III. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Стр 1 из 11Следующая ⇒ Кафедра химии   ОБЩАЯ ХИМИЯ Учебно-методическое пособие для подготовки к лабораторно-практическим занятиям и экзамену для студентов 1 курса фармацевтического факультета   ТВЕРЬ 2017   УДК 54: 615 ББК 24   Авторы-составители: Лопина Н.П., Бордина Г.Е. Под общей редакцией профессора, док.биол.наук. Зубаревой Г.М.   Рецензенты: Е.А. Харитонова – канд. биол. наук, доцент кафедры биологии ФГБОУ ВО Тверского ГМУ Минздрава России Ю.П. Игнатова – канд. мед. наук, доцент кафедры физиологии ФГБОУ ВО Тверского ГМУ Минздрава России Учебно-методическое пособие утверждено ЦКМС ТГМУ     Общая химии. [Текст]: учебно-методическое пособие для подготовки к лабораторно-практическим занятиям и экзамену для студентов 1 курса фармацевтического факультета / Лопина Н.П., Бордина Г.Е. // Под общей редакцией: Зубаревой Г.М. – Тверь: Ред.-издат. центр Твер. гос. мед. унив.., 2017. – 96 с.     Учебно-методическое пособие составлено коллективом кафедры химии Тверского государственного медицинского университета и предназначено в помощь студентам I курса фармацевтического факультета для подготовки к лабораторно-практическим занятиям и экзамену. Авторы-составители – сотрудники кафедры химии Тверского государственного медицинского университета: Надежда Петровна Лопина –канд. хим. наук, доцент кафедры химии Галина Евгеньевна Бордина – канд. биол. наук, доцент кафедры химии     ОГЛАВЛЕНИЕ I. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
ЗАНЯТИЕ 1 Правила работы в химической лаборатории. Введение в практикум. Основные понятия и законы химии.	5 - 15
ЗАНЯТИЕ 2 Основные этапы развития представлений о существовании и строении атомов. Квантово-механическая модель строения атомов.	16 - 21
ЗАНЯТИЕ 3 Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева	22 - 26
ЗАНЯТИЕ 4 Химическая связь и строение молекул	27 - 29
ЗАНЯТИЕ 5 Химическая связь и строение молекул	30 - 37
ЗАНЯТИЕ 6 Химическая связь и строение молекул	38
ЗАНЯТИЕ 7 Комплексные соединения	39 - 5 0
ЗАНЯТИЕ 8 Комплексные соединения	5 1 - 52
II. Учение о растворах
ЗАНЯТИЯ 9 – 10 Растворы. Концентрация растворов. Массовая доля. Молярная концентрация.	5 3 - 6 0
ЗАНЯТИЕ 11 Растворы. Концентрация растворов. Молярная концентрация эквивалента.	6 1 - 7 0
ЗАНЯТИЕ 12 Ионные равновесия в растворах слабых электролитов. Закон разбавления Освальда.	7 1 - 7 5
ЗАНЯТИЕ 13 Ионные равновесия в растворах слабых электролитов. Гидролиз солей.	76 - 78
ЗАНЯТИЕ 14 Ионные равновесия в растворах слабых электролитов. Водородный показатель.	79 - 8 3
ЗАНЯТИЕ 15 Ионные равновесия в растворах слабых электролитов. Произведение растворимости.	8 4 - 86
III. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
ЗАНЯТИЕ 16 Закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций. Метод электронного баланса	87 - 9 0
ЗАНЯТИЕ 17 Закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций. Метод ионно-электронных уравнений	9 1 - 9 3
ЗАНЯТИЕ 18 Закономерности протекания окислительно-восстановительных реакций	9 4
ЗАНЯТИЕ 19 Итоговое занятие по курсу «Общая химия»	9 5
Библиографический список	96

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебно-методическое пособие соответствует примерной программе по дисциплине «Общая и неорганическая химия» для специальностей 060301 – фармация утвержденной Руководителем Департамента образовательных программ и стандартов профессионального образования Минобразования России (Москва, 2002 г.).

Химия является теоретической основой для изучения биохимии, фармацевтической химии, токсикологической химии, физиологии, анатомия.

Авторы-составители стремились подобрать задания, охватывающие все теоретические вопросы программы курса химии.

Новизна учебно-методического пособия заключается в том, что оно составлено согласно рекомендациям образовательного стандарта III поколения.

Учебно-методическое пособие включает 3 модуля. Каждый модуль содержит вопросы и задания к занятию, эталоны решения задач, задачи для самостоятельного решения, тестовые задания с эталонами ответов.

На некоторые задачи ответы не приводятся; авторы пошли на такой шаг вполне сознательно, так как в ряде случаев приведение ответа фактически означает сообщение студенту решения задачи.

Учебно-методическое пособие выполняет обучающую, контролирующую и прикладную функции, дает возможность студенту самому оценить уровень сформированности расчетных умений, развить собственную инициативу и познавательную активность по решению разнообразных химических задач.

Мы заранее благодарны всем коллегам, которые, ознакомившись с данным пособием, сообщат нам о замеченных ими просчетах или недостатках.

Авторы-составители

 

I. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

ЗАНЯТИЕ 1

Правила работы в химической лаборатории. Введение в практикум. Основные понятия и законы химии.

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Объяснение преподавателя

3. Тестовый контроль (проверка исходного школьного уровня знаний)

4. Подведение итогов занятия

БЛОК ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ

 

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ

 С КИСЛОТАМИ И ЩЕЛОЧАМИ

 

1. Хранить концентрированные кислоты и щелочи следует в вытяжном шкафу в прочной посуде на поддоне.

2. Все работы с кислотами и щелочами нужно проводить в защитных очках.

3. Концентрированную соляную и азотную кислоты можно переливать только в вытяжном шкафу. Разбавление кислот следует проводить в жаростойкой посуде, при этом кислоту необходимо приливать к воде небольшими порциями, при перемешивании (нельзя приливать воду к концентрированной кислоте, так как в этом случае выделяется большое количество теплоты, воды, как менее плотное вещество, вскипает на поверхности кислоты, и жидкость может быть выброшена из сосуда).

4. При растворении гидроксидов натрия и калия кусочки щелочи можно брать только пинцетом или шпателем, но не руками; растворение этих веществ следует проводить небольшими порциями.

 

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С БРОМОМ

 

1. Бром необходимо хранить только в толстостенной посуде из темного стекла с плотно притертыми пробками в ящике с песком под тягой отдельно от концентрированных кислот и аммиака.

2. Все работы с бромом необходимо проводить в вытяжном шкафу в резиновых перчатках и защитных очках, так как он является сильно ядовитым веществом, действующим на слизистые оболочки и вызывающим при попадании на кожу тяжело заживающие ожоги. Категорически запрещается набирать бром в пипетку ртом; для этого следует использовать резиновую грушу.

3. Переносить склянки с бромом можно только в емкостях с песком.

 

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИМИСЯ ЖИДКОСТЯМИ

 

1. Работы с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) следует проводить подальше от огня. Запрещается нагревать летучие и легковоспламеняющиеся жидкости (ацетон, эфиры, спирты, петролейный эфир, бензин, бензол, сероуглерод) на открытом пламени. Для нагревания ЛВЖ можно пользоваться водяной баней или электрической плиткой с закрытой спиралью, при этом колба должна быть снабжена водяным холодильником.

2. Нельзя нагревать горючие вещества в открытых сосудах. Это следует делать в колбах с обратным холодильником.

3. Перегонять ЛВЖ следует в приборе с водяным холодильником или на роторном испарителе. Нельзя перегонять жидкости досуха – это может привести к взрыву или пожару. Приборы, в которых содержится ЛВЖ, следует разбирать после удаления всех источников пламени (зажженные газовые горелки, спиртовки, электрические плитки с открытой спиралью и т.д.) и полного охлаждения колбы.

4. Категорически запрещается выливать ЛВЖ в канализацию, ведра и ящики для мусора, так как случайно брошенная спичка может вызвать пожар.

5. ЛВЖ должны храниться в металлических шкафах в количествах, не превышающих ежедневные потребности.

 

ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА И

ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

В лабораторных условиях чаще всего используется стеклянная посуда. Она устойчива к воздействию большинства химических реагентов, легко моется и, что также немаловажно, прозрачная. Стеклянной посудой нельзя пользоваться при работе с фтороводородом и с расплавленной щелочью, в ней нельзя нагревать концентрированные растворы щелочей. 

Стаканы изготавливают или из обычного химически стойкого, или из тугоплавкого стекла (термоустойчивые). Нагревать стаканы из обычного стекла на открытом пламени нельзя. Нагревание можно вести только на асбестовой сетке или на водяной бане. Вместимость химических стаканов колеблется от 50 до 2000 мл. Их используют для вспомогательных работ с органическими жидкостями и водными растворами различных соединений.

Пробирки бывают различной величины и диаметра. Обычные лабораторные пробирки изготавливают из легкоплавкого стекла, но для особых работ, например, при высоких температурах применяют пробирки из тугоплавкого стекла или кварца.

В химической лаборатории пробирки используют для проведения реакций с различными веществами. При перемешивании реактивов пробирку держат за верхнюю часть большим, указательным и средним пальцами левой руки, а указательным пальцем правой руки ударяют косым скользящим движением по ее нижней части несколько раз. Нельзя встряхивать пробирку, закрывая ее пальцем, так как при этом загрязняются перемешиваемые вещества, а при проведении опытов с едкими веществами может быть травмирована кожа руки. Если пробирку необходимо нагреть, то ее закрепляют в держателе или в лапке штатива.

При нагревании пробирки с реакционной смесью на открытом пламени необходимо помнить следующее:

1) открытый конец пробирки должен быть повернут в сторону от работающих людей;

2) перед локальным нагреванием пробирки ее необходимо равномерно прогреть по всей длине;

3) для предотвращения вскипания и выплескивания реакционной смеси пробирку следует осторожно нагревать в верхней части пламени до появления первых признаков закипания, затем следует убрать ее из пламени, продолжая нагревать горячим воздухом; по мере необходимости пробирку можно вносить на короткое время в пламя горелки.

Колбы бывают плоскодонные, конические, круглодонные и грушевидные (рис.1).

Рис.1. Колбы:

а – плоскодонные; б – круглодонные; в – коническая;

 г – двух- и трехгорлые;

д – грушевидные; е – колба Вюрца; ж – колба Кляйзена

Плоскодонные и конические колбы обычно используют в качестве приемников при перегонке жидкостей, для приготовления растворов и кристаллизации. Их нельзя применять при нагревании веществ до высоких температур и использовать при работе при пониженном давлением (из-за опасности разрушения колб). Круглодонные колбы используют для перегонки веществ, в том числе и под вакуумом. Длина и диаметр горла круглодонных колб могут варьировать. Эти колбы бывают двух-, трехгорлыми и т.д. Круглодонные колбы с отводной трубкой называют колбами Вюрца. Они предназначены для перегонки веществ при атмосферном давлении. В отличие от колбы Вюрца колба Кляйзена имеет на горле две шейки, от одной из которых отходит отводная трубка. Колбы Кляйзена применяют для перегонки жидкостей при пониженном давлении.

Холодильники (рис.2) служат для охлаждения и конденсации паров, образующихся при кипении органических жидкостей. Чтобы избежать потерь низкокипящих компонентов, колбы снабжают обратными холодильниками, где пары охлаждаются и конденсат возвращается в реакционную смесь.

При перегонке вещество конденсируется в холодильнике и отводится в приемную колбу. Такие холодильники называются нисходящими (они крепятся под углом к столу в сторону приемника).

Простейшим является воздушный холодильник, который представляет собой длинную стеклянную трубку. Он годится только для работы с высококипящими жидкостями, поскольку эффективность воздуха как охлаждающего средства невелика. Воздушный холодильник можно использовать и как нисходящий, но при не слишком большой скорости перегонки, для жидкостей с температурой кипения больше 150⁰С.

В холодильнике Либиха для охлаждения и конденсации пара используется проточная вода. Его применяют в качестве нисходящего для перегонки жидкостей с температурой кипения менее 160⁰С. В качестве обратного этот холодильник малоэффективен, так как имеет небольшую охлаждающую поверхность.

Шариковый холодильник используют только как обратный, поскольку его охлаждающая поверхность значительно больше, чем у холодильника Либиха.

Змеевиковый холодильник никогда не следует использовать как обратный, потому что конденсат, который недостаточно хорошо стекает по изгибам змеевика, может быть выброшен из холодильника и послужить причиной несчастного случая. Змеевиковый холодильник, установленный вертикально, является наиболее эффективным нисходящим холодильником, особенно для низкокипящих веществ. Его нельзя устанавливать наклонно, так как конденсат может скапливаться внутри холодильника и не доходить до приемника.

Воронки. Воронки для фильтрования выпускают различных размеров – диаметром от 35 до 300мм. обычно воронки имеют ровную внутреннюю стенку, но для ускоренного фильтрования иногда применяют воронки с ребристой внутренней поверхностью.

 

Кроме того, некоторые воронки имеют удлиненный конец, внутренний диаметр которого в верхней части меньше, чем в нижней (рис.3); такая конструкция также ускоряет фильтрование.

Воронки Бюхнера отличаются от обычных воронок тем, что они сделаны из фарфора и имеют перегородку с отверстиями, на которую помещают фильтр (рис.4). Воронку вставляют в колбу Бунзена, из которой затем откачивают воздух.

Делительные воронки применяют для разделения несмешивающихся жидкостей и для экстракции. Они бывают цилиндрической, шаровидной или грушевидной формы, с пробиркой в верхней части отводной трубки (рис.5).

Капельные воронки предназначены для медленного прибавления жидкости в реакционную смесь во время проведения синтеза веществ.

Они похожи на делительные, но у них более тонкие стенки и более длинные отводные трубки. Капельные воронки составляют часть прибора и крепятся к горлу колбы на шлифе или при помощи резиновой пробки. Перед работой с капельной или делительной воронкой шлиф стеклянного крана нужно смазать вазелином или специальной смазкой.

Мерная посуда служит для для измерения объема жидкости. Мерные цилиндры и мензурки (рис.7, в, г) служат для измерения больших объемов – от 5 до 2000мл. Бюретки – приборы для измерения точных объемов жидкости, применяемые преимущественно при титровании (рис.7, д). Пипетками (рис.7, е) отмеряют наиболее точные объемы – от 0, 005мл (для микропипеток) до 10–25мл (для градуированных пипеток и пипеток Мора). Мерные колбы (рис.7, ж) предназначены для приготовления растворов точных концентраций. Они имеют длинную шейку, на которой нанесена кольцевая черта, шлиф и притертую пробку. При приготовлении раствора уровень жидкости доводят до кольцевой черты.

Кристаллизаторы – это низкобортные сосуды, предназначенные для охлаждения веществ при их получении или кристаллизации (рис. 7, з). Иногда в кристаллизаторах можно проводить выпаривание, но следует помнить, что нагревать их можно только на водяной бане.

Эксикаторы – это емкости из толстостенного стекла (рис.7, и), состоящие из массивного корпуса и притертой к нему стеклянной крышки. Они предназначены для упаривание растворов и высушивания твердых веществ. Различают простые и вакуум-эксикаторы. Из последних через трубку с краном при помощи водоструйного насоса откачивают воздух. Вещество помещают в эксикатор в чашке Петри. В качестве осушителя применяют прокаленный хлорид кальция, оксид фосфора (V), силикагель, натронную известь, гидроксид натрия, сульфат магния или натрия.

Фарфоровая посуда позволяет вести прямой обогрев веществ до температуры 1200⁰С. Недостатком этой посуды является ее большая масса и непрозрачность. Чашки для выпаривания (рис.7, к) применяют для нагревания и выпаривания различных растворов. Этот процесс можно вести на открытом пламени, но равномерное выпаривание растворов обычно происходит на асбестовой сетке или водяной бане. Тигли (рис.7, л) применяют для прокаливания различных веществ и для сжигания органических соединений. Из фарфоровой посуды в химической лаборатории часто применяют стаканы, ложки, шпатели и ступки.

Нагревательные бани. Прямое нагревание на пламени газовой горелки или электрической плитке может приводить к местным перегревам. Этого можно избежать при использовании нагревательных бань. В качестве теплопроводящей среды в банях применяют воду, воздух, песок и масло.

Простейшую воздушную баню можно получить, если между пламенем и нагреваемой колбой поместить асбестовую сетку. Песчаные бани обладают очень большой тепловой инерцией, что затрудняет регуляцию температуры. Наиболее удобны масляные и водяные бани, так как они обеспечивают равномерное нагревание колбы и благодаря незначительной тепловой инерции позволяют точно регулировать температуру реакционной смеси. Выбор бани определяется свойствами нагреваемого вещества или смеси, а также температурой, необходимой для их нагревания. Водяные бани применяют при нагревании веществ до 100⁰С, масляные – до 150⁰С, электрические воздушные – до 250⁰С, песчаные – свыше 400⁰С. необходимо помнить, что водяные бани нельзя использовать при работе с металлическими натрием и калием.

 

Основные понятия

Моль - количество вещества, которое содержит 6, 02•10²³ частиц.

  N_a=6, 02 •10²³ – число Авогадро, n=

 

Относительные массы атомов и молекул выражают в атомных единицах массы (а. е. м.). 1 а. е. м. равна 1/12 части атома углерода , т, е. 1, 66 • 10^-24г. Буквы «а. е. м.» при числовом значении относительной массы обычно не указывают. Например, относительная молекулярная масса воды Мr=18.

 

Молярная масса — масса вещества количеством 1 моль (г/моль).

Количественные расчеты реагентов, находящихся в газообразном состоянии, удобнее производить по объему. Один моль газа при нормальных условиях (р⁰ = 760 мм рт. ст. или 101, 325 кПа и температуре Т₀ = 273, 15 К или 0 °С) занимает объем V₀ = 22, 4 л = 22 400 мл — 0, 0224 м³. Большинство простых газов (кроме благородных) состоят из двухатомных молекул: H₂, O₂, Cl₂ и т.д.

Пример 1. Определите массу молекулы воды.

Решение: Молярная масса воды М(Н₂О) составляет 18 г/моль. Исходя из молярной массы и числа молекул, содержащихся в 1 моль вещества, рассчитываем абсолютную массу молекулы Н₂О:

m(H₂О) = М(Н₂О)/N_A = 18/6, 02•10²³ = 3•10^{-23 г.}

 

Пример 2. Найдите массу одной молекулы КОН.

Решениe: Массу молекулы можно определить исходя из относительной молекулярной массы в а. е. м. Мr (КОН) = 56 а. е. м., масса одной молекулы гидроксида калия m(КОН) = 56 • 1, 66•10^-24 = 9, 3•10^{-23 г.}

Пример 3. Сколько молей составляют 14 г азота? Какой объем они занимают при н. у.? Сколько в них молекул?

Решение. Определяем число молей n азота:

n = m(N₂)/M(N₂) = 14/28 = 0, 5 моль.

Один моль газа занимает при н. у. объем 22, 4 л, а 0, 5 моль — 11, 2 л.

В 1 моль содержится 6, 02•10²³ молекул, а в 0, 5 моль — 3, 01•10²³ молекул.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие правила работы и техники безопасности необходимо соблюдать в химической лаборатори?

2. Приведите примеры химической посуды и объясните правила работы с ней.

3. Дайте определение основным понятиям и законам химии.

Дополнительная литература:

1. Пузаков, С.А. Общая химия [Текст] / Пузаков С.А., Попков В.А – М.: 2010 г. – 66 - 73 с.

1. Общая химия. Теоретический курс. [Текст]: учебно-методическое пособие для студентов 1 курса фармацевтического факультета / под ред. Г.М. Зубаревой. – Тверь: : Ред.-издат. центр Твер. гос. мед. унив.., 2017 г. – 3 – 4, 41 – 44  с.

Задания для самостоятельного решения

1. Вычислить относительную молекулярную массу фосфорной кислоты H₃PO₄. Ответ: 98

2. Определите количество вещества сульфата алюминия, со­держащееся в Al₂(SO₄)₃ массой 17, 1 г. Ответ: 0, 05 моль

3. Рассчитайте массу молекулярного кислорода количест­вом вещества 2 моль. Ответ: 64 г.

4. Определите массу атомарного азота количеством вещест­ва 0, 5 моль. Ответ: 7 г.

5. Сколько молекул серы содержится в октасере S₈ массой 2, 56 г? Ответ: 6, 02•10²¹

6. Сколько атомов фосфора содержится в тетрафосфоре Р₄ массой 248г? Ответ: 4, 8•10²⁴

7. Сколько молекул H₂S содержится в сероводороде массой 170 г? Ответ: 3•10²⁴ молекул

8. Сколько атомов кислорода содержится в серной кислоте массой 2, 45г? Ответ: 6, 02•10²² атомов

9. В каком количестве вещества оксида азота(IV) содержит­ся такое же число атомов азота, что и в азотной кислоте мас­сой 12, 6 г? Ответ: 0.2 моль

10.  Сколько атомов железа содержится в сульфате железа(III) Fe₂(SO₄)₃ количеством вещества 2 моль? Ответ: 2, 4•10²⁴ атомов

11.  Сравните число атомов, содержащихся в молекулярном хлоре массой 10 г и молекулярном аргоне массой 10 г. В ка­ком случае и во сколько раз число атомов больше? Ответ: 1, 7•10²³ атомов хлора и 1, 5•10²³ атомов аргона

12.  Какую массу имеют 1, 55•10²³ молекулы воды? Ответ: 4, 6 г

13.  Рассчитайте массу 12, 04•10²³ атомов натрия? Ответ: 46 г.

14.  Какое количество вещества составляют: а) 6, 02•10²⁵ мо­лекулы; б) 3, 01•10²⁰ атома? Ответ: А) 100 моль, Б) 0, 005 моль

15.  Рассчитайте массу атома: а) магния; б) хлора; в) железа; г) азота. Ответ: А) 3, 9•10^-23, Б) 5, 9•10^-23, В) 9, 3•10^{-23, Г}) 2, 32•10^-23

16.  Вычислите массу молекулы: а) оксида железа(III); б) гидроксида натрия; в) угольной кислоты; г) сульфата калия. Ответ: А) 2, 65•10^-22, Б) 6, 64•10^-23, В) 1, 03•10^{-24, Г) 2,} 89•10^-22

ЗАНЯТИЕ 2

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Устный опрос и коррекция знаний

3. Самостоятельная работа (написание электронных, электронно-графических формул)

4. Тестовый контроль

5. Подведение итогов занятия

БЛОК ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ

1). Главное квантовое число (n) – характеризует энергию электрона. Это число равно любому положительному значению n = 1, 2, 3… . При n = 1, электрон находится в самом низком энергетическом состоянии. С увеличением n энергия электрона возрастает, одновременно происходит удаление частицы от ядра. Т.е. наряду с энергией главное квантовое число характеризует орбитальный радиус. При , энергия притяжения становится равной нулю, электрон отрывается от ядра. Происходит ионизация атома. Минимальная энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, называется энергией ионизации. Эта величина характеризует электроотрицательность атома. Энергия ионизации уменьшается с возрастанием главного квантового числа и орбитального радиуса.

 

2). Орбитальное квантовое число (l) (побочное) – определяет форму атомных орбиталей, а также энергетические (орбитальные) подуровни главного энергетического уровня при данном n (главном квантовом числе). Орбитальное квантовое число l = 0, 1, 2…(n-1). Для каждого n орбитальное число принимает значение между 0 и (n -1).

При l = 0 – форма орбитали сферическая и называется s – орбиталью

При l = 1 – имеет форму гантели и называется р – орбиталью

При l = 2 – форма орбитали четырехлопастная и называется d – орбиталью

При l = 3 – форма орбитали шестилепестковая и называется f – орбиталью

Главное квантовое число	Орбиталь	Обозначение орбитали
n	n-1
1	0	s
2	0, 1	s, р
3	0, 1, 2	s, р, d

Для обозначения состояния электрона, главное квантовое число ставят перед символом побочного (орбитального) квантового числа. Например: 4s обозначает n=4; l = 0; 2р обозначает n=2; l = 1.

 

3) Магнитное (азимутное) квантовое число (m_l) – характеризует направление (ориентацию) электронной орбитали (связанного с ним магнитного момента), а также число атомных орбиталей на энергетическом подуровне.

Магнитное квантовое число равно значению от – l до + l, включая 0, оно показывает число атомных орбиталей в данном подуровне, т.е. всего 2l + 1. Например:

S – подуровень, где l = 0, m_l = 1, содержит 1 S – орбиталь;

р – подуровень, где l = 1, m_l = -1, 0, +1, содержит 3р-орбитали, ориентрированные в пространстве по координатным осям x, y, z;

d - подуровень; l = 2, m_l = -2, -1, 0, +1, +2, содержит 5 d - орбиталей, симметрично ориентированных в пространстве

f – подуровень, где l = 3, m_l = -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, содержит (7) 7 f – орбиталей разных симметричных ориентации.

Таким образом, с помощью 3 квантовых чисел n, l, m_l полностью описывается движение электрона вокруг ядра.

 

4) Спиновое квантовое число – характеризует собственное вращательное движение электрона имеет значение 1/2, которое отвечает вращение по часовой и против часовой стрелки. Это вращение описывается понятием " спин". Его обозначают . Электроны, находящиеся на одной орбитали, обладают противоположными спинами , называются спаренными      .

Таким образом, состояние электрона в атоме полностью описывается с помощью 4-х квантовых чисел. Они характеризуют спин, энергию, объем, форму пространства, в котором вероятно пребывание электрона около ядра. При переходе атома из одного состояния в другое меняется квантовое число и перестраиваются электронные облака.

Дальнейшее изучение сложных атомов позволило понять основные принципы заполнения атомных орбиталей.

ЗАДАНИЯ В ТЕСТОВОЙ ФОРМЕ

 

Инструкция: укажите один или несколько вариантов правильных ответов

 

1. Число каких элементарных частиц является определяющим для понятия «химический элемент»

1) протоны

2) нейтроны

3) электроны

 

2. Число каких элементарных частиц является определяющим для понятия «изотоп»

1) протоны

2) нейтроны

3) электроны

 

3. Число каких элементарных частиц является определяющим для понятия «ион»

1) протоны

2) нейтроны

3) электроны

 

4. Ядро атома криптона ⁸⁰₃₆ Kr содержит

1) 80 р и 36 n

2) 36 p и 44 n

3) 36 р и 44 e

 

5. Какая частица имеет большее число протонов, чем электронов

1) атом натрия

2) ион натрия

3) сульфит-ион

 

6. Ион, имеющий в своем составе 18 электронов и 16 протонов, имеет заряд, равный

1) -18

2) -2

3) +8

 

7. Максимальное число электронов, которое могут занимать 3 s -орбиталь, равно

1) 1

2) 2

3) 8

 

8. Максимальное число электронов, которое могут занимать 2 р-орбиталь, равно

1) 3

2) 6

3) 8

 

9. Какие из перечисленных обозначений орбиталей не верны

1) 2s, 4p

2) 2p, 3d

3) 1p, 2d

 

10. Какие из перечисленных обозначений не верны

1) 2s³ 2d¹

2) 2s² 2p³

3) 3d⁵ 4s¹

 

11. Атом какого элемента имеет электронную конфигурацию 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹

1) Na

2) K

3) Ca

 

12. Электронная формула иона Zn ²⁺ соответствует формуле

1) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰

2) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s²

3) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶

 

 

13. Сколько неспаренных электронов имеет ион Со³⁺

1) 3

2) 4

3) 5

 

14. Три частицы: Ne ⁰, Na ⁺ и F ^- имеют одинаковое

1) число нейтронов

2) число электронов

3) массовые числа.

 

15. Восемь электронов на внешней электронной оболочке имеет

1) Si

2) O^2-

3) Fe²⁺.

 

16. «Проскок» электрона наблюдается в электронной формуле атома

1) ₂₂Ti

2) ₁₁Na

3) ₂₉Cu.

 

17. С учетом возможных возбужденных состояний, атомы серы могут проявлять валентности, равные

1) II, IV, VI

2) I, III, V

3) I, II, III, IV, V, VI.

 

Задания для самостоятельного решения

 

1. Составьте электронную формулу атома железа ₂₆Fe.

2. Составьте электронную формулу атома мышьяка ₃₃As.

3. Составьте электронную формулу атома марганца ₂₅Mn.

4. Составьте электронную формулу атома брома ₃₅Br.

5. Составьте электронную формулу атома скандия ₂₁Sc.

6. Составьте электронную формулу атома германия ₃₂Ge.

7. Какому элементу соответствует приведенный фрагмент электронной формулы …4s²4p⁵? Составьте электронно-структурную схему данного фрагмента. Напишите полную электронную формулу этого элемента.

8. Какому элементу соответствует приведенный фрагмент электронной формулы …3р⁶3d²4s²? Составьте электронно-структурную схему данного фрагмента. Напишите полную электронную формулу этого элемента.

9. Какому элементу соответствует приведенный фрагмент электронной формулы …4s²4p⁴? Составьте электронно-структурную схему данного фрагмента. Напишите полную электронную формулу этого элемента.

10. Какому элементу соответствует приведенный фрагмент электронной формулы …3d³4s²? Составьте электронно-структурную схему данного фрагмента. Напишите полную электронную формулу этого элемента.

11. Какому элементу соответствует приведенный фрагмент электронной формулы …3d⁶4s²? Составьте электронно-структурную схему данного фрагмента. Напишите полную электронную формулу этого элемента?

12. Какому элементу соответствует приведенный фрагмент электронной формулы …3d⁸4s²? Составьте электронно-структурную схему данного фрагмента. Напишите полную электронную формулу этого элемента.

 

 

ЗАНЯТИЕ 3

Д.И. Менделеева

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Устный опрос и коррекция знаний

3. Тестовый контроль

4. Подведение итогов занятия

 

БЛОК ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ

ЗАНЯТИЕ 4

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Устный опрос и коррекция знаний

3. Тестовый контроль

4. Подведение итогов занятия

 

БЛОК ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ

ЗАНЯТИЕ 5

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Устный опрос и коррекция знаний

3. Подведение итогов занятия

 

БЛОК ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ

ЗАНЯТИЕ 6

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация.

2. Контрольная работа по теме «Химическая связь».

3. Подведение итогов занятия.

 

Пример контрольной работы

1. Составьте электронную формулу атома скандия.

2. Какому элементу соответствует приведенный фрагмент электронной формулы … 3d⁶4s². Составьте электронно-структурную схему данного фрагмента. Напишите полную электронную формулу этого элемента.

3. Дайте определение следующим понятиям: энергия сродства к электрону, насыщаемость ковалентной связи.

4. В рамках метода валентных связей составьте схему образования молекулы хлора.

5. В рамках метода молекулярных орбиталей составьте энергетическую диаграмму атомных и молекулярных орбиталей.

 

ЗАНЯТИЕ 7

Комплексные соединения

План занятия

1. Проверка посещаемости и информация

2. Устный опрос и коррекция знаний

3. Подведение итогов занятия

 

БЛОК ИНФОРМАЦИИ ПО ТЕМЕ

Основные положения координационной теории:

1. В большинстве к.с. различают внутреннюю и внешнюю сферы.

2. Во внутренней сфере центральное место занимает комплексообразователь - чаще всего катион металла, реже - анион или какой-либо ней­тральный атом (акцептор электронных пар).

3. Комплексообразователь окружен лигандами (аддендами) - противопо­ложно заряженными ионами или нейтральными молекулами (донора­ми электронных пар).

4. Число свободных орбиталей, предоставляемых комплексообразователем для неподеленных электронных пар лигандов, называется координационным числом (к.ч.) комплексообразователя.

5. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю, т.н. коор­динационную, сферу к.с. В формулах внутренняя сфера заключается в квадратные скобки.

6. Заряд внутренней сферы к.с. равен алгебраической сумме зарядов всех частиц, образующих внутреннюю сферу к.с.

7. Ионы, не разместившиеся во внутренней сфере к.с. образует внеш­нюю сферу. Суммарный заряд ионов внешней сферы нейтрализует заряд внутренней сферы к.с.

     K ₃[Fe(CN)₆] - красная кровяная соль

 

 

                                    CN^- CN^-

             K⁺                                                 CN^-            лиганды

                 

             K⁺                            

                                                Fe^3-                                           комплексообразователь

 

             K⁺  CN^-

 

                                                CN^-                  CN^-

 

внешняя сфера            внутренняя сфера

 

к.ч. ( Fe ^3- ) = 6

[Fe ⁺³ ( C N ^-1 )₆]^x

x = (+3) + 6(-1)

x = -3

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: