Вопросы для самоконтроля:

1. В чем заключается характеристика четырех агрегатных состояний вещества?

2. Что такое идеальный газ?

3. Какие параметры описывают состояние идеального газа? Написать уравнение Клапейрона–Менделеева.

4. В чем заключается закон Бойля-Мариотта?

5. В чем заключается закон Гей-Люссака?

6. В чем заключается закон Шарля?

7. В чем заключается закон Авогадро.

8. Каковы свойства реальных газов и уравнение Ван-дер-Ваальса, описывающие их?

9. Каковы особенности жидкого состояния вещества?

10. Каковы свойства жидкостей?

11. Каковы свойства жидких кристаллов?

12. Каковы основные свойства твердых тел?

13. Каковы особенности аморфного состояния вещества?

14. Каковы особенности кристаллического состояния вещества?

15. Каковы особенности молекулярного типа кристаллической решетки?

16. Каковы особенности атомно-ковалентного типа кристаллической решетки?

17. Каковы особенности ионного типа кристаллической решетки?

18. Каковы особенности металлического типа кристаллической решетки?

19. В чем состоят особенности кристаллов со смешанными связями?

20. Каковы свойства плазменного состояния?

Вопросы для самостоятельной работы:

1. Законы идеальных газов (уравнение состояния идеального газа, законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля, Авогадро, Дальтона).

2. Свойства реальных газов.

3. Уравнение Ван-дер-Ваальса.

4. Типы кристаллических решеток: молекулярной, атомно-ковалентной, ионной, металлической и смешанному типу

Литература:

1. Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высш. шк. – 1990, 560 с.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. – М.: Высш. шк. – 1983, 650 с.

3. Глинка Н.Л. Сборник задач и упражнений по общей химии. – М.: Высш. шк. – 1983, 230 с.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.:Высшая шк. – 2003, 743 с.

5. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк. – 1997, 550 с.

Лекция 6-8 (6 ч)

Тема 1. Строение вещества. Периодическая система элементов д. И. Менделеева

Цель лекции: рассмотреть современную модель строения атома, двойственную природу электрона; физический смысл квантовых чисел; правила заполнения многоэлектронных атомов: принцип минимальной энергии, принцип Паули, правила Гунда и Клечковского; периодические свойства элементов: энергия ионизации, сродство к электрону, ЭО, атомные радиусы; структура периодической системы элементов Д. И. Менделеева.

Изучаемые вопросы:

1. Современная модель строения атома

2. Квантовые числа

1.3. Строение многоэлектронных атомов

1.4. Периодические свойства элементов

1.5. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева

1.1. Современная модель строения атома

В основе современной теории строения атома лежат работы Дж. Томсона (который в 1897 г. открыл электрон, а в 1904 г. предложил модель строения атома, согласно которой атом – это заряженная сфера с вкрапленными электронами (модель «кекс с изюмом»)), Э. Резерфорда (который в 1910 г. открыл ядро и предложил ядерную планетарную модель атома), М. Планка (который в 1900 г. высказал предложение, что вещества поглощают и пропускают энергию дискретными пропорциями, названными им квантами), Н. Бора (который в 1910 г. предложил модель строения атома водорода), А. Эйнштейна (который в 1905 г предсказал, что любое излучение представляет собой поток квантов энергии, назваными им фотонами), Луи де Брайля (который в 1924 г. выдвинул предложение, что электрон характеризуется также корпускулярно-волновым дуализмом), В. Гейзенберга (который в 1927 г. постулировал принцип неопределенности), Э. Шредингера (который в 1926 г. вывел математическое описание поведения электрона в атоме) и многих других. Работы этих ученых заложили основу квантовой механики, изучающей движение и взаимодействие микрочастиц.

Современная модель строения атома базируется на четырех положениях:

1. В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома (например, радиус атома водорода сост. 0,046 нм, а радиус протона или ядра атома водорода составляет 6,5^.10^-7 нм).

2. Положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в ядре атома.

3. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов (общее название нуклоны). Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента, а сумма чисел протонов (p) и нейтронов (n) соответствует его массовому числу.

4. Вокруг ядра по орбиталям вращаются электроны. Число электронов в невозбужденном (основном) сост. равно заряду ядра (табл. 1).

Различные виды атомов имеют общее название – нуклиды. Нуклиды с одинаковым зарядом, различными массовыми числами и числом нейтронов в ядре называется изотопами. Нуклиды с одинаковыми массовыми числами, но различными зарядами ядра и числа нейтронов в ядре называются изобарами. Нуклиды с одинаковым числом нейтронов, но различным зарядом и массовым числом называется изотонами.

В соответствии с представлениями квантовой механики, электрон обладает двойственной природой, т.е. корпускулярно-волновым дуализмом: с одной стороны электрон – это частица, которая имеет массу, заряд и скорость движения; а с другой стороны электрон проявляет волновые свойства, такие как способность к дифракции, интерференции и особенности движения. Согласно принципу неопределенности В. Гейзенберга невозможно точно определить энергию и положение электрона, поэтому в квантовомеханической модели атома используют вероятностный подход для характеристики положения электрона. Вероятность нахождения электрона в определенной области пространства описывается квадратом волновой функции Ψ² (пси), которая характеризует амплитуду волны, как функцию координат электрона. Электрон может находиться в любой части околоядерного пространства, однако вероятность его нахождения в разных частях этого пространства неодинакова.

Таблица 1.

Свойства электронных частиц образующих атомы

Частицы	Обозна-чение	Масса покоя			Заряд
		г	a. е м.	В единицах массы электрона	Кл	В единицах заряда электрона
Электрон	-0e или е	9,110*10-28	0,000549	1	-1,6*10-19	-1
Протон	1p или р	1,673*10-24	1,007276	1836	1,6*10-19	+1
Нейтрон	1n или n	1,675*10-24	1,008665	1836	0	0

Пространство вокруг ядра, в котором вероятность нахождения электрона достаточно велика, называется орбиталью.

Орбиталь характеризует вероятность нахождения электрона в определенном пространстве вокруг ядра. Она ограничена в трехмерном пространстве поверхностями той или иной формы. Вероятность нахождения электрона внутри данной области пространства составляет не менее 95 %.

Волновая функция входит в уравнение Шредингера, решение которого позволяет описать поведение электрона в атоме. Точно это уравнение решено для атома H и ионов He⁺, Li²⁺, H₂⁺. Оно имеет бесконечно большое число решений, поскольку энергия электрона может принимать бесконечно большое число квантовых значений, однако все решения можно разделить на три серии и ограничиться только теми значениями энергии, которые один электрон может принимать в поле ядра атома водорода (протона). Три серии решения уравнения объединяются значениями связанных между собой квантовых чисел, т.е. положения электрона в атоме описывается четырьмя квантовыми числами.