Теми по химия


Категория на документа: Химия


 ТЕМИ ПО ХИМИЯ

Тема 1.Строеж на веществата,квантово-механични представи за строежа на елек.обвивка на атома,постулати на Бор,квантови числа: До края на 19век се е знаело,че атомът е най-малката неделима частица.Не се е допускало че атомът на един хим.елемент би могъл да се превърне в атом на друг хим.елемент.С развитието на кван.механика в началото на 20-век както и с откриването на радио-активността от Бекерел,откриването на електрона от Томпсън както и откриването на α,β,γ лъчите от Ръдърфорд и съпрузите Кюри - Пиер и Мария,се навлиза по-съществено в реалната структора на атома.Томсън предлага модел за сроежа на атомът състоящ се от ядро,и остановява че вътре в атомът има друго което носи положителен заряд. Ръдърфорд предлага планетарен модел за строежа на атома: атомът се състои от ядро и обикалящи околу него електрони.Ядрото е изградено от протони и неутрони,които имат еднаква маса и определят масата на атома.Всеки протон има по един положителен електричен товар,а неутроните са електронеутрални.Тези частици се свързват с ядрото с така наречените ядрени сили.Електроните обикалят околу ядрото подобно на планетите околу Слънцето.Всеки електрон има отрицателен електрически товар.Броят електрони е равен на броя на протоните,така че атомите са изцяло електронеутрални частици, състоящисе от положително заредено ядро и отрицателно заредена електронна обвивка.Въз основа на предишните два модела през 1913г. Бор предлага модел на строежа на електронната обвивка на атома,като много точно описва поведението на електрона на Водородния (Н) атом.Използва квантовата теория на светлината или по точно това че светлината има двоиствена природа.Всяка частица проявява соиства на тяло с опредилена маса и вълна с опредилени характерни и своиства и честота на трептене,обратно пропорционална на вълната.Уравнението на Макс Планк Ε=h.ν, кадето Ε - енергия на вълната; h - константа на Планк; ν - честота на вълната.Колкото е по-голяма масата на частицата то тя е с по-къса вълна ,по-голяма енергия и чистота. Основните положения на своята теория той формулира като постулати (твърдения който се приемат без доказателство):
а) електроните се движат околу ядрото по точно опредилени орбити наречени стационарни.
б) при движението си по тези орбити електроните не излъчват и поглъщат енергия. ;използват се в химията, физиката, материалознанието и др.
в) електроните поглъщат или излъчват енергия само при преминаването си от една стационарна орбита на друга.
Тези постулати в началото са противоречали на законите на класическата механика и електродинамика,според който едно тяло при движениетоси задължително трябва да отдава енергия и според тези закони,би трябвало електроните като частици да се движат свободно а не по точно опредилени орбии.Преминаването към по-висока орбита е свързано с по-голяма енергия и обратно.Този модел е в основата на създадения през 20 години на ХХ век и развиващасе до сега модел за строеж на атома на веществата,чиято същност се обяснява от така наречената квантова или вълнова механика.Това е обширна наука,и възниква на базата на обобщаване напредставите за двоиственят характер на светлината (квант или фотон) като съпоставя тези свойства за макро света като цяло и показва че свойствата на микро света се основават на закони различни от тези за микро света.
Основни положения на квантовата механика са:
- на електроните са присъщи освен свойства на частици (маса,ел.заряд и др.) и своиства на електро магнитна вълна.
През 1924г.Луи дьо Броил основаваики се на доказателствата за двоин. хар.на частиците е предположил че електроните също проявяват същият характер,като неговото твърдение е било потвърдено чрез дифракция на електрони от метална кристална решетка,което е вълново своиство и предлага вълновите своиства на електрона и на другите частици с малка маса да се описват с уравнението. ,където λ - дължина на вълната, m - маса на частицата , v - нейнета скорост, h - константа на Планк.
Едно от твърденията на квантовата механика е че за тела с малка маса е невъзможно с голяма точност едновременно да се определи тяхното място и скорост,а може да се установи само приблизителни стойности на тези величини - нарича се още принцип на неопределеностите и се изразява с отношението на Хайзенберг: кадето ΔX - промяна във положението на електрона спрямо оста Х на коор. с-ма ; ΔV - грешката с която се определя скоростта на електрона; h - константа на Планк.Вероятността да се намери даден електрон над >90% във дадена част от пространството се нарича: електронен облък.Според това уравнение колкото по-точно се опитваме да определим местоположението на електрона в дадена част от пространството,толкова по-груба информация получаваме за стойностите на неговата скорост и обратно.
Уравнението на Шрьодингер има само някой решения за опредилени стойности на енергията на електрона който се наричат собствени стойности. Е= к.n², Е - собствени стоиности на енерг. на даден електрон; к - константа която харектеризира всяка собствена стоиносност; n - главно квантово число,то определя енергията на дадено състояние,както и енергията на електрона намиращ се на това състояние,определя дадено енергетично ниво съответно даден слои в електронната обвивка.

n = 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7.

Първият слой е най-отвътре и е с най-ниска енергия. Слоеве = K L M N O P Q

Растеж
ℓ - Орбиталното квантово число зависи от стоиностите на n (главно квантово число),като би могъл да приеме стоиности в границите ℓ = 0,1,2,3,4............. n‾¹. Определя енергията на дадено енергетично подниво,или енергията на даден подслой в електронната обвивка,освен това това квантовото число определя вида на атомната орбитала която е разположена във съответния подслой.Когато ℓ= 0 имаме S - подслой. ℓ= 0(S) слой изграден от S-орбитали,който имат формата на пространствена или обемна окръжност,чиято големина зависи от неината енергия.Ако ℓ = 1(p) орбиталите имат форма на обемна осморка и изграждат P подслоя на съответнищтия електронен слой. А при ℓ = 2(D) орбиталите имат формата на пространствена четери листна детелина и изграждат D подслоя на съответния електронен слой. ℓ = 3(f) - орбитите имат сложна триизмерна форма изграден от съответните f орбитали.
Магнитното кв.ч. (m) пряко зависи от орбиталното квантово число (ℓ) и косвено от главното кв.ч.(n). m = - ℓ.......0.......+ ℓ. Магнитното квантово число (m) определя пространствената насоченост на дадена атомна орбитала.Съответно определя броя на атомните орбитали във рамките на даден атом.Винаги S орбиталата има един слой.Спиновото квантово число(s) от spin - въртя се,за разлика от останалите не зависи от сойностите на предходните квантово число,а заема собствени стоиности и характерезира автономните своиства на електрона или въртенето му околу собствената му ос.
Всички химични елементи в природата се срещат под формата на изотопи в който преобладават един елемент и рядко два.Изотопи са:атомите на един исъщ химичен елемент,с еднакъв пореден номер (един исъщ брой протони) съответно и електрони,но различна атомна маса (съответно различен брой неутрони).

Teма 2.Изграждане на електронната обвивка на атомите съгласно квантовата механика - принцип на подреждане на електроните по енергетични нива и поднива.

Правило(принцип) на Паули гласи: В една атомна система не могът да съществуват два електрона с четери еднакви квантови числа.На една атомна орбитала могът да се разположат най-много два електрона със противоположни спинови квантови числа.Тези два електрона образуват електронна двойка и се наричат сдвоени.Структората на електронната обвивка на атомите на отделните химични елементи се определя от подреждането по нарастваща енергия на енергичните поднива от различните енергиини нива.Това подреждане се осъществява в съответствие с две правила,наречени правила на Клечковски: - енергията на поднивата нараства с нарастване на сумата n + 1 пример: (3-d подниво ,при което n = 3 , l = 2 ,n + l =5)
- при една и съща стойност на сумата n + 1 с по ниска енергия е това подниво,което е с по-малка стойност на n.
Енергиините поднива се подреждат по нарастваща енергия по следният начин: 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p.

Подреждането по нива може да се представи и графично. Електроните се разполагат по енергични поднива и атомни орбитали в съотвествие с три принципа и правила:

- принцип на Паули: В един атом не може да има два или повече електрона,състоянието на който да се описва с четери еднакви квантови числа.Следователно на една АО (атомна орбита) може да се намират най-много два електрона с противопо-ложни спинови квантови числа s. Тези два електрона образуват електронна двойка и се наричат сдвоени. Максималният брой на електрони,който може да се разположат на едно енергиино ниво,се намират по формулата 2n²,където n е главното квантово число

Принципът на минималната енергия; Електрона се разполага на тази свободна или частично заета с електрони АО която е с най-ниска енергия.Правило на Хунд:Уточнява принципа на минималната енергия.Съгласно него в рамките на едно енергично подниво електроните се разполагат отначало по един на АО,а електронните двойки започват да се образуват едва когато на всяка АО от поднивото има по един електрон.Съчетаването на тези три принципа и правила позволява да се получи по прост начин структората на електронната обвивка на атомите на всеки един химичен елемент:

Подреждане на енергетичните поднива по нарастваща енергия (една клетка е една АО)

7p□□□

6d□□□□□

7s□ 5f□□□□□□

6p□□□

5d□□□□□

6s□ 4f□□□□□□

5p□□□

4d□□□□□



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Теми по химия 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.