Билет №2

1. Ковалентная связь. Квантово-химическая трактовка природы химических связей и строения молекулы. Химическая связь в молекуле водорода.

Химическая связь образуется только в том случае, если при сближении атомов (2 и >) полная Е (энергия системы) понижается. Рассмотрим простейшую молекулярную систему Н₂.

В этой системе 1е движется в поле ядер 2-х протонов. Допустим, мы сближаем протон Н_А⁺ и атом водорода Н_В (Н_В⁺+е), по мере сближения возникаю электростатические силы 2-х типов: силы притяжения Е к обоим ядрам и силы отталкивания. Силы межъядерного взаимодействия f(Н_А⁺Н_В⁺) всегда направлены вдоль оси соединения и стремиться развести ядра → молекула образуется если равнодействующие силы притяжения и отталкивания = 0.

Связь образуется в том случае, если е попадает в область между ядрами – связывание, если нет – область разрыхления, то связь не образуется.

к р.1 – связь образуется, min – наиболее устойчивые системы из 2-х р и 1е.

кр.2 – связь не образуется.

МВС: дает наименьшее представление об образовании и структуре многоатомных частиц.

- нельзя объяснить природу образования связей; -//- вклад неспаренных е в образование связи; -//- спектральные и магнитные характеристики ММО. Каждый е принадлежит своей молекуле и движется в поле всех ее ядер и е, т.е. находятся на МО. Совокупность всех МО молекулы – электронная конфигурация. МО – линейные комбинации АО. Одна МО является результатом сложения АО, обладает повышенной электронной плотностью – связывающая.

МО – результат вычитания АО – характеризуется пространственным разрывом электронной плотности между ядрами, т.е. ядра отталкиваются – разрыхляющая МО.

Условия образования МО из АО: 1) число МО = числу АО; 2) АО должны быть достаточно протяженными в пространстве, чтобы > перекрывание; 3) АО должны быть близки по Е; 4) АО должны иметь одинаковую симметрию.

Принципы распределения е по МО: 1) е заполняют орбитали в порядке возрастания их Е; 2) на каждую МО не более 2-х е (принцип Паули); 3) При наличии однотипных орбиталей их заполнение происходит в соответствии с правилом Хунда.

МВС: 1) ковалентная связь образуется 2-мя атомами за счет 2-х е с антипараллельными спинами, т.е. хим.св. локализуется между двумя атомами.

2) хим. связь располагается в том направлении, в котором возможность перекрывания эл. облаков наибольшая.

3) чем > полно перекрываются эл. облака, тем > прочная ков. связь образуется.

- 3 несп. е → 3 ков. связи. - 4 ков. связи.

Донорно-акцепторная связь не отличается от ковалентной связи.

Таким образом атомы способны образовывать ков.связь различными способами. При использовании МВС эта способность оценивается с помощью валентности.

2. Хроматография. Принципы хроматографического разделения. Параметры хроматограмм. Газовая, жидкостная и сверхкритическая флюидная хроматография.

Способ разделения смеси веществ. Между 2-мя фазами: ПФ и НФ. Разделние веществ основано на: 1) различной сорбционной способности в-в; 2) ∞ большими актами сорбции/десорбции.

По природе хим. Акта: 1) адсорбционная – удерживание компонента в НФ происходит за счет адсорбции; 2) распределительная; 3) ионообменная. Несколько способов получения хроматограмм:

1) элюентный

А и В смешиваем с растворителем и вводим в колонку, колонку промываем элюентом (растворителем).

2) Вытеснительная

А и В растворяем в растворителе D и вводим в колонку, туда же D+E, Е – вытеснитель, который вытесняет А и В и по мере прохождения через колонку происходит разделение.

3 ) Фронтальный

A+B+D непрерывным потоком пропускают через колонку.

Параметры хроматографии.

1.- компонент, который не удерживается тв. фазой.

t_A – время удерживания компонента А.

t_A’ – исправленное -//-.

V _R = t_A•F, V_R – объем удерживания, F – V потока, чем > t, тем > W.

W_B – ширина пика у основания.

∆W_B – расстояние между пиками.

R_S=(α∆W)/W_A+W_B – фактор разделения. R_S=1 – перекрывание пиков. R_S>>1,5 – полное разделение.

Теория тарелок: колонка разбита на определенные участки, вещество проходит через се тарелки.

n=16(V_R/W)² – число тарелок, чем > n, тем лучше разделение.

h=L/n – высота эквивалентная теоретической тарелке.

Кинетическая теория – связывает ВЭТТ и скорость потока газа-носителя.

h =A+B/u+Cu; u – скорость газа-носителя, А-const, связанная с наличием вихревой диффузии в колонке, В – const, продольная диффузия, С – поперечная диффузия.

А – не зависит от u.

B/u – чем > u, тем < диффузия

Cu - ↑ с увеличением u.

dh=-B/u+C=0; u=√(B/C) – оптим u, h_оптим=A+B/√(B/C)+C√(B/C)=A+2√(BC)

Газовая хроматография. В качестве ПФ – газы, компоненты разделяемых систем должны быть в газообразном или парообразном состоянии.

-газоадсорбционная (НФ – тв. в-во)

-газо-жидкостная (НФ – жидкость).

Компоненты распределяются между ПФ и НФ в соотв. с К_распр=С(НФ)С(ПФ). ПФ – газ-носитель: Не, N₂, H₂, Ar, CO₂.

НФ (ГАХ) – активный силикагель, пористое стекло.

НФ (ГЖХ) – неполярные УВ, сложные эфиры, нитрилы, полигликоли. Детекторы – катарометры, по ионизации пламени, электронного захвата.

ПФ – поступает в термостат, проходит ч/з детектор, попадает в место ввода пробы, ПФ вместе с пробой проходит ч/з колонку, где в-ва разделяются и попадают в детектор. Колонки: капиллярные – НФ – стенки колонки, стекла кварцевые.

ВЭЖХ. Особенность – маленький размер зерен (до 1 мкм), НФ – как в ГЖХ, ПФ – жидкость, которая не смешивается с НФ. Разделение – на различии коэффициента распределения м/у НФ и ПФ. р до 500 атм, t может быть комнатная. Разделение белков, аминокислот. 2 вида детекторов: 1) реагирует на изменение св-в растворителя (рефрактометр); 2) на св-ва растворенного в-ва (спектрофотометр).

Ионная хр-я. – метод разделения ионов основан на ионной смене м/у НФ (тв. Ионообменником) и ПФ (ж) – раствор, содержащий ионы смешивается с ионами сорбентов. Ионный обмен – гетерогенный процесс, при котором сорбент и раствор обратимо и стехиометрически обмениваются ионами одного и того же знака.

3. Принципы получения высокомолекулярных соединений, регулирование состава и структуры макромолекул. Поликонденсация. Синтез, структура, свойства и применение высокомолекулярных соединений, синтезированных путем поликонденсации.

ПК – ступенчатый процесс образования ВМС их полифункциональных мономеров. Сопровождается исчезновением реакционных центров мономеров после каждого акта роста цепи: часть сопровождается выделением НМ продукта. Тогда элементный состав мономерного звена не совпадает с элементным составом мономера.

Характерная особенность ПК: ступенчатый механизм роста цепи; промежуточный продукт можно выделить на стадии (определенной) реакции; продукт – смесь полимеров (димеры, триммеры).

Бывает: 1) гомополиконденсация – участвуют мономеры 1-го типа;

2) СоПК – участвуют несколько полифункциональных соединений;

3) гетероПК – уч. молекулы 2-х разных соединений.