- •Министерство образования российской федерации
- •Кафедра неорганической и аналитической химии Дистанционное
- •Н.Н. Роева, е.М. Голик, т.Т. Канищева,
- •Н.А. Караванов, з.И. Кочергина.
- •Неорганическая химия
- •Учебно–практическое пособие для студентов
- •Технологических специальностей всех форм обучения
- •Содержание
- •Тренировочные задания………………………………………………………….9 Тесты по теме……………………………………..........................................….. 9
- •Тесты по теме…………………………………………………………………… 15
- •Тесты по теме…………………………………………………………………… 23
- •1. Периодическая система и строение атомов элементов.
- •1.1. Атомная орбиталь и квантовые числа
- •Орбитальное квантовое число и форма ао.
- •1.2. Заселение ао в многоэлектронном атоме.
- •1.3.Электронные формулы
- •Примеры составления электронных формул атомов. Элементы главных подгрупп псэ
- •Элементы побочных подгрупп псэ
- •22Ti 1s22s22p63s2 3p6 3d24s2 iy период 4 группа
- •39Y 1s22s22p63s2 3p6 3d104s24p64d15s2 y период 3 группа
- •1.4. Периодические свойства элементов.
- •Тесты по теме
- •2. Химическая связь: ионная, ковалентная, координационная,
- •2.1. Типы химической связи
- •2.2. Методы расчета систем с ковалентной связью.
- •2.2.2Метод молекулярных орбиталей (мо).
- •2.3. Пространственная структура молекул с ковалентной связью.
- •2.4. Взаимодействие между молекулами.
- •2.4.2. Донорно-акцепторное взаимодействие молекул.
- •2.5. Строение вещества в конденсированном состоянии.
- •Одна -связь.
- •3. Скорость химических реакций.
- •Химическое равновесие
- •Тренировочные задания
- •4.Растворы
- •4.1. Способы выражения концентраций растворов.
- •4.2.Идеальные, неидеальные растворы. Активность.
- •4.3. Протолитическое равновесие.
- •4.5.Слабые электролиты и константы их диссоциации. Произведение растворимости.
- •4.6. Гидролиз солей.
- •Соли, подвергающиеся необратимому гидролизу, и продукты реакции.
- •5.Окислительно-восстановительные (о/в) реакции.
- •5.1 Основные понятия
- •5.3.Определение продуктов о/в реакций.
- •5.4.Электронно-ионный метод составления баланса о/в реакций.
- •5.5.Самопроизвольное протекание о/в реакций.
- •5.6.Взаимодействие металлов с кислотами-окислителями.
- •6.Химия элементов.
- •6.2.Берилий, магний, щелочно-земельные металлы.
- •6.3.Бор, алюминий, галий, индий, талий.
- •6.4.Углерод, кремний, германий, олово, свинец.
- •6.5Азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут.
- •6.6.Кислород, сера, селен, теллур.
- •6.7.Галогены.
- •6.8.Благородные газы.
- •6.9.Медь, серебро, золото.
- •6.10.Цинк, кадмий, ртуть.
- •6.11.Титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал.
- •6.12.Хром, молибден, вольфрам.
- •6.13.Марганец, технеций, рений.
- •6.14.Между рядами больших периодов включаются элементы 8b группы, объединенные в триады. Железо, кобальт, никель.
- •Тренировочные занятия.
- •Глава 1
- •Глава 2
- •Глава 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Вопросы к экзамену.
Тесты по теме
1.Сколько энергетических уровней у элементов 5 периода?
а) 2; б) 5; в)3.
2. Укажите общую электронную формулу р-элементов 4 группы:
а) ns2np1; б) ns2np2; в) ns2 (n-1)d2.
3. Какая из АО – 5s или 4d заселяется электронами раньше a) 5s ; б) 4d ?
4. В каком периоде ПСЭ находятся элементы , у которых на предвнешнем ЭУ
находятся 4d электроны ? а) 4; б)3; в) 5.
5. В каком периоде и группе находится элемент, у которого на 3 ЭУ находятся
s2 и p5 электронов?
а) 3 период 4 группа; б) 4 период 7 группа; в) 3 период 7 группа.
2. Химическая связь: ионная, ковалентная, координационная,
металлическая.
Под химической связью (ХС) понимают взаимодействия различных типов, в результате которых образуются двух или многоатомные соединения – молекулы, ионы, радикалы, кристаллы. В результате этого взаимодействия понижается энергия многоатомной системы по сравнению с энергией изолированных атомов.
2.1. Типы химической связи
Существуют различные теории образования ХС. Создатели одной из первых теорий ХС обратили внимание на то, что наиболее устойчива и химически инертна 8 электронная оболочка р-элементов 8 группы. По этой теории (Льюиса и Косселя) при образовании ХС атом стремиться отдать, принять или разделить электроны так, чтобы у каждого атома была устойчивая 8-электронная оболочка. Например, при образовании молекулы NaF натрий, отдавая электрон, приобретает 8- электронную оболочку и превращается в катион натрия Na+. Фтор, принимая электрон, приобретает 8-электронную оболочку и превращается в анион фтора F-.Между катионом натрия и анионом фтора образуется ионная связь.
По другой теории ХС - теории валентности - каждой связи между атомами соответствует одна электронная пара. В зависимости от способа ее образования из электронов связываемых атомов выделяют ионную, ковалентную и координационную связь.
Если электронная пара полностью принадлежит одному из атомов (который становится анионом), образуется ионная связь. Ионная связь – связь, обусловленная кулоновскими силами притяжения противоположно заряженных ионов (катиона и аниона). Ионная связь наиболее ярко проявляется в склонности соединений с этой связью к образованию кристаллических решеток, в узлах которых каждый ион окружен максимально возможным числом ионов противоположного заряда.
Cоединения с ионной связью образуют элементы основных подгрупп 1 и 7 групп ПСЭ (NaCl, KF и др.)
Наиболее важное отличие соединений с ионной связью от соединений с ковалентными связями – способность к диссоциации на ионы в растворах полярных растворителей, например в воде.
Если электронная пара принадлежит обоим атомам, образуется ковалентная связь. Ковалентная связь – связь за счет пары электронов, принадлежащих вступающим в связь атомам. Если эта пара равно удалена от обоих атомных центров – связь ковалентная неполярная, если пара электронов смещена в сторону более электроотрицательного элемента – ХС полярная Полярную связь можно рассматривать как промежуточную между неполярной и ионной ХС. Чем больше разность электроотрицательностей (ЭО) элементов, участвующих в связи, тем связь более ионная. ЭО = 0; связь – ковалентная неполярная.
Координационная связь по донорно-акцепторному механизму образуется за счет пары электронов донора электронов и свободной атомной орбитали акцептора электронов. Такая ХС существует в комплексных соединениях. Простейшее комплексное соединение – катион аммония NH4+. Донорами электронов могут быть не участвующие в образовании ХС электронные пары анионов или молекул. Так в молекуле воды есть две электронные пары, не участвующие в образовании ковалентной неполярной связи внутри молекулы. Поэтому вода участвует в образовании аквакомплексов типа [Co(H2O)6]3+.
По числу образующих ХС электронных пар, ковалентную и координационную связь подразделяют на простую (ХС за счет одной пары электронов) и кратную – двойную, тройную, четверную.
Связь, в которой электронная пара распределена между двумя атомами, называют двухцентровой. Однако существуют многоцентровая ХС, в которой электронная пара распределена в пространстве трех и большего числа атомных центров молекул, ионов, радикалов. К такому типу связи относится водородная и металлическая связи.
Водородная связь – связь между водородом и наиболее электроотрицательными элементами – фтором, хлором, кислородом, азотом. Водородную связь можно рассматривать как частный случай слабой ковалентной связи.
В неорганических соединениях водородная связь существует между молекулами, которые за счет нее объединяются в ассоциаты из множества молекул. Наличие водородной связи отражается на физико-химических свойствах материалов.
В органических соединениях водородные связи, существующие внутри одной молекулы, играют исключительно важную роль при формировании структур белков, полисахаридов и др. Водородные связи между соответствующими парами пуриновых и пиримидиновых оснований ДНК определяют образование двойной спирали ДНК, и следовательно, природу генетического кода.
Наличие дополнительной водородной связи в молекулах усиливает их прочность, несмотря на то, что водородная связь менее слабая по сравнению с обычной ковалентной связью.
Металлическая связь – связь, обусловленная перемещением валентных электронов металла во всем пространстве кристаллической решетки, образуемой его положительными ионами. Она играет главную роль во всем многообразии физико-химических свойств металлов.