Хімія молочко. Неорганічна хімія: поняття, питання та завдання
У неорганічній хімії хімічні реакції класифікуються за різними ознаками.
1. По зміні ступеня окисненняна окислювально-відновні, що йдуть зі зміною ступеня окиснення елементів та кислотно-основні, які протікають без зміни ступенів окиснення.
2. За характером процесу.
Реакції розкладанняназивають хімічні реакції, в яких прості молекуливиходять із складніших.
Реакції з'єднанняназиваються хімічні реакції, у яких складні сполуки виходять із кількох простіших.
Реакції заміщенняназиваються хімічні реакції, у яких атом чи група атомів у молекулі заміщаються інший атом чи групу атомів.
Реакції обмінуназивають хімічні реакції, що протікають без зміни ступеня окиснення елементів і призводять до обміну складових реагентів.
3. По можливості протікати у зворотному напрямку на оборотні та необоротні.
Деякі реакції, наприклад реакція горіння етанолу практично необоротна, тобто. не можна створити умови, щоб вона протікала у зворотному напрямку.
Однак, існує багато реакцій, які в залежності від умов перебігу процесу можуть протікати як у прямому, так і у зворотному напрямках. Реакції здатні протікати як і прямому, і у зворотному напрямі називаються оборотні.
4. За типом розриву зв'язку – гомолітичні(Рівний розрив, кожен атом отримує по одному електрону) і гетеролітичні(Нерівний розрив - одному дістається пара електронів).
5. За тепловим ефектом екзотермічні(Виділення тепла) та ендотермічні(Поглинання тепла).
Реакції сполуки, як правило, будуть екзотермічними реакціями, а реакції розкладання – ендотермічними. Рідкісний виняток – реакція азоту з киснем ендотермічна N 2 + O 2 = 2NO – Q.
6. За агрегатним станом фаз.
Гомогенні(Реакція проходить в одній фазі, без меж розділу; реакції в газах або в розчинах).
Гетерогенні(Реакції, що проходять на межі розділу фаз).
7. По використанню каталізатора.
Каталізатор - речовина, що прискорює хімічну реакцію, але залишається хімічно незмінною.
Каталітичнібез використання каталізатора практично не йдуть і некаталітичні.
Класифікація органічних реакцій
|
Тип реакції |
Радикальні |
Нуклеофільні (N) |
Електрофільні (E) |
|
Заміщення (S) |
Радикальне заміщення (S R) |
Нуклеофільне заміщення (SN) |
Електрофільне заміщення (SE) |
|
Приєднання (А) |
Радикальне приєднання (AR) |
Нуклеофільне приєднання (AN) |
Електрофільне приєднання (A E) |
|
Відщеплення (Е) (елімінування) |
Радикальне відщеплення (Е R) |
Нуклеофільне відщеплення (Е N) |
Електрофільне відщеплення (E E) |
Електрофільними називають гетеролітичні реакції органічних сполук з електрофілами – частинками, що несуть цілий чи дробовий позитивний заряд. Вони поділяються на реакції електрофільного заміщення та електрофільного приєднання. Наприклад,
Н 2 С=СН 2 + Вr 2 BrCH 2 – CH 2 Br
Нуклеофільними називають гетеролітичні реакції органічних сполук з нуклеофілами – частинками, що несуть цілий чи дробовий негативний заряд. Вони поділяються на реакції нуклеофільного заміщення та нуклеофільного приєднання. Наприклад,
CH 3 Br + NaOH CH 3 OH + NaBr
Радикальними (ланцюговими) називають хімічні реакції за участю радикалів, наприклад
Хімія- наука про речовини, закономірності їх перетворень (фізичні та хімічні властивості) та застосування.
Нині відомо понад 100 тис. неорганічних та понад 4 млн. органічних сполук.
Хімічні явища: одні речовини перетворюються на інші, що відрізняються від вихідних складом та властивостями, при цьому склад ядер атомів не змінюється.
Фізичні явища: змінюється фізичний станречовин (пароутворення, плавлення, електропровідність, випромінювання тепла та світла, ковкість та ін.) або утворюються нові речовини зі зміною складу ядер атомів.
Атомно – молекулярне вчення.
1. Усі речовини складаються з молекул.
Молекула - Найменша частка речовини, що володіє його хімічними властивостями.
2. Молекули складаються з атомів.
атом - найменша частка хімічного елемента, що зберігає його хімічні властивості. Різним елементам відповідають різні атоми.
3. Молекули та атоми перебувають у безперервному русі; між ними існують сили тяжіння та відштовхування.
Хімічний елемент - це вид атомів, що характеризується певними зарядами ядер та будовою електронних оболонок. Нині відомо 118 елементів: 89 їх знайдено у природі (на Землі), інші отримані штучним шляхом. Атоми існують у вільному стані, у з'єднаннях з атомами того самого або інших елементів, утворюючи молекули. Здатність атомів вступати у взаємодію Космосу з іншими атомами і утворювати хімічні сполуки визначається його будовою. Атоми складаються з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів, що рухаються навколо нього, утворюючи електронейтральну систему, яка підпорядковується законам, характерним для мікросистем.
Атомне ядро - центральна частина атома, що складається з Zпротонів та N нейтронів, у якій зосереджена переважна більшість атомів.
Заряд ядра - Позитивний, за величиною дорівнює кількості протонів в ядрі або електронів в нейтральному атоміі збігається з порядковим номером елемента періодичній системі.
Сума протонів та нейтронів атомного ядраназивається масовим числом A = Z + N.
Ізотопи
- хімічні елементи з однаковими зарядами ядер, але різними масовими числамиза рахунок різної кількості нейтронів у ядрі.
|
Масове |
A |
63 |
Cu та |
65 |
35 |
Cl та |
37 |
Хімічна формула - це умовний запис складу речовини за допомогою хімічних знаків (запропоновані в 1814 р. Й. Берцеліусом) та індексів (індекс - цифра, що стоїть праворуч внизу від символу. Позначає число атомів у молекулі). Хімічна формулапоказує, атоми яких елементів та у якому відношенні з'єднані між собою у молекулі.
Алотропія - явище утворення хімічним елементом кількох простих речовин, що відрізняються за будовою та властивостями. Прості речовини - молекули, що складаються з атомів одного й того самого елемента.
Cхибні речовини - молекули, що складаються з атомів різних хімічних елементів.
Постійна атомна маса дорівнює 1/12 маси ізотопу 12 C - Основного ізотопу природного вуглецю.
m u = 1/12 m (12 C ) = 1 а.е.м = 1,66057 10 -24 г
Відносна атомна маса (A r) - безрозмірна величина, що дорівнює відношенню середньої маси атома елемента (з урахуванням процентного змістуізотопів у природі) до 1/12 маси атома 12 C.
Середня абсолютна маса атома (m) дорівнює відносної атомної маси, помноженої на а.
A r (Mg) = 24,312
m (Mg) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23 г
Відносна молекулярна маса (M r) - безрозмірна величина, що показує, скільки разів маса молекули даної речовинибільше 1/12 маси атома вуглецю 12 C.
M г = m г / (1 / 12 m а (12 C ))
m r - Маса молекули даної речовини;
а (12 C ) - Маса атома вуглецю 12 C .
M г = S A г (е). Відносна молекулярна маса речовини дорівнює сумі відносних атомних мас всіх елементів з урахуванням індексів.
приклади.
M г (B 2 O 3 ) = 2 A r (B ) + 3 A r (O ) = 2 11 + 3 16 = 70
M г (KAl(SO 4) 2) = 1 Ar (K) + 1 Ar (Al) + 1 2 Ar (S) + 2 4 Ar (O) =
= 1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4
16 = 258
Абсолютна маса молекули дорівнює відносної молекулярної маси, помноженої на а. Число атомів і молекул у звичайних зразках речовин дуже велике, тому при характеристиці кількості речовини використовують спеціальну одиницю виміру – моль.
Кількість речовини, моль . означає певна кількістьструктурних елементів (молекул, атомів, іонів) Позначаєтьсяn вимірюється в моль. Моль - кількість речовини, що містить стільки ж частинок, скільки міститься атомів 12 г вуглецю.
Число Авогадро (N A ). Кількість частинок в 1 моль будь-якої речовини те саме і дорівнює 6,02 10 23 . (Постійна Авогадро має розмірність – моль-1).
приклад.
Скільки молекул міститься у 6,4 г сірки?
Молекулярна маса сірки дорівнює 32 г/моль. Визначаємо кількість г/моль речовини в 6,4 г сірки:
n (s) = m (s) / M (s ) = 6,4 г / 32 г/моль = 0,2 моль
Визначимо число структурних одиниць(молекул), використовуючи постійнуАвогадро N A
N(s) = n (s)N A = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23
Молярна маса показує масу 1 молячи речовини (позначаєтьсяM).
M = m / n
Молярна маса речовини дорівнює відношенню маси речовини до відповідної кількості речовини.
Молярна маса речовини чисельно дорівнює його відносній молекулярній масі, проте перша величина має розмірність г/моль, а друга - безрозмірна.
M = N A m (1 молекула) = N A M г 1 а. = (N A 1 а.е.м.) M г = M г
Це означає, що якщо маса деякої молекули дорівнює, наприклад, 80 а. ( SO 3 ), то маса одного моля молекул дорівнює 80 г. Постійна Авогадро є коефіцієнтом пропорційності, що забезпечує перехід від молекулярних співвідношень до молярних. Усі твердження щодо молекул залишаються справедливими для молей (при заміні, у разі потреби, а.е.м. на г) Наприклад, рівняння реакції: 2 Na + Cl 2 2 NaCl , означає, що два атоми натрію реагують з однією молекулою хлору або, що те саме, два моль натрію реагують з одним молем хлору.
Заняття 2
Класифікація хімічних реакційу неорганічній хімії
Хімічні реакції класифікують за різними ознаками.
За кількістю вихідних речовин та продуктів реакції
Розкладання –реакція, в якій з однієї складної речовини утворюються два і більш прості або складних речовин
2KMnO 4 → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2
З'єднання- реакція, в результаті якої з двох і більш простих або складних речовин, утворюється одна складніша
NH 3 + HCl → NH 4 Cl
Заміщення– реакція, що протікає між простими та складними речовинами, при якій атоми простої речовини заміщаються на атоми одного з елементів у складній речовині.
Fe + CuCl 2 → Cu + FeCl 2
Обмін– реакція, при якій дві складні речовини обмінюються своїми складовими частинами
Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O
Одна з реакцій обміну реакція нейтралізації– це реакція між кислотою та основою, в результаті якої виходить сіль та вода.
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O
По тепловому ефекту
Реакції, що протікають із виділенням тепла, називаються екзотермічними реакціями.
З + Про 2 → СО 2 + Q
2) Реакції, що протікають із поглинанням тепла, називаються ендотермічними реакціями.
N 2 + O 2 → 2NO – Q
За ознакою оборотності
Оборотні- Реакції, що проходять при одних і тих умовах у двох взаємопротилежних напрямках.
Реакції, які протікають тільки в одному напрямку та завершуються повним перетворенням вихідних речовин на кінцеві, називаються незворотними,при цьому повинен виділятися газ, осад, або малодисоціююча речовина-вода.
BaCl 2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl
Na 2 CO 3 +2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O
Окисно-відновні реакції- Реакції, що протікають зі зміною ступеня окислення.
Са + 4HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
І реакції, що протікають без зміни ступеня окиснення.
HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O
5.Гомомгенніреакції, якщо вихідні речовинита продукти реакції знаходяться в одному агрегатному стані. І гетерогенніреакції, якщо продукти реакції та вихідні речовини знаходяться в різних агрегатних станах.
Наприклад: синтез аміаку.
Окисно-відновні реакції.
Розрізняють два процеси:
Окислення- Це віддача електронів, в результаті ступінь окиснення збільшується. Атом молекула або іон, що віддає електрон називається відновником.
Mg 0 - 2e → Mg +2
Відновлення –процес приєднання електронів, у результаті ступінь окиснення зменшується. Атом молекула або іон, що приєднує електрон називається окислювачем.
S 0 +2e → S -2
O 2 0 +4e → 2O -2
В окислювально-відновних реакціях має дотримуватися правила електронного балансу (число приєднаних електронів має дорівнювати числу відданих, вільних електронівбути не повинно). А так само повинен дотримуватися атомний баланс(число однойменних атомів у лівій частині має дорівнювати числу атомів у правій частині)
Правило написання окисно-відновних реакцій.
Написати рівняння реакції
Поставити ступені окислення
Знайти елементи, у яких змінюється ступінь окиснення
Виписати попарно їх.
Знайти окислювач та відновник
Написати процес окислення чи відновлення
Зрівняти електрони, користуючись правилом електронного балансу (знайти н.о.к.), розставивши коефіцієнти
Написати сумарне рівняння
Поставити коефіцієнти рівняння хімічної реакції
KClO 3 → KClO 4 + KCl; N 2 + H 2 → NH 3; H 2 S + O 2 → SO 2 + H 2 O; Al + O 2 = Al 2 O 3;
Сu + HNO 3 → Cu (NO 3) 2 + NO + H 2 O; KClO 3 → KCl + O 2; P + N 2 O = N 2 + P 2 O 5;
NO 2 + H 2 O = HNO 3 + NO
. Швидкість хімічних реакцій. Залежність швидкості хімічних реакцій від концентрації, температури та природи реагуючих речовин.
Хімічні реакції протікають із різними швидкостями. Вивченням швидкості хімічної реакції, а також виявлення її залежності від умов проведення процесу займається наука - Хімічна кінетика.
гомогенної реакції визначається зміною кількості речовини в одиниці об'єму:
υ =Δ n / Δt ∙V
де n - зміна числа молей однієї з речовин (найчастіше вихідного, але може бути і продукту реакції), (моль);
V – обсяг газу чи розчину (л)
Оскільки Δ n / V = ΔC (зміна концентрації), то
υ =Δ С / Δt (моль/л∙с)
υ гетерогенної реакції визначається зміною кількості речовини в одиницю часу на одиниці поверхні зіткнення речовин.
υ =Δ n / Δt ∙ S
де n - зміна кількості речовини (реагенту або продукту), (моль);
Δt – інтервал часу (с, хв);
S – площа поверхні зіткнення речовин (см 2, м 2)
Чому швидкість різних реакцій не однакова?
Щоб почалася хімічна реакція, молекули реагуючих речовин мають зіткнутися. Але не кожне їхнє зіткнення призводить до хімічної реакції. Для того, щоб зіткнення призвело до хімічної реакції, молекули повинні мати досить високу енергію. Частинки, здатні при зіткненні, вступати у хімічну реакцію, називаються активними.Вони мають надмірну енергію в порівнянні з середньою енергієюбільшості частинок – енергією активації Е акт . Активних частинок у речовині набагато менше, ніж із середньою енергією, тому для початку багатьох реакцій системі необхідно повідомити деяку енергію (спалах світла, нагрівання, механічний удар).
Енергетичний бар'єр (величина Е акт) різних реакцій різний, що він нижче, тим легше і швидше протікає реакція.
2. Фактори, що впливають на?(Кількість зіткнень частинок та їх ефективність).
1) Природа реагуючих речовин:їх склад, будова => енергія активації
▪ чим менше Е акттим більше υ;
2) Температура: при t на кожні 10 0 С, в 2-4 рази (правило Вант-Гоффа).
υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10
Завдання 1.Швидкість деякої реакції при 0 0 С дорівнює 1 моль/л ∙ год, температурний коефіцієнт реакції дорівнює 3. Якою буде швидкість цієї реакції при 30 0 С?
υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10
υ 2 =1∙3 30-0/10 = 3 3 =27 моль/л∙год
3) Концентрація:чим більше, тим частіше відбуваються зіткнення і . При постійній температурідля реакції mA + nB = C згідно із законом діючих мас:
υ = k ∙ С A m ∙ C B n
де k - Константа швидкості;
С – концентрація (моль/л)
Закон чинних мас:
Швидкість хімічної реакції пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин, взятих у ступенях, рівних їх коефіцієнтам рівняння реакції.
Завдання 2.Реакція йде за рівнянням А +2В → С. У скільки разів і як зміниться швидкість реакції при збільшенні концентрації речовини В у 3 рази?
Рішення: υ = k ∙ З A m ∙ C B n
υ = k ∙ З A ∙ C B 2
υ 1 = k ∙ а ∙ у 2
υ 2 = k ∙ а ∙ 3 до 2
υ 1 / υ 2 = а ∙ у 2 / а ∙ 9 у 2 = 1/9
Відповідь: збільшиться у 9 разів
Для газоподібних речовин швидкість реакції залежить від тиску
Чим більший тиск, тим вища швидкість.
4) Каталізатори– речовини, що змінюють механізм реакції, зменшують Е акт => υ .
▪ Каталізатори залишаються незмінними після закінчення реакції
▪ Ферменти – біологічні каталізатори за природою білки.
▪ Інгібітори – речовини, які ↓ υ
1. При протіканні реакції концентрація реагентів:
1) збільшується
2) не змінюється
3) зменшується
4) не знаю
2. При протіканні реакції концентрація продуктів:
1) збільшується
2) не змінюється
3) зменшується
4) не знаю
3. Для гомогенної реакції А+В → … при одночасному збільшенні молярної концентрації вихідних речовин у 3 рази швидкість реакції зростає:
1) у 2 рази
2) у 3 рази
4) у 9 разів
4. Швидкість реакції H 2 + J 2 →2HJ знизиться у 16 разів при одночасному зменшенні молярних концентрацій реагентів:
1) у 2 рази
2) у 4 рази
5. Швидкість реакції CO 2 + H 2 → CO + H 2 O при збільшенні молярних концентрацій у 3 рази (CO 2 ) та в 2 рази (H 2) зростає:
1) у 2 рази
2) у 3 рази
4) у 6 разів
6. Швидкість реакції C(T) + O 2 → CO 2 при V-const та збільшенні кількостей реагентів у 4 рази зростає:
1) у 4 рази
4) у 32 рази
10. Швидкість реакції А+В → … збільшиться за умови:
1) зниження концентрації А
2) підвищенні концентрації В
3) охолодженні
4) зниження тиску
7. Швидкість реакції Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 вище за використання:
1) порошку заліза, а не стружок
2) залізних стружок, а не порошку
3) концентрованої H 2 SO 4 а не розведеної H 2 SO 4
4) не знаю
8
. Швидкість реакції 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 буде вищою, якщо використовувати:
1) 3%-й розчин H 2 O 2 і каталізатор
2) 30%-й розчин H 2 O 2 і каталізатор
3) 3% розчин H 2 O 2 (без каталізатора)
4) 30% розчин H 2 O 2 (без каталізатора)
Хімічна рівновага. Чинники, що впливають на зміщення рівноваги. Принцип Ле-Шательє.
Хімічні реакції за напрямом їх перебігу можна розділити
▪ Необоротні реакціїпротікають тільки в одному напрямку (реакції іонного обміну з, ↓, мдс, горіння та деякі ін.)
Наприклад, AgNO 3 + HCl → AgCl↓ + HNO 3
▪ Оборотні реакціїза тих самих умов протікають в протилежних напрямках (↔).
Наприклад, N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3
Стан оборотної реакції, при якому → = υ ← називається хімічним рівновагою.
Щоб реакція на хімічних виробництвах проходила якнайповніше, необхідно змістити рівновагу у бік продукту. Для того, щоб визначити, як той чи інший фактор змінить рівновагу в системі, використовують принцип Ле Шательє(1844 р.):
Принцип Ле Шательє: Якщо систему, що у стані рівноваги, надати зовнішнє вплив (змінити t, р, З), то рівновага зміститься у той бік, яка послабить цей вплив .
Рівновага зміщується:
1) при С реаг →,
при С прод ←;
2) при p (для газів) - у бік зменшення обсягу,
при ↓ р - у бік збільшення V;
якщо реакція протікає без зміни числа молекул газоподібних речовин, тиск не впливає на рівновагу в даній системі.
3) при t - у бік ендотермічної реакції (- Q),
при t - у бік екзотермічної реакції (+ Q).
Завдання 3.Як змінити концентрації речовин, тиск і температуру гомогенної системи PCl 5 ↔ PCl 3 + Cl 2 – Q , щоб змістити рівновагу у бік розкладання PCl 5 (→)
↓ С (PCl 3) та С (Cl 2)
Завдання 4.Як зміститися хімічна рівновага реакції 2СО + Про 2 ↔ 2СО 2 + Q при
а) підвищення температури;
б) підвищення тиску
1. Спосіб, що зміщує рівновагу реакції 2CuO(T) + CO Cu 2 O(T) + CO 2 вправо (→), - це:
1) збільшення концентрації чадного газу
2) збільшення концентрації вуглекислого газу
3) зменшення концентрації оксиду мілини (I)
4) зменшення концентрації оксиду міді (ІІ)
2. У гомогенній реакції 4HCl + O 2 2Cl 2 + 2H 2 O при підвищенні тиску рівновага зміститься:
2) праворуч
3) не зміститься
4) не знаю
8. При нагріванні рівновагу реакції N 2 + O 2 2NO – Q:
1) зміститься праворуч
2) зміститься вліво
3) не зміститься
4) не знаю
9. При охолодженні рівновагу реакції H 2 + S H 2 S + Q:
1) зміститься вліво
2) зміститься праворуч
3) не зміститься
4) не знаю
Класифікація хімічних реакцій у неорганічній та органічній хімії
ДокументЗавдання А 19 (ЄДІ 2012 р) Класифікація хімічних реакційв неорганічноїта органічної хімії. До реакційзаміщення відноситься взаємодія: 1) пропіна та води, 2) ...
Тематичне планування уроків хімії у 8-11 класах 6
Тематичне планування1 Хімічні реакції 11 11 Класифікація хімічних реакційв неорганічної хімії. (З 1 Класифікація хімічних реакційв органічній хімії. (С) 1 Швидкість хімічних реакцій. Енергія активації. 1 Фактори, що впливають на швидкість хімічних реакцій ...
Питання до іспитів з хімії для студентів 1 го курсу ну(К)орк
ДокументМетану, застосування метану. Класифікація хімічних реакційв неорганічної хімії. Фізичні та хімічнівластивості та застосування етилену. Хімічнерівновага та умови його...
-
Лекція: Класифікація хімічних реакцій у неорганічній та органічній хімії
Види хімічних реакцій у неорганічній хімії
А) Класифікація за кількістю початкових речовин:
Розкладання - внаслідок даної реакції, з однієї наявної складної речовини, утворюються дві або кілька простих, а також складних речовин.
Приклад: 2Н 2 O 2 → 2Н 2 O + O 2З'єднання - Це така реакція, при якій з двох і більш простих, а також складних речовин, утворюється одна, але складніша.
Приклад: 4Al+3O 2 → 2Al 2 O 3
Заміщення – це певна хімічна реакція, яка проходить між деякими простими, а також складними речовинами.Атоми простої речовини, у цій реакції, заміщаються на атоми одного з елементів, що знаходиться в складній речовині.Приклад: 2КI + Cl2 → 2КCl + I 2
Обмін - Це така реакція, при якій два складних за будовою речовини обмінюються своїми частинами.Приклад: HCl + KNO 2 → KCl + HNO 2
Б) Класифікація з теплового ефекту:
Екзотермічні реакції – це певні хімічні реакції, у яких відбувається виділення тепла.
Приклади:S + O 2 → SO 2 + Q
2C 2 H 6 + 7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O + Q
Ендотермічні реакції – це певні хімічні реакції, у яких відбувається поглинання тепла. Як правило, це реакції розкладання.
Приклади:
CaCO 3 → CaO + CO 2 – Q
2KClO 3 → 2KCl + 3O 2 – QТеплота, яка виділяється чи поглинається внаслідок хімічної реакції, називається тепловий ефект.
Хімічні рівняння, в яких вказано тепловий ефект реакції, називають термохімічними.
В) Класифікація за оборотністю:
Оборотні реакції – це реакції, які протікають за однакових умов у взаємопротилежних напрямках.Приклад: 3H 2 + N 2 ⇌ 2NH 3
Необоротні реакції - Це реакції, які протікають тільки в одному напрямку, а так само завершуються повною витратою всіх вихідних речовин. При цих реакціях виділяєтегаз, осад, вода.
Приклад: 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2Г) Класифікація щодо зміни ступеня окиснення:
Окисно - відновлювальні реакції – у процесі даних реакцій відбувається зміна ступеня окиснення.Приклад: Сu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.
Не окисно - відновлювальні - Реакції без зміни ступеня окислення.Приклад: HNO3+KOH → KNO3+H2O.
Д) Класифікація за фазою:
Гомогенні реакції – реакції, що протікають в одній фазі, коли вихідні речовини та продукти реакції мають один агрегатний стан.Приклад: Н 2 (газ) + Cl 2 (газ) → 2HCL
Гетерогенні реакції - Реакції, що протікають на поверхні розділу фаз, при яких продукти реакції та вихідні речовини мають різний агрегатний стан.
Приклад: CuO+H2 → Cu+H2OКласифікація з використання каталізатора:
Каталізатор – речовина, що прискорює реакцію. Каталітична реакціяпротікає у присутності каталізатора, некаталітична – без каталізатора.
Приклад: 2H 2 0 2 MnO 2 → 2H 2 O + O 2 каталізатор MnO 2Взаємодія лугу із кислотою протікає без каталізатора.
Приклад: КOH + HCl → КCl + H 2 OІнгібітори - речовини, що уповільнюють реакцію.
Каталізатори та інгібітори самі під час реакції не витрачаються.Види хімічних реакцій в органічній хімії
Заміщення - Це реакція, в процесі якої відбувається заміна одного атома/групи атомів, у вихідній молекулі, на інші атоми/групи атомів.
Приклад: СН 4 + Сl 2 → СН 3 Сl + НСlПриєднання - Це реакції, при яких кілька молекул речовини з'єднуються в одну.До реакцій приєднання належать:
- Гідрування – реакція, у процесі якої відбувається приєднання водню з кратного зв'язку.
Приклад: СН 3 -СН = СН 2 (пропен) + Н 2 → СН 3 -СН 2 -СН 3 (пропан)
Гідрогалогенування- Реакція, що приєднує галогенводень.
Приклад: СН 2 = СН 2 (етен) + НСl → СН 3 -СН 2 -Сl (хлоретан)
Алкіни реагують з галогеноводородами (хлороводнем, бромоводнем) так само, як і алкени. Приєднання до хімічної реакції проходить у 2 стадії, і визначається правилом Марковникова:
При приєднанні протонних кислот та води до несиметричних алкенів та алкінів атом водню приєднується до найбільш гідрогенізованого атома вуглецю.
Механізм цієї хімічної реакції. Утворюється в 1-ій, швидкій стадії, p-комплекс у 2-ій повільній стадії поступово перетворюється на s-комплекс - карбокатіон. У 3-й стадії відбувається стабілізація карбокатіону – тобто взаємодія з аніоном брому:
І1, І2 – карбокатіони. П1, П2 – броміди.
Галогенування - Реакція, при якій приєднується галоген.Галогенуванням також називають всі процеси, в результаті яких органічні сполукивводяться атоми галогену. Це поняттявживається в " широкому значенніВідповідно до даного поняття, розрізняють такі хімічні реакції на основі галогенування: фторування, хлорування, бромування, йодування.Галогеновмісні органічні похідні вважаються найважливішими сполуками, які застосовуються як в органічному синтезі, так і як цільові продукти. Галогенпохідні вуглеводнів, вважаються вихідними продуктами в велику кількістьреакцій нуклеофільного заміщення. Що стосується практичного використаннясполук, що містять галоген, вони застосовуються у вигляді розчинників, наприклад хлоровмісні сполуки, холодильних агентів - хлорфторпохідні, фреони, пестицидів, фармацевтичних препаратів, пластифікаторів, мономерів для одержання пластмас.
Гідратація- Реакції приєднання молекули води по кратному зв'язку.Полімеризація – це особливий виглядреакції, при якій молекули речовини, що мають відносну невелику молекулярну масу, Приєднуються один до одного, згодом утворюючи молекули речовини з високою молекулярною масою.
НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК
З дисципліни «Загальна та неорганічна хімія»
Збірник лекцій з загальної та неорганічної хімії
Загальна та неорганічна хімія: навчальний посібник/ Автор Є.Н.Мозжухіна;
ДБПОУ "Курганський базовий медичний коледж". – Курган: КБМК, 2014. – 340 с.
Друкується за рішенням редакційно-видавничої ради ДАОУ ДПО «Інститут розвитку освіти та соціальних технологій»
Рецензент:Н.Є. Горшкова-кандидат біологічних наук, заступник директора з ІМР ДБПОУ «Курганський базовий медичний коледж»
Вступ. РОЗДІЛ 1. Теоретичні основихімії 8-157 1.1. Періодичний закон та періодична система елементом Д.І. Менделєєва. Теорія будови речовин. 1.2.Електронна будова атомів елементів. 1.3. Види хімічного зв'язку. 1..4 Будова речовин неорганічної природи 1 ..5 Класи неорганічних сполук. 1.5.1. Класифікація, склад, номенклатура оксидів, кислот, основ Способи одержання та їх хімічні властивості. 1.5.2 Класифікація, склад, номенклатура солей. Способи одержання та їх хімічні властивості 1.5.3. Амфотерність. Хімічні властивостіамфотерних йксидів та гідроксидів. Генетичний зв'язок між класами неорганічних сполук. 1..6 Комплексні з'єднання. 1..7 Розчини. 1.8. Теорія електролітичної дисоціації. 1.8.1. Електролітична дисоціація. Основні положення. ТЕД. Механізм дисоціації. 1.8.2. Іонні реакціїобміну. Гідроліз солей. 1.9. Хімічні реакції. 1.9.1. Класифікація хімічних реакцій. Хімічна рівновага та зміщення. 1.9.2. Окисно-відновлювальні реакції. Їхня електронна сутність. Класифікація та складання рівнянь ОВР. 1.9.3. Найважливіші окислювачі та відновники. ОВР за участю дихромату, перманганату калію та розведених кислот. 1.9.4 Методи розміщення коефіцієнтів в ОВР РОЗДІЛ 2. Хімія елементів та їх з'єднань. 2.1. Р-елементи. 2.1.1. Загальна характеристика елементів VII групиперіодичної системи. Галогени. Хлор, його фізичні та хімічні властивості. 2.1.2. Галогеніди. Біологічна рольгалогенів. 2.1.3. Халькоген. Загальна характеристика елементів VI групи ПС Д.І. Менделєєва. Сполуки кисню. 2.1.4. Найважливіші сполуки сірки. 2.1.5. Головна підгрупа V групи. Загальна характеристика. Будова атома, фізичні та хімічні властивості азоту. Найважливіші сполуки азоту. 2.1.6. Будова атома фосфору, його фізичні та хімічні властивості. Алотропія. Найважливіші сполуки фосфору. 2.1.7. Загальна характеристика елементів ІV групи головної підгрупи періодичної системи Д.І. Менделєєва. Вуглець та кремній. 2.1.8. Головна підгрупа ІІІ групиперіодичної системи Д.І. Менделєєва. Бір. Алюміній. 2.2. s – елементи. 2.2.1. Загальна характеристика металів ІІ групи головної підгрупи періодичної системи Д.І. Менделєєва. Лужноземельні метали. 2.2.2. Загальна характеристика елементів І групи головної підгрупи періодичної системи Д.І. Менделєєва. Лужні метали. 2.3. d-елементи. 2.3.1. Побічна підгрупа І групи. 2.3.2.. Побічна підгрупа ІІ групи. 2.3.3. Побічна підгрупа VI групи 2.3.4. Побічна підгрупа VII групи 2.3.5. Побічна підгрупа VIII групи Пояснювальна записка
на сучасному етапірозвитку суспільства першочерговим завданням є турбота про здоров'я. Лікування багатьох захворювань стало можливим завдяки досягненням хімії в галузі створення нових речовин та матеріалів.
Не маючи глибоких і різнобічних знань у галузі хімії, не знаючи значення позитивного або негативного впливухімічних факторів на навколишнє середовище, не зможеш бути грамотним медичним працівником. Студенти медичного коледжуповинні мати необхідний мінімумзнань з хімії.
Цей курс лекційного матеріалупризначений для студентів, які вивчають основи загальної та неорганічної хімії.
Метою даного курсу є вивчення положень неорганічної хімії, викладених на сучасному рівнізнань; розширення обсягу знань з урахуванням професійного спрямування. Важливим напрямомє створення міцної бази, на якій будується викладання інших хімічних спеціальних дисциплін(органічної та аналітичної хімії, фармакології, технології ліків)
Пропонований матеріал передбачає професійну орієнтаціюстудентів на зв'язок теоретичної неорганічної хімії зі спеціальними та медичними дисциплінами.
Основні завдання навчального курсуданої дисципліни полягає у засвоєнні фундаментальних засадзагальної хімії; у засвоєнні студентами змісту неорганічної хімії як науки, що пояснює зв'язок властивостей неорганічних сполук з їхньою будовою; у формуванні уявлень про неорганічну хімію як фундаментальну дисципліну, на якій базуються професійні знання.
Курс лекцій з дисципліни «Загальна та неорганічна хімія» побудований відповідно до вимог Державного освітнього стандарту(ФГОС-4) до мінімуму рівня підготовки випускників за спеціальністю 060301 «Фармація» та розроблений на основі навчального плануцієї спеціальності.
Курс лекцій включає два розділи;
1. Теоретичні засади хімії.
2. Хімія елементів та їх сполук: (р-елементи, s-елементи, d-елементи).
Виклад навчального матеріалупредставлено у розвитку: від найбільш простих понятьдо складних, цілісних, узагальнюючих.
У розділі «Теоретичні основи хімії» висвітлено такі питання:
1. Періодичний закон та Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва та теорія будови речовин.
2. Класи неорганічних речовин, взаємозв'язок між усіма класами неорганічних речовин
3. Комплексні сполуки, їх використання у якісному аналізі.
4. Розчини.
5. Теорія електролітичної дисоціації.
6. Хімічні реакції.
Під час вивчення розділу «Хімія елементів та його сполук» розглядаються питання:
1. Характеристика групи та підгрупи, в якій знаходиться даний елемент.
2. Характеристика елемента, з його становища у періодичної системі, з погляду теорії будови атома.
3. Фізичні властивості та поширення в природі.
4. Способи одержання.
5. Хімічні характеристики.
6. Найважливіші сполуки.
7. Біологічна роль елемента та його застосування в медицині.
Особливу увагуприділяється лікарським засобам неорганічної природи.
Внаслідок вивчення даної дисципліни студент повинен знати:
1. Періодичний закон та характеристику елементів періодичної системи Д.І. Менделєєва.
2. Основи теорії хімічних процесів.
3. Будова та реакційну здатність речовин неорганічної природи.
4. Класифікацію та номенклатуру неорганічних речовин.
5. Отримання та властивості неорганічних речовин.
6. Застосування у медицині.
1. Класифікувати неорганічні сполуки.
2. Складати назви з'єднань.
3. Встановлювати генетичний зв'язокміж неорганічними сполуками
4. З допомогою хімічних реакцій доводити хімічні властивості речовин неорганічної природи, зокрема лікарських.
Лекція №1
Тема: Введення.
1. Предмет та завдання хімії
2. Методи загальної та неорганічної хімії
3. Фундаментальні теоріїта закони хімії:
б) закон збереження маси та енергії;
в) періодичний закон;
г) теорія хімічної будови.
неорганічної хімії.1. Предмет та завдання хімії
Сучасна хіміяє однією з природничих наукі являє собою систему окремих дисциплін: загальної та неорганічної хімії, аналітичної хімії, органічної хімії, фізичної та колоїдної хімії, геохімії, космохімії тощо.
Хімія - наука, що вивчає процеси перетворення речовин, що супроводжуються зміною складу та структури, а також взаємні переходи між цими процесами та іншими формами руху матерії.
Таким чином, головним об'єктом хімії як науки є речовини та їх перетворення.
На сучасному етапі розвитку нашого суспільства турбота про здоров'я є завданням першорядної важливості. Лікування багатьох захворювань стало можливим завдяки досягненням хімії в галузі створення нових речовин та матеріалів: лікарських засобів, замінників крові, полімерів та полімерних матеріалів.
Не маючи глибоких і різнобічних знань у галузі хімії, не розуміючи значення позитивного чи негативного впливу різних хімічних факторів на здоров'я людини та навколишнє середовище, не можна стати грамотним медичним працівником.
Загальна хімія. Неорганічна хімія.
Неорганічна хімія - це наука елементів періодичної системи та утворених ними простих та складних речовин.
Неорганічна хімія невіддільна загальної хімії. Історично щодо хімічної взаємодіїелементів один з одним були сформульовані основні закони хімії, загальні закономірності перебігу хімічних реакцій, теорія хімічного зв'язку, вчення про розчини та багато іншого, що є предметом загальної хімії.
Таким чином, загальна хіміявивчає теоретичні уявленнята концепції, що становлять фундамент усієї системи хімічних знань.
Неорганічна хімія давно переступила стадію описової науки і в даний час переживає своє «друге народження» в результаті широкого залучення квантово-хімічних методів, зонної моделі енергетичного спектра електронів, відкриття валентно- хімічних сполук благородних газів, цілеспрямованого синтезу матеріалів з особливими фізичними та хімічними властивостями. На основі глибокого вивченнязалежності між хімічною будовою та властивостями вона успішно вирішує головне завдання- Створення нових неорганічних речовин із заданими властивостями.
2. Методи загальної та неорганічної хімії.
З експериментальних методівхімії найважливішим є метод хімічних реакцій. Хімічна реакція - перетворення одних речовин на інші шляхом зміни складу та хімічної будови. Хімічні реакції дозволяють досліджувати хімічні властивості речовин. За хімічними реакціями досліджуваної речовини можна побічно судити про її хімічну будову. Прямі методи встановлення хімічної будови здебільшого засновані на використанні фізичних явищ.
Також на основі хімічних реакцій здійснюється і неорганічний синтез, який за Останнім часомдосягнув великого успіху, особливо в отриманні особливо чистих сполук у вигляді монокристалів. Цьому сприяли застосування високих температурі тисків, глибокого вакууму, використання безконтейнерних методів очищення тощо.
При проведенні хімічних реакцій, а також при виділенні речовин із суміші в чистому вигляді важливу рольграють препаративні методи: осадження, кристалізація, фільтрування, сублімація, перегонка тощо. В даний час багато з цих класичних препаративних методів отримали подальший розвитокі є провідними у технології отримання особливо чистих речовин та монокристалів. Це методи спрямованої кристалізації, зонної перекристалізації, вакуумної сублімації, фракційної перегонки. Однією з особливостей сучасної неорганічної хімії є синтез і дослідження особливо чистих речовин на монокристалах.
Методи фізико-хімічного аналізу широко застосовуються щодо розчинів і сплавів, коли які утворюються у яких сполуки важко чи неможливо виділити у індивідуальному стані. Тоді досліджують Фізичні властивостісистем залежно від зміни складу. В результаті будують діаграму склад - властивості, аналіз який дозволяє робити висновок про характер хімічної взаємодії компонентів, утворення сполук та їх властивості.
Для пізнання сутності явища одних експериментальних методів недостатньо, тому Ломоносов говорив, що справжній хімік може бути теоретиком. Тільки через мислення, наукову абстракцію та узагальнення пізнаються закони природи, створюються гіпотези та теорії.
Теоретичне осмислення дослідного матеріалу та створення стрункої системи хімічних знань у сучасній загальній та неорганічній хімії базується на: 1) квантово-механічній теорії будови атомів та періодичній системі елементів Д.І. Менделєєва; 2) квантово-хімічної теорії хімічної будови та вчення про залежність властивостей речовини від її хімічної будови; 3) вчення про хімічній рівновазі, Заснована на поняттях хімічної термодинаміки.
3. Фундаментальні теорії та закони хімії.
До основних узагальнень хімії та природознавства належать атомно-молекулярна теорія, закон збереження маси та енергії,
Періодична система та теорія хімічної будови.
а) Атомно-молекулярна теорія.
Творець атомно-молекулярного вивчення та першовідкривач закону збереження маси речовин М.В. Ломоносов по праву вважається фундатором наукової хімії. Ломоносов чітко розрізняв два ступені в будові речовини: елементи (у нашому розумінні – атоми) та корпускули (молекули). Згідно з Ломоносовим, молекули простих речовин складаються з однакових атомів, а молекули складних речовин - з різних атомів. Загальне визнання атомно-молекулярна теорія отримала початку XIXстоліття після затвердження у хімії атомістики Дальтона. З того часу головним об'єктом дослідження хімії стали молекули.
б) Закон збереження маси та енергії.
У 1760 р. Ломоносов сформулював єдиний закон маси та енергії. Але на початку XX в. ці закони розглядалися незалежно друг від друга. Хімія переважно мала справу із законом збереження маси речовини (маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються в результаті реакції).
Наприклад: 2КСlO 3 = 2 КСl + 3O 2
Зліва: 2 атоми калію Праворуч: 2 атоми калію
2 атоми хлору 2 атоми хлору
6 атомів кисню 6 атомів кисню
Фізика мала справу із законом збереження енергії. У 1905 р. основоположник сучасної фізикиА. Ейнштейн показав, що між масою та енергією існує взаємозв'язок, що виражається рівнянням Е = mс 2 де Е - енергія, m - маса; с - швидкість світла у вакуумі.
в) періодичний закон.
Найважливіше завдання неорганічної хімії полягає у вивченні властивостей елементів, у виявленні загальних закономірностейїх хімічної взаємодії між собою. Найбільше наукове узагальнення у вирішенні цієї проблеми зробив Д.І. Менделєєв, який відкрив Періодичний закон та його графічне вираження - Періодичну систему. Тільки внаслідок цього відкриття стало можливим хімічне передбачення, передбачення нових фактів. Тому Менделєєв є фундатором сучасної хімії.
Періодичний закон Менделєєва є основою природною
систематики хімічних елементів Хімічний елемент – сукупність
атомів із однаковим зарядом ядра. Закономірності зміни властивостей
Хімічні елементи визначаються періодичним законом. Вчення про
будову атомів пояснило фізичний сенсперіодичного закону.
Виявилося, що періодичність зміни властивостей елементів та їх сполук
залежить від подібної структури електронної, що періодично повторюється
оболонки їх атомів Хімічні та деякі фізичні властивості залежать від
структури електронної оболонки, особливо її зовнішніх верств. Тому
Періодичний закон є науковою основоювивчення найважливіших властивостей елементів та їх сполук: кислотно-основних, окисно-відновних, каталітичних, комплексоутворювальних, напівпровідникових, металохімічних, кристалохімічних, радіохімічних тощо.Періодична система також відіграла колосальну роль у навчанні про природну та штучну радіоактивність, звільнення внутрішньоядерної енергії.
Періодичний закон та Періодична система безперервно розвиваються та уточнюються. Доказом цього є сучасне формулюванняПеріодичного закону: властивості елементів, а також форми та властивості їх сполук знаходяться в періодичної залежностівід величини заряду ядра атомів. Таким чином, позитивний заряд ядра, а не атомна маса виявився більш точним аргументом, від якого залежать властивості елементів та їх сполук.
г) Теорія хімічної будови.
Фундаментальне завдання хімії - вивчення залежності між хімічною будовою речовини та її властивостями. Властивості речовини є функцією її хімічної будови. До AM. Бутлерова вважали, що властивості речовини визначаються його якісним та кількісним складом. Він уперше сформулював основне становище своєї теорії хімічної будови. Таким чином: хімічна натура складної часткивизначається натурою елементарних складових частинок, кількістю їх та хімічною будовою. У перекладі на сучасна моваце означає, що властивості молекули визначаються природою складових її атомів, їх кількістю та хімічною будовою молекули. Спочатку теорія хімічної будови належала до хімічних сполук, що мають молекулярну структуру. В даний час теорія, створена Бутлеровим, вважається загальнохімічною теорією будови хімічних сполук та залежності їх властивостей від хімічної будови. Ця теорія - продовження та розвиток атомно-молекулярного вчення Ломоносова.
4. Роль вітчизняних та зарубіжних вчених у розвитку спільної та
неорганічної хімії.
п/п Вчені Дати життя Найважливіші роботита відкриття в галузі хімії 1. Авогадро Амедо (Італія) 1776-1856 Закон Авогадро 1 2. Арреніус Сванте (Швеція) 1859-1927 Теорія електролітичної дисоціації 3. Бекет Н.М. (Росія) 1827-1911 Ряд активності металів. Основи алюмотермії. 4. Бертолле Клод Луї (Франція) 1748-1822 Умови перебігу хімічних реакцій. Дослідження газів. Бертолетова сіль. 5. Берцеліус Єне Якоб (Швеція) 1779-1848 Визначення атомних вагелементів. Вступ літерних позначеньхімічних елементів. 6. Бойль Роберт (Англія) 1627-1691 Встановлення поняття про хімічний елемент. Залежність об'ємів газів від тиску. 7. Бор Нільс (Данія) 1887-1962 Теорія будови атома. 1 8. Вант Гофф Якоб Гендрік (Голландія) 1852-1911 Дослідження розчинів; один із засновників фізичної хіміїта стереохімії. 9. Гей-Люссак Жозеф (Франція) 1778-1850 Газові закониГей-Люссак. Дослідження безкисневих кислот; технологія сірчаної кислоти. 10. Гесс Герман Іванов (Росія) 1802-1850 Відкриття основного закону термохімії Розробка російської хімічної номенклатури. Аналіз мінералів. 11. Дальтон Джон (Англія) 1766-1844 Закон кратних стосунків. Введення хімічних знаків та формул. Обґрунтування атомної теорії. 12. Кюрі-Склодівська Марія (Франція, батьківщина Польща) 1867-1934 Відкриття полонію та радію; вивчення властивостей радіоактивних речовин. Виділення металевого радію. 13. Лавуазьє Антуан Лоран (Франція) 1743-1794 Заснування наукової хімії; встановлення кисневої теорії горіння, природи води. Створення підручника хімії з урахуванням нових поглядів. 14. Ле Шательє Лун Анрі (Франція) 1850-1936 Загальний законусунення рівноваги в залежності від зовнішніх умов(Принцип Ле-Шательє) 15. Ломоносов Михайло Васильович 1741-1765 Закон збереження маси речовин. Застосування кількісних методіву хімії; розвиток основних положень кінетичної теоріїгазів. Заснування першої російської хімічної лабораторії. Складання посібника з металургії та гірничій справі. Створення мозаїчного виробництва. 16. Менделєєв Дмитро Іванович (Росія) 1834-1907 Періодичний закон та періодична система хімічних елементів (1869 р.). Гідратна теорія розчинів. "Основи хімії". Дослідження газів, відкриття критичної температурита ін. 17. Прістлі Джозеф (Англія) 1733-1804 Відкриття та дослідження кисню, хлористого водню, Аміаку, окису вуглецю, окису азоту та ін газів. 18. Резерфорд Ернест (Англія) 1871-1937 Планетарна теорія будови атома. Доказ мимовільного радіоактивного розпадуз виділенням альфа-, бета-, гама-променів. 19. Якобі Борис Семенович (Росія) 1801-1874 Відкриття гальванопластики та впровадження її у практику друкарської та монетної справи. 20. Та інші Запитання для самоконтролю:
1. Основні завдання загальної та неорганічної хімії.
2. Методи хімічних реакцій.
3. Препаративні методи.
4. Методи фізико-хімічного аналізу.
5. Основні закони.
6. Основні теорії.
Лекція №2
Тема: «Будова атома та періодичний закон Д.І. Менделєєва»
План
1. Будова атома та ізотопи.
2. Квантові числа. Принцип Паулі
3. Періодична система хімічних елементів у світлі теорії будови атома.
4. Залежність властивостей елементів від будови їх атомів.
Періодичний закон Д.І. Менделєєва розкрив взаємний зв'язок хімічних елементів. Вивчення періодичного законупоставило низку питань:
1. У чому причина подібності та відмінності елементів?
2. Чим пояснюється періодична зміна властивостей елементів?
3. Чому сусідні елементи одного періоду значно відрізняються за властивостями, хоча їх атомні маси відрізняються на невелику величину, і навпаки, у підгрупах різниця в атомних масах сусідніх елементів більша, а подібні властивості?
4. Чому розташування елементів у порядку зростання атомних мас порушується елементами аргон та калій; кобальт та нікель; телур та йод?
Більшість учених визнавали реальне існуванняатомів, але дотримувалися метафізичних поглядів (атом найдрібніша неподільна часткаречовини).
У наприкінці XIXбуло встановлено складну будову атома та можливість перетворення при певних умоводних атомів до інших. Першими виявленими в атомі частинками були електрони.
Було відомо, що при сильному розжарюванні та при освітленні УФО з поверхні металів негативне електронне та метали заряджаються позитивно. У з'ясуванні природи цієї електрики велике значеннямали роботи російського вченого А.Г. Столетова та англійського вченого У. Крукса. У 1879 р. Крукс досліджував явища електронних променів у магнітному та електричному поляхпід дією електричного струму високої напруги. Властивість катодних променів приводити в рух тіла і відчувати відхилення в магнітному і електричному полях дало змогу дійти невтішного висновку, що це матеріальні частинки, що несуть найменший негативний заряд.
У 1897 р. Дж. Томсон (Англія) досліджував ці частинки та назвав їх електронами. Оскільки електрони можуть бути отримані незалежно від речовини, з якої складаються електроди, це доводить, що електрони входять до складу атомів будь-якого елемента.
У 1896 р. А. Беккерель (Франція) відкрив явище радіоактивності. Він виявив, що з'єднання урану мають здатність випускати невидимі промені, що діють на фотографічну пластинку, загорнуту в чорний папір.
У 1898 р., продовжуючи дослідження Беккереля, М. Кюрі-Складовська та П. Кюрі відкрили в уранової рудидва нових елементи – радій і полоній, що мають дуже велику активність випромінювання.
радіоактивний елемент
Властивість атомів різних елементівмимоволі перетворюватися на атоми інших елементів, що супроводжується випромінюванням альфа-, бета- і гама – променів, не видимих неозброєним оком, називається радіоактивністю.
Отже, явище радіоактивності є прямим доказом складної будовиатомів.
Електрони є складовоюатоми всіх елементів. Але електрони заряджені негативно, а атом загалом електронейтральний, то, очевидно, всередині атома знаходиться позитивно заряджена частина, яка своїм зарядом компенсує негативний заряд електронів.
Експериментальні дані про наявність позитивно зарядженого ядра та його розташування в атомі були отримані в 1911 р. Е. Резерфордом (Англія), який запропонував планетарну модельбудови атома. Згідно з цією моделлю атом складається з позитивно зарядженого ядра, дуже малого за розмірами. У ядрі зосереджено майже всю масу атома. Атом в цілому електронейтральний, отже, сумарний заряд електронів має бути дорівнює зарядуядра.
Дослідження Г. Мозлі (Англія, 1913) показали, що позитивний заряд атома чисельно дорівнює порядковому номеруелемента у періодичній системі Д.І. Менделєєва.
Отже, порядковий номер елемента вказує число позитивних зарядів ядра атома, а також число електронів, що рухаються в полі ядра. У цьому полягає фізичне значення порядкового номера елемента.
Згідно з ядерною моделлю, найбільш просто влаштований атом водню: ядро несе один елементарний позитивний заряд і масу, близьку до одиниці. Воно називається протоном (найпростіший).
У 1932 р. фізик Д.М. Чедвік (Англія) встановив, що промені, що випускаються при бомбардуванні атома альфа-частинками, мають величезну проникливу здатність і являють собою потік електронейтральних частинок - нейтронів.
На підставі вивчення ядерних реакційД.Д. Іваненко (фізик, СРСР, 1932 р.) і одночасно В.Гейзенберг (Німеччина) сформулювали протонно-нейтронну теорію будови ядер атомів, згідно з якою ядра атомів складаються з позитивно заряджених частинок-протонів та нейтральних частинок-нейтронів (1 Р) - протон має відносну масу 1 та відносний заряд + 1. 1
(1 n) – нейтрон має відносну масу 1 та заряд 0.
Таким чином, позитивний заряд ядра визначається числом протонів у ньому і дорівнює порядковому номеру елемента ПС; масове число - А (відносна маса ядра) дорівнює сумі протонів (Z) нейтронів (N):
A = Z + N; N = A-Z
Ізотопи
Атоми одного елемента, що мають однаковий зарядядра та різне масове число – ізотопи. В ізотопів одного елемента однакове числопротонів, але різне числонейтронів.
Ізотопи водню:
1 Н 2 Н 3 Н 3 – масове число
1 - заряд ядра
протий дейтерій тритій
Z = 1 Z = 1 Z = 1
N = 0 N = 1 N = 2
1протон 1 протон 1 протон
0 нейтронів 1 нейтрон 2 нейтрони
Ізотопи одного елемента мають однакові хімічні властивості та позначаються одним хімічний символ, займають одне місце у П.С. Оскільки маса атома практично дорівнює масі ядра (маса електронів дуже мала), то кожен ізотоп елемента характеризується, як і ядро, масовим числом, а елемент атомною масою. Атомна маса елемента – це середнє арифметичне між масовими числами ізотопів елемента з урахуванням відсоткового вмісту кожного ізотопу у природі.
Запропонована Резерфордом ядерна теоріябудови атома набула широкого поширення, але надалі дослідники натрапили на низку важливих проблем. Згідно з класичною електродинамікою електрон повинен випромінювати енергію і рухатися не по колу, а по спіралеподібній кривій і в результаті впасти на ядро.
У 20-х роках XX ст. вчені встановили, що електрон має подвійну природу, має властивості хвилі та частки.
Маса електрона дорівнює 1 ___ маси водню, відносний заряд
дорівнює (-1). Число електронів в атомі дорівнює порядковому номеру елемента. Електрон рухається по всьому об'єму атома, утворюючи електронну хмару з нерівномірною щільністю негативного заряду.
Уявлення про подвійну природу електрона призвело до створення квантово-механічної теорії будови атома (1913, датський вчений Н. Бор). Головна теза квантової механіки – мікрочастинки мають хвильову природу, А хвилі - властивості частинок. Квантова механікарозглядає ймовірність знаходження електрона у просторі навколо ядра. Область найбільш можливого знаходження електрона в атомі (≈ 90%) називається атомною орбіталлю.
Кожен електрон в атомі займає певну орбіталь і утворює електронну хмару, яка є сукупністю різних положень електрона, що швидко рухається.
Хімічні властивості елементів визначаються будовою електронних оболонок їх атомів.
Подібна інформація.
