- •Глава 1. Основні поняття та закони хімії
- •1.1. Основні поняття хімії
- •1.2. Фундаментальні та стехіометричні закони хімії
- •1.2.1. Закон збереження маси речовини
- •1.2.2. Закон сталості складу речовин
- •1.2.3. Закон кратних відношень
- •1.2.4. Закон еквівалентів.
- •1.3. Закони газового стану
- •1.3.1. Закон об’ємних відношень гей-люсака
- •1.3.2. Закон авогадро
- •1.3.3. Закон бойля – маріотта
- •Контрольні завдання
- •Б) Із закону Авогадро випливає, що об’єм 0,025 моль h2s за нормальних умов
- •В) Відомо, що 1 моль будь-якої речовини містить 6,02 · 1023 молекул. Молярний об’єм газу за нормальних умов складає 22,4 л. Тому справедливо
- •Приклад 3. Який об’єм за нормальних умов займуть 4 10-4 м3 газу, що знаходиться при 50оС й тиску 9,54 104 Па?
- •Приклад 4. При згорянні 5 г металу утворилося 9,44 г оксиду металу. Визначити еквівалентну масу металу.
- •Приклад 5. Деяка кількість металу, еквівалентна маса якого дорівнює 28 г/моль, витісняє з кислоти 1,4 л водню, виміряного за нормальних умов. Визначити масу металу.
- •Розв’язання. Відповідно до закону еквівалентів (1.1), маси взаємодіючих речовин пропорційні їхнім еквівалентним масам:
- •Зі співвідношення (1.8) знаходимо еквівалентну масу h3ро4:
- •Приклад 8. Обчислити точну атомну масу металу, якщо питома теплоємність металу дорівнює 0,23 кДж/(кг к), а хлорид цього металу містить 61,2% металу.
- •Приклад 10. Визначити формулу речовини, якщо відомо, що її густина за воднем дорівнює 29, а масові частки елементів наступні: с – 82,76%, н – 17,24%.
- •Глава 2. Класи неорганічних сполук
- •2.1. Оксиди.
- •2.1.1. Способи одержання оксидів
- •2.1.2. Класифікація та хімічні властивості оксидів
- •2.2. Гідроксиди металів
- •2.2.1. Способи одержання гідроксидів
- •2.2.2. Хімічні властивості гідроксидів металів
- •2.3. Кислоти
- •2.3.1. Способи одержання кислот
- •2.3.2. Хімічні властивості кислот
- •2.4.1.Основні способи одержання солей
- •Контрольні завдання
- •Приклади виконання завдань і розв’язання задач
- •3.2. Корпускулярно-хвильова природа електрона
- •3.3. Принцип невизначеності
- •3.4. Періодичний закон
- •3.5. Періодична система елементів
- •3.6. Електронні хмари
- •3.7. Квантові числа
- •3.8. Принцип паулі
- •3.9. Послідовність заповнення електронами енерґетичних рівнів у багатоелектронних атомах
- •Контрольні завдання
- •Приклади виконання завдань і розв’язання задач
- •Приклад 8. Які найвищий та найнижчий ступені окислення у фосфору, сульфуру та хлору? Скласти формули сполук даних елементів, що відповідають цим ступеням окислення.
- •Приклад 12. Як залежать кислотно-основні властивості оксидів і гідроксидів від ступеня окиснення атомів елементів, що їх утворюють?
- •Приклад 13. Відомо, що кремній є неметалом з напівпровідниковими властивостями. Які властивості будуть виявляти алюміній і фосфор?
- •Приклад 15. Як змінюються властивості вищих оксидів елементів третього періоду?
- •4.1.1. Характерні властивості ковалентного зв’язку
- •4.1.1.1. Насиченість ковалентного зв’язку
- •Мал. 4.3. Різновиди σ-зв’язків.
- •Мал. 4.3. Різновиди π-зв’язків.
- •4.1.1.3. Полярність і поляризованість ковалентного зв’язку.
- •4.3. Водневий зв’язок
- •4.5. Міжчастинкові взаємодії
- •Контрольні завдання
- •Приклади виконання завдань і розв’язання задач Приклад 1. Довжина диполя молекули дорівнює 2,2 10-11 м. Обчисліть дипольний момент молекули.
- •Приклад 2. Обчислити довжину зв’язку в молекулі hBr, якщо між’я-дерні відстані у молекулах h2 та Br2 відповідно дорівнюють 7,4 · 10-11 м та 2,28 10-10 м.
- •Приклад 3. Яка гібридизація електронних хмар має місце в атомі карбону при утворенні молекули cf4? Якою є просторова конфігурація цієї молекули?
- •Приклад 4. Якими є валентні можливості атома фосфору в основному та збудженому станах?
- •Приклад 5. Визначте, що є донором електронної пари при утворенні йона bh4-.
- •Глава 5. Основи хімічної термодинаміки
- •5.2. Перший закон термодинаміки
- •5.3. Закони термохімії
- •5.4. Поняття про ентропію
- •5.5. Другий закон термодинаміки
- •5.6.Третій закон термодинаміки
- •5.7. Вільна енергія Ґіббса
- •Приклад 1. Складіть термохімічне рівняння реакції горіння 1 моль ацетилену, якщо при цьому виділяється 1255,61 кДж теплоти.
- •Приклад 3. Не здійснюючи обчислень, поясніть, як змінюється ентропія системи (s): а) при переході води в пару; б) у реакції:
- •Приклад 4. Обчисліть зміну енерґії Ґіббса у хімічній реакції
- •І зробіть висновки про можливість мимовільного перебігу даної реакції за стандартних умов.
- •Стандартні зміни енерґій Ґіббса простих речовин прийнято вважати рівними нулю. Для даної системи:
- •6.1. Поняття про швидкість хімічної реакції
- •6.2. Основний закон хімічної кінетики – закон діючих мас.
- •Межі застосування закону діючих мас.
- •6.3. Молекулярність реакції.
- •6.4. Порядок реакції.
- •6.5. Особливості кінетики гетероґенних реакцій.
- •6.6. Механізм хімічних реакцій.
- •6.7. Вплив температури на швидкість реакції. Правило Вант-Гоффа.
- •6.8. Рівняння Арреніуса. Енерґія активації
- •Вихідні Активов. Продукти
- •Мал.6.3. Енерґетична діаграма Мал.6.4. Розподіл молекул за
- •Глава 7. Хімічна рівновага.
- •7.1. Константа хімічної рівноваги
- •7.2. Зсув хімічної рівноваги. Принцип Ле-Шательє
- •7.3. Рівновага у гетероґенних системах
- •Константа рівноваги.
- •Глава 8. Поняття про каталіз.
- •8.1. Автокаталіз
- •8.2.Промотори та каталітичні отрути
- •8.3. Селективність каталізаторів
- •8.4. Механізми гомоґенного та гетероґенного каталізу
- •Підставляючи дані нашої задачі, одержуємо:
- •Глава 9. Розчини
- •9.1. Процес розчинення. Типи розчинів
- •9.2. Способи виразу концентрації речовин
- •9.3. Хімічна (гідратна) теорія розчинів д.І. Менделєєва
- •9.4. Теплові ефекти розчинення
- •9.5. Розчинність
- •Глава 10. Властивості розчинів
- •10.1. Тиск пари розчинника над розчином
- •10.2. Температури замерзання та кипіння розчинів
- •10.3. Осмотичний тиск
- •Глава 11. Електролітична дисоціація.
- •11.1. Основні положення теорії електролітичної дисоціації
- •11.2. Ступінь дисоціації
- •11.3. Слабкі електроліти. Константа дисоціації слабких електролітів
- •11.4. Вплив однойменних іонів на дисоціацію слабких електролітів
- •11.5. Розчини сильних електролітів
- •11.6. Електролітична дисоціація води. Йонний добуток води. Водневий показник
- •11.7. Поняття про індикатори
- •11.8. Іонні реакції
- •11.8. Гідроліз солей
- •Типові випадки гідролізу.
- •11.8.1. Ступінь і константа гідролізу
- •Глава 12. Комплексні сполуки
- •12.1. Основні положення координаційної теорії а.Вернера
- •12.2. Класифікація комплексних сполук
- •12.3. Номенклатура комплексних сполук
- •12.3.1. Назви катіонних комплексних сполук
- •12.3.2. Назви аніонних комплексних сполук
- •12.3.3. Назви нейтральних комплексних сполук
- •12.4. Ізомерія комплексних сполук
- •12.5. Дисоціація комплексних сполук
- •Якщо у гібридизації беруть участь d-орбіталі передостаннього рівня, тоді йон називається внутрішньоорбітальним. Іноді у комплексах проявляється йонно-дипольний зв’язок, наприклад в аквакомплексах.
- •Глава 13. Електрохімічні процеси
- •13.1. Хімічні процеси на електродах
- •13.2. Електродний потенціал
- •13.3. Електрохімічний ряд напруг металів
- •13.4. Гальванічний елемент
- •13.5. Окисні й відновні потенціали
- •13.6. Рівняння Нернста
- •13.7. Акумулятори
- •13.8. Паливні елементи
- •13.9. Електроліз
- •13.9.1. Закони Фарадея
- •1. Кількість речовини, що виділяється на електроді під час електролізу, пропорційна кількості електрики, яка пройшла крізь електроліт.
- •2. Однакова кількість електрики виділяє на електродах під час електролізу еквівалентну кількість різних речовин.
- •13.10. Корозія металів
- •0,01 Моль/л 0,1 моль/л
- •Глава 14. Окисно-відновні реакції складання рівнянь окисно-відновних реакцій
- •Контрольні завдання
- •Додатки
- •Додаток 6 – Перехідні коефіцієнти
- •Предметний покажчик
- •Відновлення 18-19, 77, 81, 124, 126, 128, 135-139
- •Водень 14, 17, 37, 75, 125, 130-132, 139
- •Ізомерія 119
- •Лантаноїди 25
- •Натрій 20-21, 69, 89
- •Термодинамічні 8, 54
- •Атомів 33, 50
- •Список рекомендованої літератури
- •Глава 1. Основні поняття та закони хімії ........................ 5
4.5. Міжчастинкові взаємодії
Існування речовин у різних агрегатних станах свідчить про те, що між незарядженими частинками (атомами, молекулами) можуть діяти сили притягання, які не укладаються в звичайні валентні уявлення. Зокрема, дією цих сил пояснюються:
1) перехід з газуватого стану в рідкий (O2, N2) або твердий (СO2, I2);
2) відмінність між реальними та ідеальними газами. Сили взаємодії між частинками реальних газів уперше врахував Ван дер Ваальс (1873) у рівнянні стану газів (1.21);
3) явище Джоуля—Томсона (1854) — охолодження газу під час його адіабатного проникнення крізь пористу перетинку. Воно вказує на те, що при розширенні долаються сили притягання;
4) конденсація інертних газів, які не утворюють звичайних валентних зв'язків, у рідкий та твердий стани з виділенням енергії;
5) процеси адсорбції, сублімації, каталізу, розчинення і сольватації.
Ці сили являють собою взаємодію електронів і ядер різних частинок декількох типів, але їх об'єднують під загальною назвою міжчастинкових, або вандерваальсових сил. Найважливішою і відмінною рисою вандерваальсових сил є їх універсальність, оскільки вони діють без винятку між усіма атомами і молекулами. Міжчастинкові сили відрізняються від хімічних тим, що вони виявляються на значно більших відстанях (на яких дія хімічних сил зникає), характеризуються малою енергією і відсутністю насичуваності та напрямленості. Вони швидко послаблюються зі збільшенням відстані між частинками, причому відштовхування спадає значно швидше притягання. Як правило, вандерваальсові сили між частинками зростають зі збільшенням числа електронів у частинці, тобто приблизно пропорційно формульній масі. Оскільки вони діють між валентно насиченими частинками, то їх називають також залишковими силами.
Питання для самоперевірки
1. Що таке хімічний зв’язок? Які причини його утворення?
2. Які кількісні характеристики хімічного зв’язку вам відомі?
Який хімічний зв’язок називається ковалентним? Види ковалентного зв’язку. Як метод валентних зв’язків (ВР) пояснює утворення ковалентного зв’язку? Які ви знаєте властивості ковалентного зв’язку?
У чому сутність гібридизації атомних орбіталей? Які види гібридизації атомних орбіталей вам відомі? Як впливає гібридизація атомних орбіталей на просторову структуру молекул?
Що таке йонний зв’язок?
У чому сутність методу молекулярних орбіталей (МО)?
Контрольні завдання
1. Здійсніть наближену оцінку довжини зв’язків у молекулах NO та SO, якщо між’ядерні відстаніу молекулах N2, O2і S2 відповідно рівні 1,0910-10м, 1,210-10м і 1,9210-10м.
Відповідь: 1,15 10-10 м; 1,56 10-10 м.
2. Дипольний момент молекули NO2дорівнює 9,110-31Клм. Знайдіть довжину диполя цієї молекули.
Відповідь: 5,7 10-12 м.
3. Що таке sp3-гібридизація електронних орбіталей? Яку просторову конфігурацію мають молекули речовин із таким типом гібридизації? Наведіть приклади відповідних сполук.
4. Яке взаємне розташування електронних орбіталей при sp2-гібридизації? Наведіть приклади сполук із таким типом гібридизації. Яка просторова будова молекул цих речовин?
5. Як взаємно розташовані електронні орбіталі при sp-гібридизації? Наведіть приклади сполук із таким типом гібридизації.
6. Розподіліть електрони атома фосфору по квантових комірках. Скільки неспарених електронів мають ці атоми в основному та збудженому станах? Чόму дорівнює валентність фосфору в цих станах?
7. Що називається електричним моментом диполя? Яка з молекул – HCl, HBr чи HI – має найбільший момент диполя? Чому?
8. Який хімічний зв’язок називають іонним? Яким є механізм його утворення? Які властивості іонного зв’язку відрізняють його від ковалентного? Наведіть два приклади типових іонних сполук. Напишіть рівняння перетворення нейтральних атомів у йони.
9. Зобразіть енергетичну схему утворення молекули Н2 за методом молекулярних орбіталей.
10. Які електрони атома карбону беруть участь в утворенні ковалентного зв’язку? Як метод валентних зв’язків (ВЗ) пояснює тетраедричну будову молекули SiCl4?
11. Який хімічний зв’язок називають ковалентним? Чим можна пояснити спрямованість ковалентного зв’язку? Як метод валентних зв’язків (ВЗ) пояснює будову молекули води?
12. Ковалентний радіус атома йоду дорівнює 1,33 10-10м. Обчисліть приблизно між’ядерні відстані у молекулах йоду та йодоводню, якщо ковалентний радіус водню дорівнює 310-11м.
Відповідь: 2,66 10-10 м; 1,63 10-10 м.
13. Обчисліть довжину зв’язку CH у молекулі CH4 за наступними даними: довжини зв’язків CС и НH відповідно дорівнюють 1,54 10-10 м і 7,4 10-11 м.
Відповідь: 1,14 10-10 м.
14. Який ковалентний зв’язок називають полярним? Що служить кількісною мірою полярності ковалентного зв’язку? Виходячи зі значень електронеґатив-ності атомів відповідних елементів, визначте, який зі зв’язків HІ, IСl, BrF – є найбільш полярним.
15. Який спосіб утворення ковалентного зв’язку називають донорно-акцеп-торним? Розгляньте донорно-акцепторний механізм утворення ковалентного зв’язку на прикладі йонів NH4+ та BF4-. Зазначте донор і акцептор.
16. Дипольний момент молекули NO дорівнює 5,3 10-31Клм. Знайдіть довжину диполя цієї молекули.
Відповідь: 3,3 10-12 м.
17. Довжина диполя молекули HF дорівнює 4 10-11м. Знайдіть дипольний момент цієї молекули.
Відповідь: 6,4 10-30 Кл м.
18. Яку ковалентність може виявляти йод у сполуках? Зобразіть електронну будову атома йоду в основному та збудженому станах.
19. Як метод валентних зв’язків (ВЗ) пояснює лінійну будову BeCl2 та тетраедричну будову молекули CH4?
20. Який ковалентний зв’язок називають -зв’язком, а який-зв’язком? Розберіть на прикладі будови молекули азоту.
21. Який тип гібридизації в молекул наступних речовин: ВеН2, BF3, HgCl2, ZnCl2? Наведіть приклади сполук з таким типом гібридизації. Яке взаємне розташування гібридних орбіталей у зазначених молекулах?
22. Зображуючи перекривання електронних орбіталей, покажіть утворення -зв’язку в молекулах H2, Br2, HBr.
23. Скільки - і -зв’язків у молекулах етилену й ацетилену?
24. Опишіть за допомогою методу молекулярних орбіталей молекулу азоту.
25. Розмістіть електрони на молекулярних орбіталях у молекулі фтору. Зобразіть схему утворення молекулярних орбіталей у молекулі з атомів фтору. Скільки електронів знаходиться на зв’язуючих і розслабляючих орбіталях?
26. Розмістіть електрони на молекулярних орбіталях у молекулі кисню. Зобразіть схему утворення молекулярних орбіталей у цій молекулі. Як за допомогою методу МО пояснюють парамагнітні властивості кисню?
27. Яку ковалентність може виявляти атом сульфуру в основному та збудженому станах? Дайте пояснення.
28. Які кристалічні структури називають іонними, атомними, молекулярними та металевими? Кристали яких речовин алмазу, цинку, хлориду натрію, двооксиду карбону – мають зазначені структури?
29. Який хімічний зв’язок називають водневим? Між молекулами яких речовин він утворюється? Чому H2O та HF, маючи менші молекулярні маси, ніж їхні аналоги, киплять при більш високих температурах?
30. Що таке ступінь окиснення? Визначте ступінь окиснення атома карбону та його валентність, обумовлений числом неспарених електронів, у сполуках: CH4, CH3OH, HCOOH, CO2, C6H12O6, C6H6.