- •Общая и неорганическая химия
- •Часть I. Общая химия
- •1. Основные понятия химии
- •2. Строение атома
- •2.1. Корпускулярно-волновой дуализм
- •2.2. Квантовые числа
- •2.3. Электронные конфигурации атомов
- •2.4. Периодический закон
- •3. Химическая связь
- •3.1. Метод валентных связей.
- •3.2. Теория молекулярных орбиталей
- •3.3. Некоторые типы химических связей Ионная связь
- •Водородная связь
- •Межмолекулярные взаимодействия
- •4. Закономерности протекания химических процессов
- •4.1. Термохимия
- •4.2. Химическая кинетика
- •4.3. Химическое равновесие
- •5.1. Концентрация растворов
- •5.2. Электролитическая диссоциация
- •5.3. Диссоциация слабых электролитов
- •5.4. Диссоциация сильных электролитов
- •5.5 Ионное произведение воды. Водородный показатель.
- •5.6. Буферные растворы.
- •5.7. Гидролиз солей
- •5.8. Протолитическая теория кислот и основания
- •6. Константа растворимости. Растворимость.
- •Условие осаждения и растворения осадка
- •Эффект общего иона
- •Солевой эффект
- •7. Окислительно-восстановительные реакции
- •Ионно-электронный метод составления овр
- •8. Координационные соединения
- •Номенклатура координационных соединений
- •Химическая связь координационных соединений
- •Диссоциация координационных соединений
- •Часть II. Неорганическая химия
- •9. Химия s-элементов
- •9.1. Химия элементов ia группы.
- •Химические свойства щелочных металлов.
- •Химические свойства соединений щелочных металлов
- •9.2. Химия элементов iia группы.
- •Химические свойства элементов
- •Химические свойства соединений
- •10. Химия р-элементов
- •10.1. Химия элементов iiia группы
- •Свойства бора и его соединений
- •Свойства алюминия и его соединений
- •10.2. Химия элементов iva группы
- •Свойства углерода и его соединений
- •Cвойства кремния и его соединений
- •Свойства соединений олова и свинца
- •10.3. Химия элементов va группы
- •Свойства азота и его соединений
- •Свойства фосфора и его соединений
- •10.4. Химия элементов via группы
- •Химия кислорода и его соединений
- •Химия серы и ее соединений
- •10.5. Химия элементов viia группы
- •Химия водорода и его соединений
- •Химия фтора и его соединений
- •Химия хлора и его соединений
- •Химия брома, иода и их соединений
- •11. Химия d-элементов
- •Химия хрома и его соединений
- •Химия марганца и его соединений
- •Химия железа и его соединений
- •Химия меди и ее соединений
- •Химия цинка и его соединений
- •Содержание
- •Часть I. Общая химия ……………………………….. 3
- •1. Основные понятия химии …………………………………… 3
- •Часть II. Неорганическая химия ………...…………. 66
2. Строение атома
2.1. Корпускулярно-волновой дуализм
Атом - нейтральная частица, состоящая из положительного ядра и электронов. Химические свойства веществ определяются строением составляющих их атомов.
Резерфорд, пропуская поток a-частиц (ядер атома гелия He2+) через тонкий слой металла, обнаружил, что большая часть a-частиц проходит через металл, а меньшая часть - отклоняется. Резерфорд предложил планетарную модель атома: атом состоит из небольшого массивного и положительно заряженного ядра и электронов, которые вращаются вокруг ядра как планеты вокруг Солнца. Радиус ядра равен 10-14-10-15 м, а радиус атома 10-10 м.
По законам классической физики такой атом должен быть неустойчивым - электроны, вращаясь вокруг ядра, должны отдавать энергию и падать на ядро. Однако, атом стабилен. Значит, классическая физика неверно описывает свойства атомов. Почему?
Классическая физика различает и противопоставляет:
-
Физические тела, имеющие корпускулярные свойства. Например, мяч, автомобиль, Земля и т.д. имеют массу, скорость, траекторию движения, энергию и пр. и подчиняются законам механики Ньютона.
-
Излучения, имеющие волновые свойства. Например, свет характеризуется длиной волны, периодом, частотой колебаний, интерференцией, дифракцией и пр. Излучения описываются законами электромагнетизма Максвелла.
Экспериментальные факты указывают на неправомерность подобного разделения.
Эйнштейн (1905 г.) объяснил фотоэлектрический эффект, предположив, что свет состоит из частиц - фотонов, имеющих определенную энергию Е=h , где E - энергия фотона, h - константа Планка, h=6.62510-34 Джсек., - частота колебания излучения. Таким образом, Эйнштейн допустил, что свет может проявлять не только волновые, но и корпускулярные свойства.
Девиссон и Джермер (1927 г.) обнаружили дифракцию электронов, доказав, что электроны (т.е. частицы) могут иметь волновые свойства.
Вопреки положениям классической физики экспериментальные факты указывают на корпускулярно-волновой дуализм материи, который состоит в том, что корпускулярные и волновые свойства не исключают друг друга. Каждый объект может иметь и волновые, и корпускулярные свойства.
Луи де Бройль (1924 г.) предложил формулу, связывающую волновые и корпускулярные свойства объектов: = h/(mV) и означающую, что волна с длиной волны соответствует каждому телу с массой m и скоростью V. Для света эта формула может быть выведена их уравнений Планка E=h=hc/ и Эйнштейна E=mc2. Откуда имеем: hc/=mc2 или =h/(mc), где с - скорость света. Поскольку атомы имеют размеры 10-10 м, то мы можем наблюдать и фиксировать волны с длинами волн более 10-10 м. Принимая скорость движения частицы V=1000 м/с, определим массу частицы, для которой возможно наблюдение волновых свойств, по формуле =h/mV>10-10. Имеем: m<h/(V10-10) и m<6.62510-27кг. Отсюда следует, что, хотя волновые свойства существуют для всех объектов, но наблюдаться они могут лишь для микрообъектов, имеющих массы порядка массы атома и электрона.
Свойства материи характеризуются также принципом неопределенности Гейзенберга: (mVx) > h/2 или Vxx>h/(2m), где m - масса частицы, x - ее координата, Vx - скорость в направлении x, а - неопределенность, погрешность определения. Принцип неопределенности означает, что нельзя одновременно сколь угодно точно указать положение (координату x) и количество движения (mVx) частицы. Произведение неопределенностей координаты и скорости частицы всегда больше, чем h/2m. При этом, очевидно, что для объектов с большими массами m>>h/2 координата и скорость определяются достаточно точно, а для микрообъектов с массами того же порядка, что h/2, координата и скорость не могут быть определены сколь угодно точно одновременно, и для микрообъектов нельзя указать траекторию их движения.
Частицы с маленькими массами (атомы, ядра, электроны, молекулы) не являются частицами в понимании этого механикой Ньютона и не могут изучаться классической физикой. Они изучаются квантовой физикой. Согласно постулатам квантовой физики все свойства атомов (электронов) описываются волновой функцией, которую можно найти, решив волновое уравнение. Квадрат модуля волновой функции имеет смысл плотности вероятности нахождения частиц в данной точке пространства. Волновая функция зависит от целочисленных параметров - квантовых чисел - n, l, ml и ms. С их помощью мы будем изучать строение атома.