно заряженных ионов или электронейтральных молекул, называемых лигандами (или аддендами) и образующих внутреннюю координационную сферу соединения. Остальные ионы, не разместившиеся во внутренней сфере, находятся на более далеком расстоянии от центрального иона, составляя внешнюю координационную сферу. Число лигандов, окружающих центральный ион, называется «координационным числом».
Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов составляющих его простых ионов
[Ag(NH3)2]+ + I ------> AgI + 2NH,
2[Ag(NH3)2]+ + H2S —> Ag2S +2NH,+2NH4+
Диссоциация ионов [Ag(NH3)2]+, согласно приведенному выше уравнению, как и диссоциация всякого слабого электролита, подчиняется закону действия масс и может быть охарактеризована соответствующей константой равновесия, называемой константой нестойкости комплексного иона:
.
11.Межмолекулярное взаимодействие. Ван-дер-Ваальсовы силы. Типы межмолекулярного взаимодействия (ориентационное, индукционное и дисперсионное). Влияние сил межмолекулярного взаимодействия на свойства веществ.
Силы, удерживающие частицы жидкости или твердого тела друг около друга,
имеют электрическую природу. Но в зависимости от того, что представляют собой частицы —являются ли они атомами металлического или неметаллического элемента, ионами или молекулами, — эти силы существенно различны.
Если вещество построено из атомов, но не является металлом, то его атомы обычно связаны друг с другом ковалентной связью. Если вещество — металл, то часть электронов его атомов становятся общими для всех атомов; эти электроны свободно движутся между атомами, связывая их друг с другом. Если вещество имеет ионное строение, то образующие его ионы удерживаются друг около друга силами электростатического притяжения. О ковалентной и ионной связи говорилось в главе IV. О связи между частицами в металлах рассказывается в главе XVI. В веществах с молекулярной структурой имеет место межмолекулярное взаимодействие.
Силы межмолекулярного взаимодействия, называемые также силами Ван-дер-Ваальса, слабее ковалентных сил, но проявляются на больших расстояниях. В основе их лежит электростатическое взаимодействие диполей, но в различных веществах механизм возникновения диполей различен.
Если вещество состоит из полярных молекул, например, молекул НО или НС1, то в конденсированном состоянии соседние молекулярные диполи ориентируются друг по отношению к другу противоположно заряженными полюсами, вследствие чего наблюдается их взаимное притяжение. Такой вид межмолекулярного взаимодействия называется ориентационным взаимодействием. Тепловое движение молекул препятствует взаимной ориентации молекул, поэтому с ростом температуры ориентационный эффект ослабевает.
В случае веществ, состоящих из неполярных, но способных к поляризации молекул, например, СО, наблюдается возникновение наведенных или индуцированных диполей. Причина их появления обычно состоит в том, что каждый атом создает вблизи себя электрическое поле, оказывающее поляризующее действие на ближайший атом соседней молекулы. Молекула поляризуется, и образовавшийся индуцированный диполь в свою очередь поляризует соседние молекулы. В результате происходит взаимное притяжение молекул друг к другу. Это индукционное взаимодействие наблюдается также и у веществ с полярными молекулами, но при этом оно обычно значительно
слабее ориентационного.
Относительная величина рассмотренных видов межмолекулярных сил зависит от полярности и от поляризуемости молекул вещества. Чем больше полярность молекул, тем больше ориентационные силы. Чем больше деформируемость, тем слабее связаны внешние электроны атомов, т. е. чем эти атомы крупнее, тем значительнее дисперсионные силы. Таким образом, в ряду однотипных веществ дисперсионное взаимодействие возрастает с увеличением размеров атомов, составляющих молекулы этих веществ. Например, в случае НС1 на долю дисперсионных сил приходится
81 % всего межмолекулярного взаимодействия, для НВr эта величина составляет 95%, а для HI 99,5%. Индукционные силы почти всегда малы.