Химия

Химия — наука о веществах, их превращениях и тех явлениях, которыми эти превращения сопровождаются. Вещество — устойчивая совокупность атомов, обладающая массой покоя и определёнными физико-химическими свойствами. Свойства веществ определяются их составом и структурой. Структура — пространственное расположение частиц в узлах кристаллической решётки.

Химический элемент — вид атомов, занимающий одно определённое место в ПСХЭ. Простое/сложное вещество состоит из атомов одного/нескольких элементов. Стехиометрический индекс — количество вещества системы, входящего в состав молекулы. Изомерия — свойство веществ, одинаковых по составу и массе, иметь разные структуры. В химических превращениях атомы претерпевают изменения лишь в наружных слоях. Химическая система — совокупность микро- или макроколичеств веществ, способных под воздействием определённых факторов к превращению с образованием новых хим. соединений. Свойства химических систем: Химическая двойственность. Одни и те же вещества, входящие в состав различных химических систем, могут проявлять совершенно различные свойства (эл-лит/неэл-лит, кислота/основание, окислитель/восстановитель). Электронейтральность.Чем сложнее хим. система, тем менее предсказуем её отклик. Химическая система динамична. Кислотно-основные

Окислительно-восстановительные Типы химических реакций: Обратимые, необратимые, циклические.

Строение атома

Атом — наименьшая частица химического элемента, состоящая их элементарных частиц, движение которых подчиняется законам квантовой механики. Атомная орбиталь (АО) — область существования электрона (решение уравнения Шрёдингера). Каждая атомная орбиталь и её энергия определяется тремя квантовыми числами. Тип атомной орбитали определяется орбитальным квантовым числом l. Квантовые числа — безразмерные параметры, характеризующие состояние электрона в атоме.

n — главное квантовое число. Характеризует удалённость уровня от ядра. n = 1, …, 7. l — орбитальное квантовое число. Характеризует форму АО (тип подуровня). l = 0, …, n — 1 (S, P, D, F). m — магнитное квантовое число. Характеризует пространственную ориентацию АО. m = 0, …, ±l. s — спиновое квантовое число. m = ± Ѕ. Состояние электрона в атоме подчиняется основному принципу минимума энергии. Принцип Паули. В атоме не мб двух электронов с одинаковым набором всех 4-х квантовых чисел. Правило Хунда. Минимумом энергии обладает конфигурация с максимальным сумм. спином. Правило Клечковского. Заполнение ЭО происходит в порядке возрастания n+l. В случае равенства n+l сначала заполняется ЭО с меньшим значением n. Вырожденные подуровни — подуровни, состоящие из нескольких АО с одинаковой энергией. Устойчивая конфигурация вырожденных орбиталей: d0, d5, d10; f0, f7, f14; p0, p3, p6. Электронная формула элемента. ₅₈Ce 1S² 2S²2P⁶ 3S²3P⁶4D¹⁰ 4S²4P⁶ 3D¹⁰ 4F¹ 5S²5P⁶5D¹5F 6S². ₅₈Ce [ ] 4F¹ [ ] 5D¹6S². Нормальное состояние: Нормальным состоянием атома называют структуру, соответствующую квантовым химическим законам формирования АО.

Возбуждённым состоянием атома называют структуру, в которой застраивающиеся электроны переходят на подуровни с более высокой энергией.₁₆S [ ]₁₆S [ ]

ПСХЭ

Закон: свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра.

На каждом энергетическом уровне возобновляется конфигурация электронов внешнего слоя. Первая энергия ионизации — энергия, необходимая для удаления из атома 1 электрона. В пределах групп с увеличением заряда ядра эта энергия убывает. Сродство к электрону — изменение энергии, сопровождающееся присоединением электрона к изолированному атому с образованием отрицательного иона. В периодах возр, в группах уб. Электроотрицательность — интегральная характеристика, предложенная Полингом для оценки реакционной способности атома. < 2 — металлические свойства.

> 2 — неметаллические свойства.  2 — амфотерные свойства. Групповая аналогия: аналогия по числу валентных электронов. Сходство в группе ограничено валентностью и формой некоторых соединений: Cl⁺⁷ и Mn⁺⁷; Cl₂O₇ и Mn₂O₇, …. Электронная аналогия: сходное строение внешних электронных слоёв или подуровней: H, Li, Na; Be, Mg; Zn, Cd, Hg; B, Al, Ta; Se, Y, La, Ac; Ce — Lu, инертные газы (ns²nP⁶) Полная электронная аналогия: сходное электронное строение во всех степенях окисления (Ti, Zn, Hf — +4).

Квантовые эффекты: Экранирование. Ослабление связей внешних электронов с ядром в результате воздействия внутренних электронных слоёв. Приводит к усилению металличности. Сказывается на S – металлах (т. к. внутренняя электронная оболочка инертного газа экранирует ядро от валентных электронов). Кайносимметрия. Электроны на кайносимметричных орбиталях сильнее связаны с ядром. Приводит к ослаблению металлических свойств. Кайносимметричная орбиталь — орбиталь с новым видом симметрии, ранее вне формировавшемся у данного атома. Проникновение внешних электронов. По законам квантовой механики внешние электроны могут какое-то время находиться на внутренних энергетических уровнях. Приводит к ослаблению металлических свойств и уменьшение стабильности высшей валентности. Сильнее всего сказывается на тяжёлых элементах высших подгрупп. d- и f- сжатие. Эффект уменьшения радиуса атома по мере заполнения внутренних d- или f- орбиталей. Приводит к увеличению энергии связи внешних электронов с ядром.