Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
химия ответы.doc
Скачиваний:
27
Добавлен:
05.08.2019
Размер:
324.1 Кб
Скачать

17)Основные понятия термодинамики

Термодинамика является математической наукой, занимающейся изучением закономерностей взаимного превращения тепла и других видов энергии, происходящих в системе.

В термодинамике рассматриваются термодинамические системы – это макроскопические объекты, которые могут обмениваться энергией как друг с другом, так и с внешней средой, т.е. телами и полями, которые являются внешними по отношению к данной системе. Системы бывают открытые и закрытые. Для описания состояния термодинамической системы вводят физические величины, которые называют термодинамическими параметрами или параметрами состояния системы (V, P, T). Понятие температура имеет смысл только лишь для равновесных состояний термодинамической системы.

Основным постулатом (нулевым началом термодинамики) является утверждение о том, что предоставленная самой себе макроскопическая система всегда приходит в состояние термодинамического равновесия и остаётся в нём неопределённо долго до тех пор, пока какое-либо воздействие не выведет его из этого состояния.

Равновесное состояние характеризуется:

1) постоянством значения Т во всех точках системы;

2) определённым значением термодинамических параметров.

Скалярная величина, определяющая тепловое равновесие между телами, которые обмениваются энергией по средствам теплообмена называются температурой. Температура тела характеризует кинетическую энергию теплового движения его молекул.

Термодинамические параметры разделяют на внутренние и внешние. Внешние: физические величины, характеризующие состояние системы и зависящие от полей. Внутренние: физические величины, характеризующие состояние системы, и зависящие как от внешних тел, так и от координат и скоростей частиц, образующих данную систему. Если система находится в равновесном состоянии, то параметры состояния не являются независимыми. Они связаны между собой уравнением состояния: P=f(V,T).

процесс, когда система бесконечно медленно проходит непрерывный ряд бесконечно близких термодинамических равновесных состояний.

Изопроцессами называют термодинамические процессы, происходящие в системе с постоянной массой при постоянстве какого-либо термодинамического параметра.

Функцией состояния называют физические величины, характеризующие состояние системы.

Передача энергии от одного тела к другому может осуществляться 2 способами:

1) по средствам механического воздействия;

2) по средствам теплового взаимодействия.

Количество энергии, передаваемой системой, называется работой, совершенной над системой. Количество энергии, переданной системе внешними телами, теплообменом называется количеством тепла или теплом [Дж].

18. Способы образования ковалентной связи.

Существуют два главных способа образования ковалентной связи *.

1) Электронная пара, образующая связь, может образоваться за счет неспаренных электронов, имеющихся в невозбужденных атомах.

Однако число ковалентных связей может быть больше числа неспаренных электронов. Например, в невозбужденном состоянии (которое называется также основным состоянием) атом углерода имеет два неспаренных электрона, однако для него характерны соединения, в которых он образует четыре ковалентные связи. Это оказывается возможным в результате возбуждения атома. При этом один из s-электронов переходит на p-подуровень:

Увеличение числа создаваемых ковалентных связей сопровождается выделением большего количества энергии, чем затрачивается на возбуждение атома. Поскольку валентность атома зависит от числа неспаренных электронов, возбуждение приводит к повышению валентности. У атомов азота, кислорода, фтора количество неспаренных электронов не увеличивается, т.к. в пределах второго уровня нет свободных орбиталей *, а перемещение электронов на третий квантовый уровень требует значительно большей энергии, чем та, которая выделилась бы при образовании дополнительных связей. Таким образом, при возбуждении атома переходы электронов на свободные орбитали возможны только в пределах одного энергетического уровня.

Элементы 3-го периода – фосфор, сера, хлор – могут проявлять валентность, равную номеру группы. Это достигается возбуждением атомов с переходом 3s- и 3p-электронов на вакантные орбитали 3d-подуровня:

P* 1s22s22p63s13p33d1 (валентность 5)

S* 1s22s22p63s13p33d2 (валентность 6)

Cl* 1s22s22p63s13p33d3 (валентность 7)

В приведенных выше электронных формулах * возбужденных атомов подчеркнуты подуровни *, содержащие только неспаренные электроны. На примере атома хлора легко показать, что валентность может быть переменной:

В отличие от хлора, валентность атома F постоянна и равна 1, т.к. на валентном (втором) энергетическом уровне отсутствуют орбитали d-подуровня и другие вакантные орбитали.

2) Ковалентные связи могут образовываться за счет спаренных электронов, имеющихся на внешнем электронном слое атома. В этом случае второй атом должен иметь на внешнем слое свободную орбиталь. Например, образование иона аммония из молекулы аммиака и иона водорода можно отобразить схемой:

Атом, предоставляющий свою электронную пару для образования ковалентной связи *, называется донором, а атом, предоставляющий пустую орбиталь, – акцептором. Ковалентная связь, образованная таким способом, называется донорно-акцепторной связью. В катионе аммония эта связь по своим свойствам абсолютно идентична трем другим ковалентным связям, образованным первым способом, поэтому термин “донорно-акцепторная” обозначает не какой-то особый вид связи, а лишь способ ее образования.

19. Направленность ковалентной связи.

Направленность ковалентной связи является результатом стремления атомов к образованию наиболее прочной связи за счет возможно большей электронной плотности между ядрами. Это достигается при такой пространственной направленности перекрывания электронных облаков, которая совпадает с их собственной. Исключение составляют s-электронные облака, поскольку их сферическая форма делает все направления равноценными. Для p- и d-электронных облаков перекрывание осуществляется вдоль оси, по которой они вытянуты, а образующаяся при этом связь называется σ-связью. σ-Связь имеет осевую симметрию, и оба атома могут вращаться вдоль линии связи, т.е. той воображаемой линии, которая проходит через ядра химически связанных атомов.