Лекции по химии - файл n1.doc

Лекции по химии
скачать (104 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc104kb.02.11.2012 23:30скачать

n1.doc


  1. Предмет и задачи совр. химии.

Химия изучает вещ-во.

Химия-это наука о составе вещ-в, их явлений и превращений, о свойствах вещ-в.

Химия изучает хим. Форму движения материи, под которой понимают кач. Изменение вещ-в.

Совр. химия-это разветвлённая система многих наук.


  1. Основные понятия и законы.

З-н сохранения массы. Общая масса реагентов равна общей массе продуктов реакции

?mi =?mj

З-н кратных отношений. Если два Эл-та обр-т др.с др. несколько хим. Соединений, то на одну и ту же массу одного из них приходятся такие массы др., кот. относятся между собой как простые целые числа.

З-н постоянства состава. Всякое чистое вещ-во, независимо от способа его получения, всегда имеет постоянный кач. и колич. состав. Соединения, отвечающие этому з-ну- дальтониды, соед-я с переменным сост. –бартоллиды.

З-н эквивалентных отношений. Массы реагирующих вещ-в относятся между собой как молярные массы их эквивалентов.

mA/mBAB

З-н Авогардо. В равных объёмах любых газов при одинаковых усл-х содерж-я одинаковое число молекул. Молекулы простых газов двухатомны.

Ур-е Менделеева - Клапейрона.

PV=(m/M) *RT, где P- давление газа, V- его объём, m- масса вещ-ва, M-его мольная масса, T-абсолютная темп., R- универсальная газовая постоянная =8,314 Дж моль* К.

З-н Дюлонга- Пти. Произв-е атомной массы на удельную теплоёмкость есть величина постоянная =25 Дж моль*К

А*Суд=25 Дж моль*К

Атом-наименьшая частица хим. эл-та, обуславливающая его свойства.

Молекулой наз. наименьшую частицу индивидуального вещ-ва, способную к самост. сущ-ю,обладающую его основным хим. свойствами и сост-ю из одинаковых или различ. Атомов

Моль- кол-во вещ-ва системы, кот. содержит столько опр-х структурных элементов, сколько атомов содерж. в 0,012 кг углерода-12.

Эквивалентом наз. Реальную или условную частицу вещ-ва, кот. может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквив-а одному иону водорода в кислотноосновных или ионообменных реакциях или одному электрону в окис.-восст-х р-х.

Относительная молекулярная масса-это молярная масса соединения, отнесённаяк 1/12 молярной массы атома углерода -12

Относительная атомная масса- это молярная масса атома вещ-ва, отнесенная к 1/12 молярной массы атома углерода -12


  1. Атомно-молекулярная теория. Элемент, простые и сложные вещ-ва. Аллотропия.

Простыми наз. вещ-ва, сост. из атомов одного и того же эл-та. Простое газообразное вещ-во сост. из одно- и многоатомных молекул. В конденсированном состоянии- из атомов и молекул. Общее число простых вещ-в значит. Больше числа эл-ов. Это обусловлено существованием простых вещ-в в различных аллотропных модификациях. Различают аллотропии состава и формы. Аллотропия формы обусловлена различ. Расположением частиц в пространстве.


  1. З-н постоянства состава. Дальтониды и бертоллиды. З-н кратных отношений.

З-н постоянства состава:

Каждое химически чистое соединение всегда имеет один и тот же количественный состав независимо от способа его получения.

Не все соединения имеют постоянный состав, сущ-т соед-я переменного состава, кот. наз. бертоллидами. Соед-я постоянного состава наз. дальтонидами.

З-н кратных отношений:

Если 2 эл-та образуют между собой несколько различ. Соед-ий, то на одну и ту же массу одного изних проходятся такие массы др., кот. относятся между собой как простые целые числа.
5.З-н эквивалентов:

Все вещ-ва реагируют в эквивалентных отношениях. Эквивалентом наз. Реальную или условную частицу вещ-ва, кот. может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквив-а одному иону водорода в кислотноосновных или ионообменных реакциях или одному электрону в окис.-восст-х р-х.

6. Развитие представлений о строении атома. Атомная модель по Резерфорду. Атомная модель по Бору. Совр. Представления о строении атома.

Атом можно представить в виде полож. заряженной сферы с вкрапленными электронами.

По Резерфорду: Р. Заключил, что в центре атома сущ. Полож. заряженное ядро малого размера, окруженная электронами. Наличие полож-го ядра в атоме получило подтверждение в дальнейших экспериментах. Р. Предсказал сущ-е протона и его массу, кот. в 1800 раз превышает массу электрона. Р. Предложил ядерную планетарную модель атома, сост-го из тяжелого ядра, вокруг которой двигаются по орбитам электроны.

Модель Бора: Б., используя модель Р. И теорию Планка, предложил модель строения атома водорода, согласно которой электроны двигаются вокруг ядра не по любым, а лишь по разрешенным орбитам, на кот. электрон обладает определенными энергиями. При переходе электрона с одной орбиты на другую атом поглощает или испускает энергию в виде квантов. Каждая орбита имеет номер, кот. назвали главным квантовым числом.


7. Квантовые числа, их физический смысл. Порядок заполнения орбиталей электронами.

n – главное квантовое число, характеризующее энергию электрона и размер электронного облака, принимает значения 1, 2, 3 …+?.

L – побочное (орбитальное) квантовое число, характеризующее геометрию орбитали, принимает значения 0, 1, 2, 3 … n-1.

m – азимутальное (магнитное) квантовое число, характеризующее ориентацию электронных облаков в трехмерном пространстве, принимает значения от –L…0 …+L.

s – спин электрона, характеризует собственный магнитный момент электрона, связанный с движением электрона относительно «собственной оси», принимает значения ±1/2.

Состояние электрона в атоме, отвечающее определенным значениям квантовых чисел называется атомной электронной орбиталью.

1). Принцип наименьшей энергии. В первую очередь заполняются электронами АО с наименьшей энергией. Порядок расположения АО по энергии: 1s<2s<2p<3s<3p<4s?3d<4p<5s?4d<5p<6s?4f?5d<6p<7s

2).Принцип запрета Паули. На одной АО могут находиться не более чем два электрона, которые должны иметь различные спиновые магнитные квантовые числа ms (направления спинов должны быть противоположными).

3).Правило Хунда. АО заполняются электронами так, чтобы их суммарный спин был максимальный.

4). Правило Клечковского. При переходе от данного элемента к другому электроны размещаются последовательно на орбиталях, расположенных в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+L). При одинаковых значениях этой суммы первой заполняется орбиталь с меньшим значением главного квантового числа n.
8. Основные принципы квантовой механики, s - , p - , d – орбитали , их конфигурационные и энергетические характеристики.

Электроны с орбитальным квантовым числом 0, наз. s – электронами. Орбитали и соответственно электронные облака имеют сферическую форму.

Электроны с орбитальным квантовым числом 1, наз. p – электронами. Орбитали и соответственно электронные облака имеют форму напоминающую гантель.

Электроны с орбитальным квантовым числом 2, наз. d – электронами. Орбитали имеют более сложную форму, чем p орбитали.

Водной и той же оболочке (уровне) энергия подоболочек (подуровней) возрастает в ряду: Еspdf.

В первой оболочке (n=1) может быть одна (s-), во второй (n=2) – две (s-, p-), в третьей (n=3) – три (s-, p-, d-), в четвертой (n=4)- четыре (s-, p-, d-, f-) – подоболочки.

9. Порядок заполнения орбиталей электронами. Правило Хунда и Клечковского

1). Принцип наименьшей энергии. В первую очередь заполняются электронами АО с наименьшей энергией. Порядок расположения АО по энергии: 1s<2s<2p<3s<3p<4s?3d<4p<5s?4d<5p<6s?4f?5d<6p<7s

2).Принцип запрета Паули. На одной АО могут находиться не более чем два электрона, которые должны иметь различные спиновые магнитные квантовые числа ms (направления спинов должны быть противоположными).

3).Правило Хунда. АО заполняются электронами так, чтобы их суммарный спин был максимальный.

4). Правило Клечковского. При переходе от данного элемента к другому электроны размещаются последовательно на орбиталях, расположенных в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+L). При одинаковых значениях этой суммы первой заполняется орбиталь с меньшим значением главного квантового числа n.
10. Периодический з-н Д. И. Менделеева. Переодич. система эл-ов. Распределение элементов по семействам.

З-н: Свойство элементов, а так же формы и свойства их соединений находятся в переодической зависимости от заряда ядра их атомов.

I период: 1) H 1s1 2)He 1s2

II период: 3) Zi 2s1 4)Be 2s2 B 2s2 2p 1 … 10)Ne 2 s2 2p6

III период: 11) Na 3s1 12)Mg 3s2 13)Al 3s2 3p 1 18)Ar3s2 3p6

IV период: 19)K 4s1 20)Ca 4s2 21)Sc 4s2 3d1 24)Cr 4s1 3d8-искл. 30) Zn 4s2 3d10 31)Ga 4s2 4p6 36)Kr 4s2 4p6

Вывод: Преодич-ая повторяемость свойств эл. объясняется переодич-ой повторяемостью один. элек. структур.

V период: 37) Rb 5s1 39) Y 5s2 4d1 48) Cd 5s2 4d10 49)Id 5s2 5p 1 54)Xe 5s2 5p6

VI период:55)Cs 6s1 57)La 6s2 5d1 58)Ce 6s2 4f1 71)Lu 6s2 5d1 4f 472)Hf 6s2 5d2 80)Hg 6s2 5d1081)Te 6s2 6 p6

VII период:87)Fi 7s2 6 d1 90)Tr 7s2 6d1 5f1 103)Lr 7s2 7d15 f10

Семейства:

  1. S элементы nS1-2-главные подгруппы, 1 и 2 гр.0 типичные металлы.

  2. P элементы nS2 np1-6- глав. подгруппы с III по VIII гр.

  3. d эл-ты (n-1) d1-10 ns0-2- побочные подгруппы всех групп, металлы.

  4. f эл-ты (n-2)f1-14(n-1)d1ns2-локтаноиды, актиноиды


11. Химическая связь и ее основные характеристики: энергия, длина. Образование химической связи на примере молекулы водорода.

Под химической связью понимаются различные виды взаимодействий, обуславливающие устойчивое существование двух- и многоатомных соединений: молекул, ионов, кристаллических и иных веществ.

Основ. черты хим. связи:

а)снижение общей энергии двух- или многоатомной системы по сравнению с суммарной энергией изолированных частиц, из кот. эта система образована.

б)перераспределение электронной плотности в области хим. связи по сравнению с простым наложением электронных плотностей несвязанных атомов, сближённых на расст. связи.

Энергия и длинна: Кол-во энергии, выделяющейся при образ-и хим. связи, наз. Энергией хим.связи Eсв.Она имеет единицу измерения кДж/моль. Для многоатомных соединений с однотипными связями за энергию связи принимается среднее ее знач., рассчитаное делением энергии образования соединения из атомов на число связей.

Важной характеристикой хим. связи явл. ее длинна lсв, равная расст. между ядрами в соединении. Она зависит от размеров электр. оболочек и степени их перекрывания. Имеется опр. корреляция между длинной и энергией связи: с уменьшением длинны связи обычно растёт энергия связи и соответ-но

устойчивость молекул.

12.Типы хим. связи: ионная, ковалентная, водородная, металлическая.

Хим. связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением, наз. ионной связью.

Хим. связь, осуществляемая электронными парами, наз. ковалентной.

Хим. связь, образующаяся в результате электрического притяжения между ионами металла и обобществленными валентными электронами, наз. металлической св.

Хим. связь, образованная положительно поляризованным водородом молекулы А-Н и электроотрицательным атомом В другой или той же молекулы, наз. водородной св.


14.Основные термодинамические характеристики хим. реакций: внут. энергия, тепловой эффект. работа, теплота, энтальпия, энтропия.

Вн. энергия: При проведении хим. реакции изменяется вн. энергия системы U. Вн. энергия включает в себя все виды энергии системы, кроме кинетич. энергии движения системы, как целого, и потенциальной энергии ее положения. Вн. энергия зависит от сост. системы, ее нельзя измерить. Она представ. собой способностьсистемы к совершению работы или передачи теплоты.

Теплота Q представ. собой коллич. меру хаотического движения частиц данной системы или тепла. Энергия более нагретого тела в форме теплоты передаётся менее нагретому телу. При этом не происходит переноса вещ-ва от данной системы к др. или от одного тела к др.

Работа W является колич-ой мерой направленного движения частиц, мерой энергии, передаваемой от одной системы к др. за счёт перемещения вещ-ва от одной сис. к др. под действ. тех или иных сил, напр. гравитационных.

тепловым эффектом наз. изменение энергии сист. при протекании в ней хим. реакции при условии, что система не совершает никакой др. работы, кроме работы расширения.

Стандартной энтальпией реак. обр. наз. энтальпия образования 1 моля данного вещ-ва из простых вещ-в при стандартных условиях.

Мерой неупорядоченности состояния системы служит термодинамическая функция, получившая название энтропии.
15. Первый з-н термодинамики. Тепловой эффект хим. реакции.

1 з-н: Первый з-н термодинамики явл. формой выражения закона сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не может ни создаваться, ни исчезать, но может превращаться из одной форы в другую.

Тепловым эффектом наз. изменение энергии сист. при протекании в ней хим. реакции при условии, что система не совершает никакой др. работы, кроме работы расширения.
16.З-н Гесса и следствия из него. Термохимические расчёты.

З-н Гесса: Тепловой эффект хим. реакции не зависит от путей ее проведения, а зависит только от начального и конечного сост. системы.

Следствие: Энтальпия реакции = разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования реагентов с учётом стехиометрических коэффицентов.
17. Второй з-н термодинамики. Энтропия.

З-н: В изолированных системах самопроизвольно идут только такие процессы, кот. сопровождаются возрастанием энтропии.

Мерой неупорядоченности состояния системы служит термодинамическая функция, получившая название энтропии.
18.Свободная энергия Гиббса. Термодинамические критерии направленности хим. реакций.

Энергия Гиббса- это часть энергетического эффекта хим. реакции, кот. можно превратить в работу:

-дельта GT=Wpmax Поскольку энергию Гиббса можно превратить в работу, то ее также наз. свободной энергией.
19.Скорость хим. реакции. Константа скорости. З-н действующих масс.

Скорость хим. реак. характерезуется колич-м вещ-ва, вступившего в реакцию в еденицу времени.

З-н действ. масс: при постоянной темп-е скорость хим. реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих вещ-в.

Константа скорости реакции k не зависит от концентрации реагентов, но зависит от их природы и тем-ры.
23.Химическое равновесие.

Это состояние системы, при кот. скорости прямой и обратной реакции равны

Реакции, кот. протекают тол. в одном направлении, наз. Необратимыми

KClO3?KCl+O2

Реакции, кот. при одних и тех же условиях протекают в двух направлениях, наз. Обратимыми

2H2+O2?2H2O

Зак. Действующих масс

Кпр/Кобр=CD?*CEL/ CAa*CBL=const=Kравн.

Состояние равновесия отн-ия произв-ия концентр. продуктов р-ии в степенях отвечающих коэф-ом Ур-я к такому же произ-ю исход. в-в, есть величина постоянная.

Смещение равновесия:

  1. влияние концентрации

FeCl3+KCNS?Fe(CNS)3+3KCl

Kравн=[Fe(CNS)3]*[ KCl]3/[FeCl3]*[KCNS] 3

Принцип Ле-Шателье

Всякое влияние воздействия на равновесную сис-у вызывает в ней процесс приводящий к уменьшению эффекта внешнего воздействия

2)влияние температур

3)влияние давления
24. факторы, влияющие на положение хим. равновесия

На положение хим. равновесия влияют:

  1. изменение концент. в-в, составляющих равновесную сис-у

  2. изменение темпер.

  3. изменение давления

На положение равновесия не влияет катализатор


25. Способы выражения концен. растворов. Проц. равнов.

1. Массовая доля (%)

2. Молярность- число молей раств. в-ва в 1л. рас-ра Н

3. Молярность р-ра – число молярного в-ва на 1000гр. раств.

4. Молевая доля- молевой % m- число молей раств-го в-ва

5. Нормальность- N, n- число моль эквивалента раст-го в-ва в 1л. р-ра

6. Титрраствор- это число грамм расв-го в-ва в мин. Р-ра
26. Теория электролитиче. Дисс.

Это распад молекул электролита на ионы под. действием полярных мол. Растворителя.

Теорию электролит. Дисс. м\но свести к трем основным положениям:

1.электролиты при растворении в воде диссоиируют

2.под действием электрич. тока ионы движутся в растворе: полож. заряженные- к катоду, отриц.заряж.- к аноду

3.диссоциация- обратимый процесс
27. Кислоты и оснавания. Ионное произ.

Кислоты- электролиты, в растворах кот. нет других катионов, кроме катионов водорода.

Сильные электролиты

Слабые электролиты

Основания- электролиты, в растворах кот. нет других анонов, кроме гидроксид- ионов

При темп-ре 25Сє в любом водном растворе электролита выполняется постоянство произв. концентраций протонов водорода и кидроксил-иона:[H+]*[OH-]=10-14 называемого ионным произв. воды.CH+*COH-=1,8*10-16*55,56=10-14 мольион/литр

Количественно харак. среды определяют величину CH+ или водородным показателем (pH) раствора. Через рН обозначен десятичный логорифм от концентрации ионов водорода взятый с обратным знаком: рН=-lg CH+ Величина рН может принимать знач. в интервале от -1 до 14. В нейтральной среде рН =7, в кислой –рН<7, в щелочной рН>7.


28. Окис.- вос. р-ии

Это р-ии идущие с изменением степени окисления

Степ. Окис.-это заряд эл. Соед-ий в предположение, что оно ионного типа

Окислитль- в-во, кот. присоединяет электроны и участвуют в процессе восстановлеия.

Восстанов.- это вво,кот. теряет электроны участв. в проц. окис-ия мет., нейтр. Мет. ионы с промежу-ой ст. ок.

Колич-ой хар-ой любого проц.явл. стандартный окис. восс. потенциал.

Порядок разбора Окис.- восст. Р. Ионно- электронным методом:

  1. молекул-ая формула Ур-я

  2. записать ионное Ур-е, кот. содержит окис., всст, Н и указатель реды

  3. сотавить полуур-ии

окис. Содержание кислорода умен.

Восс. содерж. Кислорода увелич.

  1. электронный балас

  2. составить ионное Ур-е с коэфф.

  3. проверка ур-я по зарядам

  4. внести коэф. в молекул-ую формулу


29. Электродный потенциал, его измерение

Это потенциал, устанавливающийся в условиях равновесия электродной р-ии.

Металл становится заряженным отриц., а раствор- положит. Полож-но заряж. ионы из раствора притягиваются к отрицательно заряженной поверхности мет. На границе мет.- раствор возникает двойной электрический слой. По мере перехода ионов в раствор растет отриц. заряд поверхности мет. и положит. заряд раствора, что препятствует окислению мет. Наряду с этой р-ей протекает обратная р-ия- восстановление ионов мет. до атомов:

30. Ур-ие Нернста. Завис. электродного потенциала.

?ox-Red=?ox-Red+RT/nF *ln* COX/Cred

n-число электронов в процессе

F-число Фарадея

COX/Cred-концентрации окисл. и восст. реакции

?Me= ?Me 0+0,059/n*lgCMe+n

Потенциал зависит от его концентрации, его ионов в растворе.

31. Ряд стандартных электродных потенциалов. Гальванические эл.

Следствия:

  1. чем ?0 – min., тем мет.активнее

  2. а)чем ?0 - min., тем мет. легче, окисляется (анод), а его ионы труднее восс-ся

б) чем ?0 -max, тем мет. труднее окис-ся, а его ионы легче восс-ся

3) чем дальше мет. в ряду напряжения др. от друга, тем больше ЭДС гальван. эл. составленного из них

Гальванич. эл.:

  1. Процессы окисления в электрохимии получили название анодных процессов, а электроды, на кот. идут процессы окис-ия, наз анодами

  2. Проц. восс-ия в электрохимии получили название катодных процессов, а электроды, на кот. идут проц. восс-ия, наз. катодами


32. Хим. источник тока.

ХИТ представ. собой устройства, в кот. хим. энергия ок.-вос. р-ии непосредственно превращается вэлектрическую.Условием работы ХИТявл. проц. окис-я и проц. восс-ия. Оба проц. протекают на различных пространственно разделенных мет.,наз. электродами. Проц. окис-я прот. на аноде, восс-ия- на катоде.

Условие построения ХИТа:

  1. наличие проводников I (мет.)и II(электролиты) рода

  2. пл. ассиметрии( физич. или химич.)

  3. устойчивость сис-ы


33. Электролиз водных растворов солей с нераствор. анодом. Законы Фарадея.

З-ны Фарадея:

1. Масса выделенных на электродах в-в пропорц. кол-ву электричества

m=kQ-k?y, Q- кол-во эквив., к- электр. эквив.

2. если кол-во эквив. одинаково, то массы выделенных на электродах в-в будут пропорц. их хим. эквив. Q- константа

m1/m212; m= М I?\nF(n- число электронов, F- число Фарадея)
34. Практическое применение электролиза.

1. Гальвано техника

а) гальваностегия(нанесение покрытий)

б) гальванопластика(холодное литье)

35. Коррозия мет. Механизм хим. коррозии

это технически не целесообразное, не рентабельное разрушение мет. под действием внешней среды.

При хим. корр.мет. разрушается в результате хим. р-ии в средах, не проводящих электрический ток.Это корр. в сухих газах и парах при высокой темпер. и отсутствии влаги(газовая корр.) или в жидкостях, не проводящих элект. ток( корр. в неэлектролитах)


36. Электрохим. корр., основная схема, причины.

это это корр. в средах, проводящих электрический ток: в растворах электролитов, во влажной атмосфере с растворенными в ней газами, в почве и т.п.

Если корр. протекает в кислой среде, то полож. заряж. ионы водорода забирают электроны с поверх. меди и превращ. в газообразный водород.В растворе образуется соль железа(II), кот. в дальнейшем окисляется кислородом воздуха в соль железа(II I). Если корр. протекает в нейтральной или щелочной среде, то на меди происходит восс-ие кислорода, растворенного в электролите. Образовавшиеся в резул. гидроксид- ионы соединяются с ионом железа. Гидроксид железа(II) медленно превращается в гидроксид железа(II I). Постепенно образуется бурая ржавчина.
37. Способы защиты мет. от корр.

1. Выбор рацинальной конструкции

2. обработка внешней среды

а) деаерация

б) дегидратация

в)ингибиторы

г) защитные атмосферы

3. металлические(анодные и катодные)

не мет. (органич.(лаки,краски) и не органич.)

  1. ленирование

правило Тамона

Линирующие компоненты пр-ло Ѕпорог коррозийной устойчивости.

5. 5. 2 элекрохим. защита( протекторная(соединение)и катодная.


20. Основные кинетические характеристики хим. реакций:порядок и молекулярность, энергия активации, константа скорости хим. реакций.

Число молекул реагента принимающих уч-е в простейшей стадии, наз. её молекулярностью.

Энергия активации представляет собой барьер, кот. должны преодолеть сталкивающиеся молекулы чтобы прореагировать друг с другом, а не разлететься в разные стороны.

Константа скорости реакции k не зависит от концентрации реагентов, но зависит от их природы и тем-ры.
21. Зависимость скорости реак от темп-ры. Ур-е Аррениуса.

Прав-ло Вант-Гоффа:

При повышении темп-ры на 10 градусов, скорость реакции возрастает примерно в 2-4 раза

Ур-е: K=A*e-Eакт/RT
22. Явление катализа

Катализ-это явление изменения скорости реакции под действием катализатора.

2 вида катализа:

Гомогенный и гетерогенный.

гетерогенный- адсорбация на поверхности катализатора газов и жидкостей. Ослабление хим. связей в молекулах реагир. вещ-в.

Ингибиторы-добавки замедляющие скорость реакции.
13.Понятие гибридизации и геометрия молекул.

Метод гиб. заключается в том что при образовании хим. связи АО смешиваются, выравниваются, преобритают одинаковую геометрию.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации