Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Колобок по химии Князев.docx
Скачиваний:
58
Добавлен:
11.04.2015
Размер:
253.42 Кб
Скачать

Формулой атома

Квантовое число в квантовой механике — характеризует численное значение какой-либо квантованной переменной микроскопического объекта (элементарной частицы, ядра, атома и т. д.), характеризующее состояние частицы.

Некоторые квантовые числа связаны с движением в пространстве и характеризуют вид волновой функции частицы. Это, например, радиальное (главное) ,орбитальное , магнитное и спиновое число.

Главное (радиальное) квантовое число — целое число, обозначающее номер энергетического уровня. Характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень.

Орбитальное квантовое число – число, определяющее форму электронного облака. Характеризует число плоских узловых поверхностей.

Магнитное квантовое число — параметр, который вводится при решении любого движения заряженной частицы.

Спиновое квантовое число - квантовое число, определяющее величину спина (спин - собственный момент импульса элементарных частиц) квантовой системы (атома, иона, атомного ядра, молекулы)

Заполнение электронами энергетических уровней: В зависимости от того, какой подуровень в атоме заполняется в последнюю очередь, все химические элементы делятся на 4 электронных семейства: s-, p-, d-, f-элементы. Элементы, у атомов которых в последнюю очередь заполняется s-подуровень внешнего уровня, называются s-элементами. У s-элементов валентными являются s-электроны внешнего энергетического уровня. У р-элементов последним заполняется р-подуровень внешнего уровня. У них валентные электроны расположены на p- и s-подуровнях внешнего уровня. У d-элементов в последнюю очередь заполняется d-подуровень предвнешнего уровня и валентными являются s-электроны внешнего и d-электроны предвнешнего энергетического уровней. У f-элементов последним заполняется f-подуровень третьего снаружи энергетического уровня.

Правило Хунда: электроны располагаются на одинаковых орбиталях таким образом, чтобы суммарное спиновое число их было максимальным, т.е. наиболее устойчивому состоянию атома соответствует максимально возможное число неспаренных электронов с одинаковыми спинами.

Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов, четыре квантовых числа которых одинаковы (т.е. каждая атомная орбиталь не может быть заполнена более чем двумя электронами, причем с антипараллельными спинами.)

Электронная формула атома: Электронные слои атомов заполняются электронами в порядке, который предписывает правило Клечковского. Порядок заплнения атомных орбиталей по мере увеличения энергии следующий:

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f ≈ 5d < 6p < 7s < 5f ≈ 6d < 7p < 8s

4)свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов. Металические свойства увеличиваются слева направо,восстановительные уменьшаются слева направо.

5) Химическая связьэто взаимодействие атомов, обусловленное перекрытием электронных облаков связывающихся частиц, которое сопровождается уменьшением полной энергии системы (молекулы, комплекса, кристалла и т.д.)

Правило октета. В результате образования химической связи атомы могут приобретать такую электронную конфигурацию, как у благородных газов, которые имеют на внешней оболочке восемь (октет) электронов. Стремление к созданию устойчивой электронной конфигурации получило название правило октета. Это справедливо как для ионной, так и ковалентной связей.

Ковалентная связь – наиболее общий вид химической связи, возникающий за счет обобществления электронной пары посредством обменного механизма, когда каждый из взаимодействующих атомов поставляет по одному электрону, или по донорно-акцепторному механизму, если электронная пара передается в общее пользование одним атомом (донором) другому атому (акцептору); либо по дативному механизму, когда оба атома или обе частицы одновременно выступают в роли и донора, и акцептора электронов

Ионная связь – это химическая связь, образованная за счет электростатического притяжения между катионами и анионами

Металлическая связь – делокализация электронов в металлах с образованием зон проводимости

6)

6.1) Хими́ческая термодина́мика — раздел физической химии, изучающий процессы взаимодействия веществ методами термодинамики.

6.2) Термодинамическая система – это тот объект, который изучает техническая термодинамика. Термодинамической системой называется любая совокупность материальных тел, заключенная внутри заданных или произвольно выбранных границ.

Фаза – совокупность гомогенных частей гетерогенной системы, одинаковых по физическим и химическим свойствам, отделённая от других частей системы видимыми поверхностями раздела.

Термодинамические системы подразделяются на:

- гомогенные – однородные по составу и физическим свойствам во всем объеме. Например, воздух, вода, металл и т.п., находящиеся в заданном объеме

- гетерогенные – состоящие из разнородных тел, отделенных друг от друга поверхностями раздела. Например, кислород и азот в газообразном состоянии, находящиеся в емкости с непроницаемой перегородкой. Если эту перегородку убрать и газы перемешаются, то система будет уже гомогенной

6.3) Термодинамические функции:

Внутренняя энергия- Определяется в соответствии с первым началом термодинамики, как разность между количеством теплоты, сообщенным системе, и работой, совершенной системой надвнешними телами:

.

Энтальпия-Определяется следующим образом:

,

где  — давление, а  — объём.

Энтропия-термодинамическая функция, характеризующая меру неупорядоченности термодинамической системы, то есть неоднородность расположения и движения её частиц.

ΔS=ΣSпродукта-ΣSисходного вещества

Функция (энергия или свободная энергия) Гиббса:

G=H-TS (p, T=const)

6.4)

1,2,3 законы термодинамики:

1) Внутренняя энергия тела есть суммарная энергия его мо-

лекул.

,

2) Второй закон термодинамики: самопроизвольно протекают только те реакции, которые сопровождаются увеличением энтропии.

Второй закон термодинамики имеет несколько формулировок. Для систем, которые не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом (изолированные системы), второй закон термодинамики имеет следующую формулировку: в изолированных системах самопроизвольно идут только такие процессы, которые сопровождаются возрастанием энтропии:. dS> 0.

Второй закон термодинамики имеет статистический характер, т.е. справедлив лишь для систем, состоящих из очень большого числа частиц.

3) энтропия правильно сформированного кристалла чистого вещества при абсолютном нуле равна нулю .

6.5) Термохи́мия — раздел химической термодинамики, в задачу которой входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параметрами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплотфазовых переходов.

Термохимические уравнения-хз

6.6) Реакции, в которых энергия выделяется, называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ

Реакции, в которых энергия поглощается, называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ

6.7) Закон Гесса- Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данноехимическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы).

6.8) Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции — отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Qv(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Qp(изобарный процесс).

В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.

Если реакцию проводят при стандартных условиях при Т = 298,15 К = 25 ˚С и Р = 1 атм = 101325 Па, тепловой эффект называют стандартным тепловым эффектом реакции или стандартной энтальпией реакции ΔHrO. В термохимии стандартный тепловой эффект реакции рассчитывают с помощью стандартных энтальпий образования.

6.9)  Энтальпией образования химических соединения называют энтальпию реакции образования данного соединения из простых веществ. В качестве простых веществ выбирают химические элементы в их естественном фазовом и химическом состоянии при данной температуре.

6.10) критерием самопроизвольного протекания химических реакций является отрицательное значение энергии Гиббса: ΔG < 0

 Для экзотермических реакций (ΔH < 0) величина ΔG также, как правило, меньше нуля, поскольку в уравнении ΔG = ΔH - TΔS при ΔS > 0вычитаемое будет всегда отрицательным, а при ΔS < 0 - положительным, но небольшим по значению вплоть до очень высоких температур, и, следовательно, не превышающим отрицательного значения ΔH.

   Для эндотермических реакций (ΔH > 0), имеющих ΔS < 0, их протекание в заданном направлении невозможно ни при какой температуре, т.к. всегда ΔG > 0. Для реакций с ΔS > 0 их протекание возможно, но только при таких высоких температурах, когда вычитаемое (- TΔS)превысит положительное значение энтальпии реакции.

Таким образом, принципиальную возможность протекания химического процесса и его направление можно определить, рассчитав значениеΔG.

   По значению стандартной энергии Гиббса реакции можно рассчитать значение константы равновесия K и сделать вывод о положении равновесия. Для рассчета энергии Гиббса реакции необходимо использовать выражение:

ΔG° = -RTlnK = -RT·2.3lgK

где R - универсальная газовая постоянная: 8.31441 Дж/(моль·K).

6.11) нагревание вещества без фазовых переходов сопровождается непрерывным ростом энтропии; при фазовом переходе происходит скачкообразное изменение энтропии.

6.12) Энергия Гиббса – критерий самопроизвольного протекания химических реакций:

G=H-TS Gпростых веществ=0 Если энергия Гиббса : <0-то реакция идет

>0-то не идет =0-то одинакова в 2 стороны

7)

7.1) Химическая кинетика- наука о механических химических реакциях и законах их протекания во времени

Химическое равновесие- состояние, при котором ΔG=0

7.2) Скорость химических реакций: 1) Чем выше концентрация, тем выше скорость

2) При повышении температуры на 10 градусов, скорость реакции увеличивается от 2 до 4 раз

3) Чем меньше энергия активации, тем выше скорость

7.3) Факторы: Концентрация- Чем выше концентрация, тем выше скорость.

При постоянной температуре, скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ взятых в степенях, равным их стехиометрическим коэффициентам.

Температура: При повышении температуры на 10 градусов, скорость реакции увеличивается от 2 до 4 раз.

Энергия активации- энергия, которую должны затратить молекулы, чтобы при их столкновении образовалось новое вещество.

Чем меньше энергия активации, тем выше скорость.

Природа вещества: Энергия активации < 40 кДж/мольК- реакция со взрывом

Энергия активации > 120 кДж/мольК- скорость реакции очень медленная

Энергия активации = 40-120 кДж/мольК-скорость лежит в границах, поддающимся экспериментальному определению.

Катализаторы:

Катализаторы-ускоряют реакцию

Ингибиторы-замедляют.

7.4) Энергия активации(Еа)- энергия, которую должны затратить молекулы, чтобы при их столкновении образовалось новое вещество.

lnV1/V2=Ea/r*(1/T1-1/t2), R-универсальная постоянная = 8,3 Дж/мольК

7.5) Правило Вант Гоффа:

V= ΔC/ Δt, C-изменение концентрации; Δt=t2-t1; ΔC-C2-C1

7.6) Уравнение Аррениуса:

V=A*e^(-Ea/RT)

lnV1/V2=Ea/r*(1/T1-1/t2), R-универсальная постоянная = 8,3 Дж/мольК

7.7) Закон действующих масс(Гульберг и Вааге):

При постоянной температуре, скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ взятых в степенях, равным их стехиометрическим коэффициентам.

άА= βВ= δD, V=kA^ά*B^β.

7.8) Особеенности гетерогенных реакций:

1) скорость зависит от площади

2) скорость определяется скоростью подвода реагента и отвода его от реактивной поверхностиж

3) Концентрация веществ, находящихся в твердом состоянии не учитывается

7.9)

Химическое равновесие- состояние, при котором ΔG=0

7.10)

Смещение равновесия в зависимости от:

1) температуры- При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермического процесса. При понижении-в сторону экзотермического

2) давления- Только для газов. При увеличении давления в системе равновесие сдвигается в сторону реакции, т.е. в сторону понижения давления.

3)концентрации- При изменении концентрации какого-либо вещества равновесие смещается в сторону расходования этого вещества, при уменьшении-в сторону его образования

7.11)Принцип Ле-Шателье:

Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия оказывается какое-либо воздействие, то равновесие смещается в сторону то реакции, при которой данное воздействие ослабляется

7.12) к1/к2= [Hcl]^2/[H2][Cl2]=Kp, когда К=1- это химическое равновесие

ΔG=-RTlnKp Kp= e^(- ΔG/RT)

8) *Растворы –  гомогенная система переменного состава, состоящая из двух или более компонентов.

*Растворимостью называют способность данного вещества растворяться в том или ином растворителе. Количественно растворимость характеризуется массой вещества или количеством вещества, которое может раствориться при данной температуре в определенном количестве растворителя.

Раствор, в котором при данной температуре вещество больше растворяться не может, называют насыщенным.

Если вещество еще может растворяться в данном растворе, то оно называется ненасыщенным.

* Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащегося в определенном объеме или массе раствора или растворителя.