6 Билет

Многоэлектронные атомы. Строение многоэлектронных атомов. (Энергетические уровни, подуровни, орбитали).

Равновесие между раствором и осадком малорастворимого электролита. Константа растворимости (К_sp). Условия растворения и образования осадков. Растворимость малорастворимых электролитов. Смещение равновесий в насыщенных растворах малорастворимых электролитов.

Характеристика d-элементов II группы. Оксиды, гидроксиды, соли, комплексные соединения.

(1)Многоэлектронные атомы- атомы 2 и более е.Число электронов, которые могут находиться на одном энергетическом уровне, определяется формулой 2ⁿ2, где n – номер уровня. Максимальное заполнение первых четырех энергетических уровней: для первого уровня – 2 электрона, для второго – 8, для третьего – 18, для четвертого – 32 электрона. Максимально возможное заполнение электронами более высоких энергетических уровней, в атомах известных элементов не достигнуто.

Квантово-механические расчеты показывают, что в многоэлектронных атомах энергия электронов одного уровня неодинакова; электроны заполняют атомные орбитали разных видов и имеют разную энергию. Каждый энергетический уровень, кроме первого, расщепляется на такое число энергетических подуровней, сколько видов орбиталей включает этот уровень. Второй энергетический уровень расщепляется на два подуровня (2s – и 2p-подуровни), третий энергетический уровень – на три подуровня (3s-, 3p- и 3d-подуровни).Каждый s-подуровень содержит одну s орбиталь, каждый р-подуровень – три р-орбитали, каждый d-подуровень семь f-орбиталей.закономерность заполнения электронных (принцип Паули): В атоме нет е с одинаковыми квант числами. Правило хунда(максимальный заряд на оболочке) и заполняются по принципу наим. Е.

(2)В насыщенном р-ре сильного малорастворимого электролита устанавливается равновесие между осадком(тв.форма) и ионами электролита. СаСО₃ = Са²⁺(р)+ СО₃^2-(р).

К_р (константа равновесия) =(а(Са²⁺(р))*а( СО₃^2-(р))/а(СаСО₃(т)). Где а(Са²⁺(р)) и а( СО₃^2-(р) – активные концентрации ионов Са²⁺ и СО₃^2-.т.к. а(СаСО₃(т)) – постоянна, т.е. произведение Кр* а(СаСО₃(т)) при данной температуре, величина постоянная. Ksр = а(Са²⁺(р))*а( СО₃^2-(р)). Произведение растворимости –постоянная величина при постоянной температуре, характеризующая растворимость труднорастворимого электролита.

Для труднорастворимого электролита АmBn. Ksр(АmBn) = [A]^m *[B]ⁿ . [A]в степени m *[B] в степени n. Если в растворе произведение реальных концентраций ионов[A]^m и [B]ⁿ (больше чем произведение растворимости при данной температуре то выпадет осадок). Чтобы растворить осадок нужно:1) уменьшить в его насыщенном р-ре концентрации соответствующих ионов, за счет вовлечения их в разные комплекс, либо путем изменения кислотности среды.

2)более полное связывание ионов. 3)за счет связывания ионов в слабый электролит. 4)за счет связывания ионов в малорастворимый комплекс.

(3) Цинк и кадмий сгорают в токе кислорода с образованием оксидов ЭО.С серой и галогенами цинк и кадмий реагируют только при нагревании. В ряду Zn-Cd-Hg химическая активность понижается, что подтверждается и значениями стандартных электродных потенциалов (табл. 5). Цинк и кадмий не взаимодействуют с водой, так как покрыты защитной оксидной пленкой. В растворах аммиака защитная пленка растворяется:Zn + 4NH3 +2Н20 = [Zn(NH3)4](OH)2 + H2t Цинк вытесняет водород из кислот и щелочей, кадмий — только из кислот:Cd +2НС1 = CdCl2 + Н2Т Zn +2КОН + 2Н20 = K2[Zn(OH)4] + Н2Т. Цинк и кадмий восстанавливают концентрированную серную кислоту до S02, а при нагревании — до H2S:4Zn + 5H2S04 = 4ZnS04 + H2St +4H20 Cd + 2H2S04 = CdS04 + S02T + 2H20 Цинк и кадмий ведут себя по отношению к HN03 значительно активнее. Цинк, например, способен максимально восстанавливать очень разбавленную HN03:4Zn + 10HN03 = 4Zn(N03)2 + NH4N03 +3H20 Цинк, кадмий и ртуть легко образуют сплавы как друг с другом, так и с другими металлами.. Гидроксиды цинка и кадмия получают обменной реакцией соответствующих солей со щелочами. Zn(OH)₂, Cd(OH)₂ — малорастворимые, бесцветные соединения. Гидроксид цинка амфотерен с преобладанием основных свойств:Zn(OH)₂ + 2Н⁺ = Zn²⁺ + 2Н₂0 Zn(OH)₂ + 20Н = [Zn(OH)₄]² С увеличением радиуса катиона от Zn к Cd усиливаются основные свойства. Cd(OH)2 проявляет кислотные свойства только при длительном кипячении с концентрированной щелочью. Оба гидроксида растворяются в аммиаке с образованием комплексов: Э(ОН)₂ + 4NH₃ = [3(NH₃)₄]²⁺ + 20Н Гидроксиды ртути не получены в свободном виде, так как разлагаются с отщеплением воды из-за сильного поляризующего действия катионов ртути на гидроксид- ионы: Hg(N0₃)₂ + 2NaOH = HgO + 2Н₂0 + 2NaN0₃ Hg₂(N0₃)₂ + 2NaOH = Hg₂0 + H₂0 + 2NaN0₃ Основные свойства оксидов ртути выражены слабо. Малорастворимые соли ртути (HgS, Hg₂Cl₂ и т. д.) гидролизу практически не подвергаются. Сулема HgCl₂, являясь слабым электролитом, гидролизована в малой степени, а нитраты ртути в водных растворах сильно гидролизованы и образуют малорастворимые оксосоли, так как основные соли, подобно гидроксидам ртути, неустойчивы. Приготовление растворов нитратов ртути для предотвращения гидролиза ведут в присутствии азотной кислоты. В присутствии растворимых карбонатов соли цинка и кадмия полностью гидролизованы с выделением осадков основных солей: 2Э²⁺ + 2С0₃² + Н₂0 = (Э0Н)₂С0₃ + С0₂ Электрическая проводимость растворов однотипных солей цинка, кадмия и ртути в ряду Zn-Cd-Hg уменьшается. Электрическая проводимость растворов обусловлена концентрацией ионов в растворе. В воде соли цинка ионизированы практически полностью, соли кадмия образуют аутокомплексы типа Cd[CdX₃]₂ и Cd[CdX₄], Поэтому в растворах солей кадмия концентрация ионов, а вместе с ней и электрическая проводимость, меньше, чем в растворах аналогичных солей цинка. Растворы солей ртути, HgCl₂ и особенно Hg(CN)₂, неэлектропроводны, так как соли не являются электролитами вследствие высокой степени ковалентности связей Hg-Cl и Hg-CN. Соединения ртути(II) проявляют свойства окислителя 2HgCl₂ + S0₂ +2Н₂0 = Hg₂Cl₂ + H2SO4 + 2НС1 Соли ртути(1) характеризуются окислительно-восстановительной двойственностью: Hg₂(N0₃)₂ + 4HN0₃ = 2Hg(N0₃)₂ +2N0₂t +2H₂0 Hg₂Cl₂ + SnCl₂ = SnCl₄ + 2Hg. При добавлении аммиака к растворам солей цинка и кадмия образуются аммиачные комплексы состава [3(NH₃)₄]²⁺ или [3(NH₃)₂Cl2]. [Zn(NH₃)₂Cl2] — молекулярное соединение, имеющее тетраэдрическое строение; [Cd(NH₃)2Cl2] — полимер с координационным числом кадмия 6.

(4) pH=14-pOH pOH=-lgC[OH-] pOH=3.34 pH=10.66