Химия

№1 Основные определиня химии: химия как наука; вещ-во; хим-я формула; хим-я реакция; хим-е св-ва вещ-ва; молекула; атом. Состав ядра атома, состав электронной оболочки. Массовое число, масса атома; атомная единица массы; относительная масса. Относительная масса протона, нейтрона, электрона, атома, молекулы, моль; молярная масса; хим-й элемент; изотопы, радиоактивность, период полураспада.

Хи́мия — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются. Химия занимается в основном изучением взаимодействий между атомами и молекулами. Предмет химии — химические элементы и их соединения, а также закономерности, которым подчиняются различные химические реакции.

Вещество представляет собой однородный (гомогенный) вид материи, т. е. такой материи, каждая частица которой имеет одинаковые физические свойства.

В твердом веществе молекулы плотно прижаты друг к другу, между ними существует сильное притяжение. В таком состоянии они не могут свободно двигаться, только колеблются. Именно поэтому твердое тело хорошо сохраняет свои форму и объем.

Жидкость — это состояние вещества, при котором молекулы чувствуют себя более свободными, могут двигаться с места на место. Любая жидкость принимает форму сосуда, может перетекать из одного сосуда в другой.

Газообразное вещество — это вещество, в котором частицы движутся свободно, хаотично. Связи между молекулами газа очень слабы, они могут находиться на далеком расстоянии друг от друга, заполняя большое пространство.

Хими́ческая фо́рмула — условное обозначение химического состава и структуры веществ с помощью символов химических элементов, числовых и вспомогательных знаков (скобок, тире и т. п.). Химические формулы являются составной частью языка химии, на их основе составляются схемы и уравнения химических реакций, а также химическая классификация и номенклатура веществ

Химическая формула может обозначать или отражать:

• 1 молекулу или 1 моль вещества;

• качественный состав (из каких химических элементов состоит вещество);

• количественный состав (сколько атомов каждого элемента содержит реальная или условная молекула вещества).

Хими́ческая реа́кция — превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции). В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число, изотопный состав химических элементов, при этом происходит перераспределение электронов и ядер и образуются новые химические вещества.

Химические свойства — свойства веществ (химических элементов, простых веществ и химических соединений), имеющие отношение к химическим процессам, то есть проявляемые в процессе химической реакции.

Моле́кула  — электрически нейтральная частица, состоящая из двух или более связанных ковалентными связями атомов, наименьшая частица химического вещества, обладающая всеми его химическими свойствами.

А́том — наименьшая химически неделимая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из атомного ядра и электронов.

А́томная едини́ца ма́ссы она же дальто́н, — внесистемная единица массы, применяемая для масс молекул, атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Атомная единица массы выражается через массу нуклида углерода ¹²C и равна 1/12 массы этого нуклида.

А́томная ма́сса, относительная атомная масса — значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы. В настоящее время атомная единица массы принята равной 1/12 массы нейтрального атома наиболее распространённого изотопа углерода ¹²C.

Относительная молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода. Это безразмерная величина

Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы с учетом их индексов.

Моля́рная ма́сса вещества — масса одного моля вещества. Для отдельных химических элементов молярной массой является масса одного моля отдельных атомов этого элемента. В этом случае молярная масса элемента, выраженная в г/моль, численно совпадает с массой атома элемента, выраженной в а.е.м. (атомная единица массы).

Хим-й элемент – совокупность атомов характеризующихся одинаковым зарядом атомного ядра.

РАДИОАКТИВНОСТЬ - самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в др. ядра, сопровождающееся испусканием частиц, а также жесткого электромагн. излучения (рентгеновского или -излучения). Ядра нового нуклида, к-рые образуются в результате радиоактивного распада исходного нуклида (радионуклида), могут быть стабильными или радиоактивными

Пери́од полураспа́да квантовомеханической системы (частицы, ядра, атома, энергетического уровня и т. д.) — время T_½, в течение которого система распадается с вероятностью 1/2.

Состав ядра атома:

Ядро яв-ся фундаментальной основой атома, структура которого не меняется при хим реакциях. Ядро состоит из р и n, которые связаны между собой ядерными силами, образование ядра из данных частиц сопровождается выделением энергии. Масса ядра меньше суммы масс, составляющих его частиц. Это разность называется «диффектом массы». Чем больше диффект массы, тем устойчивее ядро. Кроме того, устойчивость атомного ядра зависит от соотношения в нем числа р и n до 42 элемента относит атомная масса поти в двое больше заряда ядра, т.е.число n равно числу р или меньше его. У более тяжелых элементов число n преобладает над числом р. Чем устойчивее ядро атома, тем больше содержание атомов в земной коре. При четном числе р и n ядро более стабильно. Заряд ядра определяется числом р и соответствует порядковому номеру элемента в периодич системе. Т.к.масса электронов очень мала, т прнебрегая ей считают, что вся масса сосредоточена в ядре и число n можно определить по разности между относит атомной массы и числа р.

Изотопы – атомы одного хим-го элемента, имеющие одинаковое число ядерных протонов, но отличаются числом нейтронов.

№2 Определение квантовой механики. Двойственная природа микрообъектов (корпускулярно волновой дулизм). Уравнение де Бройля. Физ-й смысл ур-ия. Принцип неопределенности Гейзенберга. Определение орбитали, электронного облака.

Ква́нтовая меха́ника — раздел теоретической физики, описывающий физические явления, в которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка. Предсказания квантовой механики могут существенно отличаться от предсказаний классической механики. Поскольку постоянная Планка является чрезвычайно малой величиной по сравнению с действием повседневных объектов, квантовые эффекты в основном проявляются только в микроскопических масштабах. Если физическое действие системы намного больше постоянной Планка, квантовая механика органически переходит в классическую механику.

II. Квантово-механичсская теория атома. Двойственная природа микрообъектов. Исторически исходным пунктом квантовой механики явилась гипотеза де Бройля (1924). В ней была провозглашена мысль, что все без исключения микроскопические объекты имеют двойственную природу- они обладают некоторыми свойствами дискретных частиц и нек-рыми свойствами волн.

Во́лны де Бро́йля — волны, связанные с любыми микрочастицами и отражающие их волновую природу.

Луи де Бройль высказал гипотезу о том, что установленный ранее для фотонов корпускулярно-волновой дуализм присущ всем частицам — электронам, протонам, атомам и так далее, причём количественные соотношения между волновыми и корпускулярными свойствами частиц те же, что и для фотонов. Таким образом, если частица имеет энергию   и импульс, абсолютное значение которого равно  , то с ней связана волна, частота которой   и длина волны  , где  — постоянная Планка (6,626*10^-34). Эти волны и получили название волн де Бройля.

Физический смысл

Длина волны де Бройля тем меньше, чем больше масса частицы и её скорость.

Принцип неопределённости Гейзенбе́рга cогласно которому нельзя одновременно определить скорость микрочастиц и координаты частиц. Т.е.невозможно однозначно локализовать электрон в околоядерном пространстве. Можно говорить лишь о вероятности нахождения электрона в определенной области.

Электронное облако – ( атомная орбиталь) часть пространства вокруг ядра, где нахождение электронов наиболее вероятно.

Орбиталь - волновая ф-ция, описывающая состояние одного электрона в атоме, молекуле или др. квантовой системе.

№3 Квантовые числа: главное квантовое число n. Квантовые числа: орбитальные или побочное квантовое число l. Энергетический подуровень.

Энергетический подуровень — совокупность орбиталей с одинаковыми значениями главного и орбитального квантовых чисел. Энергетический подуровень обозначается латинскими буквами: s, p, d, f и т. д.

Главное квантовое число – n. Определяет общий запас энергии электрона, хар-ет размеры электронного облака, принимает целочисленные значения от 1-бесконеч (теоретич), от 1-7 (приктич)

Побочное квантовок число – l. Определяет запас энергии на подуровне. Хар-ет форму электронного облака. Принимает все целочисленные значения от 0т до (n-1), где n – главное квант число.

№4 Квантовые числа: магнитное квантовое число m. Синовое квантовое число m. Набор каких квантовых чисел характеризует: уровень, подуровень, орбиталь, электрон.

        

Главное квантовое число n характеризует энергию электронной орбитали. .

Орбитальное квантовое число характеризует также энергию электронов подуровня в пределах данного энергетического уровня.            

Магнитное квантовое число ml характеризует ориентацию орбитали в пространстве и может принимать целочисленные значения от +l до –l, включая  0. d-подуровень содержит пять орбиталей, s-подуровень – одну (рис.4.1,a), p-подуровень – три (рис.4.1,b-d), а f-подуровень – семь орбиталей.

Спиновое квантовое число ms характеризует собственное вращение  электрона  вокруг своей оси и может принимать два значения - +1/2 и -1/2.

Состояние электрона в атоме полностью характеризуется с помощью четырех квантовых чисел n, l, ml

№ 5 Правило заполнения атомных орбиталей электронами: правило Клечковского, правило Гунда, принцип Паули.

Правило Клечковского – заполнение энергетических уровней и подуровней происходит по мере увелич-я суммы главного и побочного кван чисел. (n+l) при совпадении суммы с начало заполняется подуровень с меньшим значение гл. кван числа n.

Ряд: 1S2S3P3S3P4S3D4P5S4D5P6S5D¹4F5D^2-10

Принцип Паули – в атоме не может быть 2х электронов с одинаковым значением всех 4х квантовых чисел. Следствие: на одной орбитали максимально может находится 2 электрона с антипараллельными спинами.

Правило Гунда – в пределах одного энергетич подур-я электрон распологается так, чтобы суммарное значение гл.кван числа было максимально 5D³

6. Структура периодической системы д.И.Менделеева. Какие характеристики элемента можно определить по его положению в периодической системе. Классы элементов: s, p, d, f- элементы.

Период-это горизонтальный ряд элементов, в атомах которых заполняются одинаковое число электронных слоев. Номер периода совпадает со значением главного квантового числа внешнего уровня. Всего 7 периодов. Второй и последующий начинаются щелочными металлами и заканчиваются благородным или энертным газом.

Группа – это вертикальный ряд элементов. Группы делятся на главные (А), состоящие из s и p, и побочные (Б), содержащие d элементы. Главные подгруппы содержат элементы, в атомах которых на внешнем уровне имеется одинаковое число электронов, которое совпадает с номером группы. В главных подгруппах валентные электроны ( электроны, способны образовывать химическую связь) расположены на s и p подуровнях внешнего уровня, в побочных – валентные электроны расположены на s орбиталях внешнего уровня и d орбиталях предвнешнего уровня.

По таблицы можно определить следующие характеристики элемента:

1. Зарядовое число (равно порядковому номеру)

2. Количество протонов (равно зарядовому числу)

3. Количество нейтронов (атомная масса-порядковый номер)

4. Количество электронов ( равно зарядовому числу)

5. Семейство ( при помощи ряда Клейчковского)

6. Период

7. Группв ( по количеству валентных электронов)

8. Подгруппа ( по семейству)

9. Количество энергетических уровней

10. Металличность

11. Окислительно-восстановительные свойства

12. Кислотно-основные свойства

13. Степень окисления