Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений находятся в периодической зависимости от атомных весов (масс) элементов.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Открытый периодический закон позволил предсказать существование ряда новых элементов, описать их свойства, исправить значения атомных масс некоторых элементов. В настоящее время периодический закон используется химиками при создании новых соединений, при изучении их строения и свойств. Но причина периодической зависимости свойств элементов от атомной массы была не известна. А Менделеев был уверен, что причина эта кроется в строении атома.

Примеры решения задач.

Пример 1. Составьте схему строения атома элемента №15.

Элемент №15 - фосфор, химический знак «Р».

Удобно (для элементов малых периодов главных подгрупп) пользоваться следующей схемой (в ней представлены данные для атома фосфора):

Положение элементов в таблице	Характеристика строения атомов
Порядковый номер 15	Число протонов в ядре 15 Заряд ядра +15 Общее число электронов 15
Номер периода 3	Число электронных слоев 3
Номер группы 5	Число электронов на внешнем слое 5
Подгруппа главная	Высшая степень окисления 5+ Нисшая степень окисления 3-
Схема строения: Ядро атома Р +15	Электронная оболочка атома Р I II III ) ) ) 2е 8е 5е Валентные электроны

Пример 2. Sc расположен в 4 периоде третьей группы в побочной подгруппе. Его три валентных электрона распределены так: 2е – на 4-м слое, а 1е помещен вместе с восемью имеющимися на третьем слое.

Схема строения:

Ядро атома Sc электронные слои атома Sc

+21 1S²/ 2S², 2P⁶/ 3S², 3P⁶, 3d¹/4S²

Валентные электроны

Проследите, как идет заполнение электронами электронных слоев элементов I – III периодов. Проследите «повторяемость» числа валентных электронов через определенные интервалы.

Для химических свойств элементов число электронов на внешнем слое – самая важная характеристика.

Вопросы для самопроверки

1. Какие вы знаете элементарные частицы? Укажите их основные характеристики

2. Что такое радиоактивность? Какие виды радиоактивных излучений Вам известны?

3. Укажите средние размеры атома. Во сколько раз отличаются размеры ядра о т размеров атомов?

4. какие квантовые числа характеризуют энергию электрона в атоме в отсутствие внешних электрических и магнитных полей?

5. Какой порядок заполнения орбиталей? Сформулируйте правило Гунда. Какова форма s, p, d, и f-электронных облаков?

6. Какое максимальное количество электронов может размещаться на 1 s, 2 p, 3 s – подуровнях? Чему равен угол между р-орбиталями в атоме?

7. Дайте современную формулировку периодического закона Д.И. Менделеева. Как его формулировал сам Д.И. Менделеев.

8. Что такое периодичность? В чем причина периодического изменения свойств элементов? Какие главнейшие свойства элементов меняются периодически?

9. Каков физический смысл номера периода, номера группы? Дайте определение понятиям группа, период, семейство.

10.Что такое потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность?

Задачи для контрольной работы

21-30. Составьте электронные формулы и представьте графически размещение электронов по квантовым ячейкам для указанных в таблице 2 элементов, соответствующих вашему заданию. Проанализируйте возможности разъединения спаренных электронов при возбуждении атомов с образованием валентных электронов в соответствии с теорией спин-валентности.

Таблица 2

№ задания	Элементы
	Углерод, скандий
	Азот, титан
	Кислород, ванадий
	Фтор, хром
	Алюминий, мышьяк
	Кремний, бром
	Фосфор, калий
	Сера, кальций
	Хлор, бериллий
	Аргон, железо

31-40. Проанализируйте изменение величины зарядов ядер, радиусов атомов, электроотрицательностей и степеней окисления элементов в соответствии с вашим вариантом (см. Табл.3). Таблица 3

№ задания	Задание
	Элементы 2 периода
	Элементы 3 периода
	Элементы 4 периода
	Элементы 5 периода
	Элементы 4 В группы
	Элементы 2 А группы
	Элементы 4 А группы
	Элементы 5 А группы
	Элементы 6 А группы
	Элементы 7 В группы

Каковы закономерности этих изменений при движении по группе сверху в низ или по периоду слева на право? Как изменяется при этом направлении металличность элементов и характер их оксидов и гидроксилов?

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ

После открытия электронного строения атомов стало возможным объяснить природу химической связи и установить роль электронов в образовании химической связи.

Химическая связь осуществляется по-разному. Различают ковалентную, ионную и металлическую связь. Кроме того, между молекулами возникает водородная химическая связь, и происходят вандерваальсовы взаимодействия. А всего известно около 40 видов электростатического взаимодействия атомов между собой. Некоторые из них определены, как химическая связь.

Примеры решения задач.

Пример 1. Укажите виды химической связи в молекуле гидросульфата натрия. Покажите, какая связь будет «рваться» при диссоциации.

NaHSO₄

Присутствуют связи:

Na-O ионная связь

H-O водородная связь

S-O ковалентная полярная связь.

При диссоциации в первую очередь будет «рваться» ионная связь, так как у неё наибольшее значение дипольного момента (µ), более 4-х, затем водородная связь.

Вопросы для самопроверки

1. Ионная и ковалентная связь. Электронно-точечные представления. Примеры.

2. Металлическая связь. Обоснование общности физических и химических свойств металлов.

3. Донорно-акцепторная связь. Необходимые условия ее образования. Перспективы химии комплексных соединений.

4. Водородная связь, ее природа и особенности, ее роль в молекулярной биологии.

5. Влияние типа химической связи в молекуле на физические свойства веществ.

6. Способы перекрывания атомных орбиталей, отвечающие образованию σ и π -связей. Их относительная прочность. Геометрия молекул.

7. Орбитальные модели молекул на примере H₂S, PCl₃.

8. Гибридизация атомных орбиталей и геометрия молекул BeF₂, BH₃, CH₄.

9. Валентность и степень окисления. Всегда ли совпадают они по величине? Примеры.

Задачи для контрольной работы

41-50. Для предложенного в вашем задании (табл. 4) соединения постройте графическую формулу и укажите виды химической связи в этой молекуле. Покажите, какие (какая) связи «рвутся» при диссоциации. Объясните что такое водородная связь? Приведите ее примеры влияния на свойства вещества.

Таблица 4

№ задания	Соединения
	Гидросульфат натрия
	Карбонат алюминия
	Тиосульфат натрия
	Гидрокарбонат кальция
	Гидросульфит натрия
	Дигидрофосфат кальция
	Гидрофосфат кальция
	Нитрит аммония
	Гидроксонитрат кальция
	Фосфат алюминия

КИНЕТИКА, ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ.

Раздел химии, изучающий скорость химической реакции называется кинетикой. Скорость химической реакции – изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени при неизменном объеме. Химические реакции, идущие с образованием осадков, газов или слабых электролитов называются необратимыми.

Химическое равновесие - это такое состояние системы реагирующих веществ при котором скорости противоположных реакций равны. Концентрация веществ не меняется и создается впечатление, что реакция не идет. На состояние химического равновесия оказывают влияние следующие факторы: концентрация реагирующих веществ, температура и, для газообразных веществ, давление.

Примеры решения задач

Пример 1. Как изменится скорость реакции

2NO (г.) + O₂(г.) = 2NO₂(г.)

если уменьшить объем реакционного сосуда в 3 раза?

Решение. До изменения объема скорость реакции выражалась уравнением:

υ = k [NO]²·[O²]

Вследствие уменьшения объема концентрация каждого из реагирующих веществ возрастает в 3 раза. Следовательно, теперь

ύ = k (3[NO])²(3[O²]) = 27 k[NO]²[O²]

Сравнивая выражения для υ и ύ, находим, что скорость реакции возрастает в 27 раз.

Пример 2. В каком направлении сместится равновесие в системах

а) СО(г.) + Сl₂ (г.) = COCl₂(г.)

б) H₂(г.) + I₂ = 2HI (г.)

если при неизменной температуре увеличить давление путем уменьшения объема газовой смеси?

Решение:

а) Протекание реакции в прямом направлении приводит к уменьшению общего числа молей газов, т.е к уменьшению давления в системе. Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, повышение давления вызывает смещение равновесия в сторону прямой реакции.

б) Протекание реакции не сопровождается изменением числа молей газов и не приводит, следовательно, к изменению давления. В этом случае изменение давления не вызовет смещения равновесия.

Лабораторная работа №4.

Химическое равновесие

Опыт 1. Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие.

Для опыта удобно воспользоваться следующей реакцией:

FeCl₃+3KCNS Fe(CNS)₃+ 3KCl

Из веществ этой системы Fe(CNS)₃ интенсивно окрашен в красный цвет, в то время как разбавленные растворы FeCl₃ слабо окрашены в желтый цвет, а KCNS и KCl бесцветны. Потому всякое изменение концентрации Fe(CNS)₃ сказывается на изменении окраски раствора. Это позволяет наблюдать, в каком направлении сдвигается равновесие при изменении концентрации реагирующих веществ.

К 20 мл дистиллированной воды в небольшом стаканчике добавьте 1-2 капли насыщенного раствора роданида калия или роданида аммония. Полученный раствор разлейте в 4 пробирки. В первую пробирку добавить 1 мл 0, 3М раствора FeCl₃, во вторую – 1 мл 0, 6 М раствора КСNS и в третью – 2 г кристаллического КСl. Четвертую пробирку оставьте для контроля. Сопоставляя интенсивность окрасок полученных растворов с цветом раствора в четвертой пробирке, объясните изменение окраски растворов в первой, второй и третьей пробирках.

Результаты опытов занесите в таблицу:

№ п/п	Добавленный раствор	Изменение интенсивности окраски	Направление смещения равновесия

Используя уравнение для скоростей прямой и обратной реакции, выражение для константы химического равновесия и принцип Ле Шателье, обоснуйте направление смещения равновесия в каждом опыте.

Опыт 2. Обратимость смещения химического равновесия.

В растворах, содержащих шестивалентный хром, существует равновесие:

2СrO₄^2- + 2H⁺ Сr₂О₇^2-+ H₂O
хромат-ион	бихромат-ион
(желтый)	(оранжевый)

Изменение концентрации ионов водорода смещает это равновесие.

В химический стакан на 100 мл налейте небольшое количество 10%-ного раствора К₂Сr₂О₇. К этому раствору по каплям добавьте концентрированный раствор щелочи и наблюдайте изменение окраски. Когда раствор станет желтым, добавьте по каплям концентрированную серную кислоту, наблюдайте появление оранжевой окраски. После этого можно снова прибавить щелочи и получить желтую окраску. Объясните смещение равновесия.

Опыт 3. Влияние температуры на равновесие в реакции образования йиодокрахмала.

При взаимодействии йода с крахмалом образуется синее вещество сложного состава (йиодокрахмал). Реакция экзотермическая и равновесие ее можно представить схемой:

I₂ + (С₆Н₁₀О₅)_n (С₆Н₁₀О₅)_n× I₂, ∆ Н< 0.

В две пробирки налейте 4-5 мл раствора крахмала и добавьте 3-4 капли 0, 1 н раствора йода (до появления синей окраски). Нагрейте одну пробирку и наблюдайте изменение окраски. Затем охладите пробирку водой из-под крана – снова появиться синее окрашивание. Объясните результаты опыта.

Вопросы для самопроверки

1. Скорость химической реакции. Закон действующих масс. Кинетические уравнения и константа скорости химической реакции.

2. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Эмпирическое правило Вант-Гоффа.

3. Понятие энергии активации. Изменение энергии активации в экзотермической и эндотермической реакции.

4. Катализ – гомогенный и гетерогенный. Определение понятий.

5. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Принцип смещения равновесия Ле Шателье.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒