Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Список теоретических вопросов к экзамену

Вопрос 1) Св-ва волновой функ. Понятие об уравнении Шредингера. Квантовые числа как характеристики состояния электрона в атоме. Напишите значения квантовых чисел для каждого из d-электорнов атома … в основном состоянии.

Законы движения микрочастиц в квантовой механике выражают волновым уравнением Шредингера. Как и законы Ньютона, это уравнение невозможно вывести из каких-либо более фундаментальных положений. Оно было получено Шредингером на основании анализа аналогии между закономерностями классической механики и оптики.

Уравнение Шредингера явл. дифференциальным уравнением в частных производных. Для стационарного состояния одной частицы массой m оно имеет вид:

где: h – постоянная Планка; Ψ – переменная величина; U – потенциальная энергия частицы; Е – полная энергия частицы; x, y, z – координаты.

Часто уравнение Шредингера записывают в компактной форме: , где - оператор Гамильтона (гамильтониан), обозначает все те математические действия, которые производят в левой части над величиной Ψ.

Переменная Ψ наз. волновой функцией. Её Ψ² имеет определенный физ. смысл: Ψ².dv = вероятности рассматриваемой частицы в элементе объёма dv. Величина Ψ² наз. плотностью вероятности, или электронной вероятности.

Ψ должна быть конечной, непрерывной, однозначной, и обращаться в нуль в тех местах пространства, где частица не может находиться.

Ψ – функция зависит не только от трех координат, но и от трех целочисленных параметров, названных квантовыми числами. Их обозначение n, l и m_l.

n – главное квантовое число в значительной степени определяет значение энергии электрона в атоме и размеры электронного облака. Оно принимает значения от +1→+∞. С ростом n возрастают размеры электронного облака и энергия электронов. Кроме цифрового обозначения n используется и буквенная индексация: n =1↔K, n =2↔L, n =3↔M, n =4↔N, ….

l – орбитальное (побочное) кв. число, характеризует энергию электрона внутри слоя и определяет форму электронного облака. Оно принимает значения от 0→+(n−1). На практике l чаще обозначается буквами: l =0↔s, l =1↔p, l =2↔d, l =3↔f, l =4↔g, …, l =n−1.

m_l − магнитное кв. число, определяет ориентацию орбитали в пространстве. Орбиталь же образуется совокупностью электронов с одним и тем же значением магнитного квантового числа, её традиционно обозначают □. При данном значении l, m_l принимает значения: 0, ±1→± l. Общее число значений m_l: (2l+1).

У электрона есть и 4-ая кв. характеристика – спинное кв. число m _s, отражающее 4-ую координату нашего мира – время. m _s принимает (в единицах атомного мира) два значения: . Договоримся считать и будем обозначать электроны с ↑, ↓.

Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором 4-х квантовых чисел.

Правило Хунда: суммарный спин электронов оболочки должен быть макссиммальным.

Вопрос 2) Св-ва волновой функ. Понятие об уравнении Шредингера. Что такое узловые поверхности? Охарактеризуйте квантовыми числами следующее состояние электронов (в основном состоянии): ….

Узловой поверхностей орбитали наз. геометрическое место точек, где волновая функ. (). Узловые поверхности могут быть сферическими, плоскими и коническими. По определению каждая орбиталь имеет сферическую узловую поверхность с бесконечным радиусом. Главное кв. число равно общему числу узловых поверхностей данной орбитали.

Вопрос 3) Дайте опр. следующим понятиям: электронный слой, электронная оболочка, электронное облако, электронная орбиталь, узловая поверхность. Сколько максимально электронов может быть в …-слое, на … - оболочке?

Электронный слой (уровень) – совокупность электронов с одним и тем же значением главного кв. числа n. Максимальное число е в слое n: 2n².

n=1: 1-ый слой или К-слой; n=2: 2-ой слой или L-слой; n =3: 3-ий слой или M-слой; и т.д

Электронная оболочка – совокупность эл-нов с одним и тем же значением побочного кв. числа l. Мак. число е в оболочке l: 2(2l+1). (2- число значений спинов).

l = 0 s-оболочка; l = 1 p-оболочка; l = 2 d-оболочка; l = 3 f-оболочка; l = 4 g-оболочка.

Электронная орбиталь – совокупность эл-нов с одним и тем же значением магнитного кв. числа m_l, её обозначают □. При данном значении l, магнитное кв. число принимает значения: . Общее число значений составляет (2l+1).

Узловой поверхностей орбитали наз. геометрическое место течек, где волновая функ. (). Узловые поверхности могут быть сферическими, плоскими и коническими. По определению каждая орбиталь имеет сферическую узловую поверхность с бесконечным радиусом. Главное кв. число равно общему числу узловых поверхностей данной орбитали.

Вопрос 4) Принцип Паули и правило Хунда. Сколько максимально электронов может быть в электронном слое, электронной оболочке, на орбитали? Какую форму имеют s-, p-, d- орбитали?

Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором 4-х квантовых чисел.

Правило Хунда: суммарный спин электронов оболочки должен быть макссиммальным.

Максимальное число е в оболочке l: 2(2l+1).

Максимальное число е в слое n: 2n².

Максимальное число на орбитали: 2е.

Формы s-, p-, d- орбиталей:

Вопрос 5) Энергия электрона в многоэлектронном атоме. Энергический ряд атомных орбиталей. Напишите электронные формулы атомов …, и иона …. Какие степени окисления может иметь … в соединениях?

Энергия электрона в атоме водорода (теория Бора) определяется единственным (главным) квантовым числом, а в многоэлектронном атоме – главным и орбитальным квантовыми числами. В целом энергия электрона возрастает по мере роста суммы названных квантовых чисел при доминирующем значении квантового числа. При одинаковой сумме энергия состояния с меньшим значением гл. кв. числа ниже. В соответствии с этими правилами энергетический ряд атомных орбиталей выглядит следующим образом:

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p и т.д.

Вопрос 6) Современная формулировка периодического закона. Энергия ионизации и сродство к электрону, закономерности в их изменении по периодам и группам периодической системы.

Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими соединений, находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.

Энергия ионизации - представляет собой наименьшую энергию, необходимую для удаления электрона от свободного атома в его низшем энергетическом (основном) состоянии на бесконечность.

В целом в периоде в соответствии с тенденцией изменения атомных радиусов и увеличением притяжения электронов к ядру должна возрастать. Однако этот рост неравномерен.

Энергия, выделяющаяся при добавлении электрона к нейтральному атому, переходящему при этом в отрицательный однозарядный ион, наз. сродством к электрону. Сродство к двум или более электронам отрицательно. Наиболее часто энергию ионизации и сродство к электрону выражают в электроновольтах (эВ). 1 эВ = 1,60.10^-19 Дж = 1,6.10^-12 эрг.

Факторы, определяющие энергию ионизации (энтальпию ионизации):

1) эффект экранирования заряда ядра глубинными оболочками и слоями – уменьшение энергии ионизации атомов в подгруппе.

2) эффект проникновения внешних электронов к ядру. Согласно квантовой механике вероятность нахождения электрона в других слоях кроме «своего» не равна нулю. Этот эффект ведет к упрочнению связи электрона с ядром, т.е. к росту энергии ионизации, (самые проникающие s-электроны, менее – p и еще менее –d).

3) отталкивание электронов одного слоя, особенно находящихся на одной орбитали – уменьшение энергии ионизации.

Закономерности в их изменении по периодам и группам периодической системы:

Вопрос 7) Атомные и ионные радиусы, как их определяют? Как изменяются радиусы в радах: …

Поскольку квантовая механика запрещает точное определение координат частицы, понятия «радиус атома», «радиус иона» условны. Атомные радиусы подразделяют на радиусы атомов металлов, ковалентные радиусы атомов металлов и радиусы атомов благородных газов. Их определяют как половину расстояния между слоями атомов в кристаллая соответствующих простых в-в. рентгенографическим или нейтронографичским методами.

В общем случае радиус атома зависит не только от природы атомов, но и от характера химической связи между ними, агрегатного состояния, температуры и ряда других факторов. Это обстоятельство лишний раз указывает на относительность понятия «радиус атома». Атомы не являются несжижаемыми, неподвижно застывшими шариками, они всегда принимают участие во вращательном и колебательном движении.

Радиусы атомов благородных газов значительно больше радиусов атомов неметаллов соответствующих периодов, поскольку в кристаллах благородных газов межатомное взаимодействие очень слабое.

Шкала ионных радиусов, понятно, не может быть основана на тех же принципах, что шкала атомных радиусов (ни одна хар-ка индивидуального иона не может быть объективно определена). Современная шкала ионных радиусов основана на допущении, что границей между ионами является точка минимума электронной плотности на линии, соединяющей центры ионов.

Вопрос 8) Атомные и ионные радиусы, как их определяют? Основные закономерности их изменения по периодам и группам периодической системы.

Периодический закон ведёт к след. закономерностям в изменении атомных и ионных радиусов:

1) в периодах слева направо в целом радиус атома уменьшается, затем в конце резко возрастает у атома благородного газа.

2) в подгруппах сверху вниз происходит рост радиуса атома: более значительный в главных подгруппах и менее значительный – в побочных.

3) радиус катиона меньше радиуса атома и уменьшается с ростом заряда катиона.

4) радиус аниона больше радиуса атома.

5) в периодах радиусы ионов d-элементов одинакового заряда плавно уменьшаются, это так называемое d-сжатие.

6) аналогичное явление отмечается и для f-элементов.

7) Радиусы однотипных ионов (имеющих сходную электронную «макушку») в подгруппах плавно возрастают.

8) Если различные ионы имеют одинаковое число электронов (изоэлектронные), то размер таких ионов будет определяться зарядом ядра иона. Наименьшим будет ион с большим зарядом ядра. Радиус изоэлектронных ионов уменьшается с ростом заряда иона.

Вопрос 9) Относительная сила кислот и оснований (схема Косселя) на примерах ….

Сила кислородных кислот будет возрастать с увеличением степени окисления атома элемента и уменьшается радиуса его иона. У оснований наоборот.

Сила бескислородных кислот возрастает с уменьшением степени окисления атома элемента и увеличением радиуса его иона. Сила бескислородных кислот в растворе будет возрастать в подгруппе, т.к при одинаковой степени окисления атома элемента увеличивается радиус его иона.

Более сильным электролитам из двух считается тот, у которого при одинаковой молярной концентрации больше степень диссоциации.

Вопрос 10) Основные положения метода валентных связей при описании химической связи. Валентные возможности атомов ….

Основные положения метода валентных связей:

1) Образуют химическую связь два электрона с противоположными спинами; происходит перекрывание Ψ-функций и повышение электр. плотности между ядрами;

2) связь локализована в направлении максимального перекрывания Ψ-функций электронов;

3) чем сильнее перекрывание, тем прочнее связь;

4) валентность атома численно равна количеству неспаренных электронов на внешнем слое в основном состоянии или могут быть в возбужденном состоянии.

Вопрос 11) Донорно – акцепторный механизм образования ковалентной связи на примерах молекул …, и ионов ….

Образование химической связи возможно и за счет пары электронов, принадлежавших до образования связи одному из атомов. Такую связь называют донорно-акцепторной.

Первоначало атом А имеет пару е, а атом В – свободную орбиталь. Атом А отдаёт один е атому В, первый становится катионом с неспаренным е, а второй – анионом с неспареннм е. Далее эти частицы традиционным способом образуют полярную ковалентную связь.

Вопрос 12) Гибридизация атомных орбиталей при описании химической связи. Варианты гибридизации с участием s-, p- и d- орбиталей. Какие из приведенных молекул линейные: …?

Несколько разных, но не сильно отличающихся по энергии орбиталей заменяются таким же числом одинаковых по энергии, а значит и симметрично расположенных в пространстве орбиталей.

Как видно, гибридная орбиталь более вытянута в сторону связи, следовательно перекрывание будет более сильным, а связь более прочной по сравнению со связью, образуемой негибридной орбиталью.

sp – линейная 180⁰.

sp²–правильный треугольник 120⁰.

sp³ – тетраэдр 109⁰28’.

dsp² – расположение партнеров по вершинам квадрата относительно центрального атома (характерно для комплексных соединений).

dsp³– прав. тригональная пирамида.

d²sp³ – октаэдр.

Квантово-химические расчеты показывают, что более двух d-орбиталей использовать в гибридной комбинации невыгодно. Поэтому для описания семи и восьми одинаковых связей (например, в комплексах) привлекают в гибридные комбинации f-орбитали: d²sp³f и d²sp³f².

Гибридизация выгодна при n=2, эффективна в большинстве случаев при n=3, малоэффективна при n=4,5,6,7.

В гибридную комбинацию практически всегда включают свободные (неподеленные) электронные пары, имеющиеся у атома, в отношении связей которого применяются гибридные представления. Таким образом, для нахождения типа гибридизации орбиталей атома следует просуммировать число его партнеров по химической связи и число свободных электронных пар (у воды 2+2 и sp³– уголковая, угол 109⁰28’).

Вопрос 13) Гибридизация атомных орбиталей при описании химической связи. Варианты гибридизации с участием s-, p- и d- орбиталей. Какие из преведенных молекул плоские: …?

Вопрос 14) Гибридизация атомных орбиталей при описании химической связи. Изобратите схемы перекрывания атомных орбиталей при образования связей в молекулах: …

Вопрос 15) Образование кратных связей. δ- и π- связи, их особенности. Изобратите схемы перекрывания атомных орбиталей при образования связей в молекулах: …

Основные положения метода валентных связей:

1) связь дают два электрона с противоположными спинами; происходит перекрывание Ψ - функций и повышение электр. плотности между ядрами;

2) связь сосредоточена в направлении максимального перекрывания Ψ - функций электронов;

3) валентность атома численно равна количеству неспаренных электронов на внешнем слое в основном состоянии или кол-ву неспаренных электронов, которые могут быть в возбужденном состоянии;

4) чем сильнее перекрывание, тем прочнее связь.

По характеру перекрывания орбиталей обычно выделяют σ - и π - связи. Связи, образованные электронными орбиталями, имеющими максимум зоны перекрывания на линии, соединяющей ядра, называются σ - связями.

Связи, образованные электронными орбиталями, дающими максимумы перекрывания по обе стороны от линии, соединяющей ядра, называются π - связями.
В подавляющем большинстве случаев π - связи менее прочные, чем σ - связи. В кратной связи только одна связь σ - типа, все остальные (одна или две) относятся к π - связям.

Вопрос 16) Процедура наложения валентных схем в методе валентных связей для объяснения дробной кратности связи на примерах молекул … и иона …

Классический метод ВС не способен объяснить дробный характер связи, а многие частицы характеризуются именно такими связями. Был предложен оригинальный подход. Реальное распределение связей в частице представляется результатом наложения двух схем с различной кратностью связей. Например, полуторная = наложение однократной связи и двойной.

В молекуле N₂O характеристики связи между атомами азота соответствуют кратности 2,5 ((3+2)/2); а связь между атомами азота и кислорода примерно полуторная ((1+2)/2). Подобного распределения связей можно добиться наложением двух валентных схем:

N≡N⁺-O^- ↔ N^- =N⁺=O

N≡N→O ↔ N←N=O

Что приводит к след. распределению связей: N=N-O. Для нитратного аниона:

O^--N⁺ ↔O=N⁺ ↔O^--N⁺ или O^--N ↔O=N ↔O←N

В результате приходим к выводу, что все связи одинаковые, анион имеет форму правильного треугольника, кратность связи азот-кислород равна 4/3.

HN₃: H-N=N⁺=N^-↔H-N^--N⁺≡N или H-N=N=N↔H-N^←N≡N, H-N-N=N

Вопрос 17) Модель отталкивания локализованных электронных пар (метод Гиллеспи). Основные положения на примере молекул ….

Простым и удобным методом предсказания геометрии молекул является модель отталкивания локализованных электронных пар или метод Гиллеспи, имеющий в своей основе метод ВС. Исходными данными для указанного метода являются число связанных с центральным атомом других атомов, валентные возможности всех связанных атомов, количество электронов на внешнем слое центрального атома.
Основные положения:

1) Каждая электронная пара, как образующая связь, так и неподеленная, занимает определенное место в пространстве (локализованная электр. пара). Облако двойной и тройной связи рассматривается как единое. Разумеется, электронные пары (эл. облака) отталкиваются.

2) В зависимости от числа локализованных электронных пар они располагаются в пространстве след образом:

2 – линейная конфигурация

3 – правильный треугольник

4 – тетраэдр

5 – правильная тригональная бипирамида

6 – октаэдр

7 – октаэдр с искажением или правильная пентагональная пирамида.

Процедура работы: центральный атом – А (самый многовалентный атом), связанный с ним другой атом – В, неподеленная электронная пара – Е; общее число партнеров центрального тома по хим. связи – n; а число неподеленных эл. пар у него – m. AB_nE_m. Возможные дополнения:

а) облако двойной связи занимает в пространстве большее место, чем облако однократной связи.

б) облако тройной связи занимает в пространстве большее место, чем облако двойной связи и тем более, чем облако однократной связи.

в) в случае полярной ковалентной связи электронное облако сконцентрировано в большей степени возле более электроотрицательного атома.

г) облако неподеленной электронной пары занимает в пространстве большее место, чем облако однократной.

д) все электроны, образующ. хим. связи, считаются равноценными независимо от их вида (s,p,d,f).

е) атомный состав (ядро, внутр. оболочка) не оказывает влияния на расположение валентных электронов.

ж) эл. пары располагаются в пространстве таким образом, чтобы отталкивание между ними было минимальным.

з) строение молекулы определяется в пространстве связывающих электронных пар.
Вопрос 18) Эффективные заряды атомов в молекулах. Дипольный момент связи, дипольный момент молекул. Дипольный момент молекулы и её строение на примерах ….

Связь, образованная электронами, принадлежащими обоим атомам, называется ковалентной. Ковалентная неполярная возможна лишь между одинаковыми атомами.

А В: А⁺ ↔ В^- (электростатическое притяжение). Это ионная связь. Строго говоря, соединения с чисто ионной связью нет. Самый частый тип связи – полярная ковалентная. В этом случае общая электронная пара смещена к одному из атомов в соответствии с их электроотрицательностью. ЭО – это суммарная хар-ка способности атома отдавать и присоединять электроны. ЭО сами по себе не очень важны, важны ΔЭО. Чем больше ΔЭО, тем полярнее (ионнее) связь.

Смещение электронной плотности при образовании полярной ков. связи можно учесть, приписав атомам эффективные заряды в единицах заряда электрона (δ,+δ, -δ). Это условные величины, т.к. электрон нельзя “разделить” между атомами. Эффективные заряды определяют экспериментально и они позволяют представить полярную ковалентную связь комбинацией “чисто” ковалентной и “чисто” ионной связей.

Если связь “чисто” ковалентная, то δ=0, если ионная, то δ = ±1 (однократная), δ=±2 (двухкратная связь) и т.п.

А для полярной ковалентной связи – промежуточные значения.
пример Н+0,2∙∙∙Cl-0,2 0,8*0+0,2*1 (80% ковалентной связи и 20% ионной). Так даже у CsF δ= ±0,99, значит «чисто» ионных соединений нет!

Дипольный момент связи (μ) А∙∙∙В равен произведению эффективного заряда на расстояние между ядрами атомов: μ=δ∙d. Дипольный момент молекулы равен векторной сумме дипольных моментов связей с учетом неподеленных электронных пар. Единица μ – один Дебай (1Д), 1Д=3,3∙10-30Кл*м.

Обычно μ трудно предсказать, т.к. δ и d изменяются противоположно. Например: HF; HCl; HBr: падение δ (μ падает); CsF; CsCl; CsBr: рост d (μ растет).

Что важно – чем симметричнее молекула, тем меньше ее μ, например симметричные молекулы (CO₂; BCl₃; CCl₄; PCl₅; SF₆) неполярны и имеют μ=0.

Вопрос 19) Основные положения метода молекулярных орбиталей (МО ЛКАО). Объясните парамагнитные св-ва … и найдите кратность связи в … и …

Основные положения метода МО:

1) При соединении двух атомов в молекулу возможны два состояния – две МО: с более низкой энергией (Е_связ) и более высокой энергией (Е_разр). Переход электрона на первую орбиталь ведёт к образованию связи, а на вторую – не даёт. Если атомная орбиталь “переселяется” в молекулу без изменений энергии, она наз. несвязывающей.

2) Метод МО учитывает вклад в хим. связь отдельных е.

3) В первом приближении один электрон на разрыхляющей орбитали сводит на нет действие одного связывающего электрона. Отсюда кратность связи равна полуразности числа связывающих и разрыхляющих электронов.

Вопрос 20) Основные положения метода валентных связей при описании химической связи в комплексных соединениях. Рассмотрите на примерах … и …

Согласно представлениям метода ВС хим. связь в компл. соед. носит донор-акцепторный характер. Свободные пары е, которыми обладают лиганды, заполняют пустые орбитали центрального иона. Эти орбитали объединяют в гибридные комбинации в зависимости от координационного числа (к.ч).

Компл. соед. с к.ч., равным двум, описываются с позиции sp-гибридизации.

Компл. соед. с к.ч., равным трём, обычно описываются исходя из sp²-гибрид.

Компл. соед. с к.ч., равным четырём, возможны два варианта. Е_св – энергия образования связи; Е_пары – энергия образования электронной пары из неспаренных е. Если Е_св < Е_пары, то спиновое состояние центрального иона в компл. останется тем же, связь в компл. анионе характеризует sp³-гибрид., компл. ион имеет тетраэдрическое строение и характеризуется высоким спином. Если Е_св > Е_пары, то происходит обр. пары, хим. связь в этом компл. описываем с позиций dsp²-гибрид, квадратное строение и характеризуется низким спином.

Компл. соед. с к.ч., равным пяти: dsp³-гибрид.

Компл. соед. с к.ч., равным шести: ….

Вопрос 21) Основные положения теории кристаллического поля при описании химической связи в комплексных соединениях. Рассмотрите на примерах … и …

Соединения, образованные из двух или более простых соединений, каждое из которых может существовать независимо, называют комплексными соединениями.
Центральный ион (атом) в комплексном соединении наз. комплексообразователем. (ион d– или f–элемента, реже p- или s–элемента). Непосредственно окружающие к/о ионы или молекулы, называемые лигандами, образуют вместе с к/о внутреннюю (координационную) сферу (выделяется [ ]). Ионы (молекулы) за пределами внутренней сферы образуют внешнюю сферу компл. соединения. Общее число лигандов во внутр. сфере называется координационным числом.

Поскольку комплексообразователем является в большинстве случаев катион металла, а лигандами – анионы или сильно полярные молекулы, то электростатическое взаимодействие вносит существенный вклад в энергетику комплексообразования. Именно на этом акцентирует внимание теория кристаллического поля (ТКП). Её название отражает тот факт, что электростатическое взаимодействие характерно в первую очередь для кристаллов ионных соединений. Основные положения:

1. связь между к/о и лигандами рассматривается как электростатическая.

2. Лиганды считаются точечными ионами или точечными диполями, их электронное строение игнорируется.

3. Лиганды и к/о считаются жестко закрепленными.

4. Подробно рассматривается электронное строение к/о.

Вопрос 22) Эквиваленты в-в в реакциях обмена (или в окислительно – восстановительных реакциях). Фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента, молярный объём эквивалента. Приведите три примера. Закон эквивалентов.

Эквивалентом наз. реальную или условную частицу, соответствующую одному электрону в данной ОВР, или одному протону (одному гидроксилу, одному единичному заряду) в данной обменной реакции. Иными словами, эквивалент – это часть молекулы, приходящаяся на один электрон в данной ОВР или на один протон (одн гидроксил, единичный заряд) в данной обменной реакции.

Фактор эквивалентности показывает, какую часть составляет эквивалент от молекулы. Эта величина меняется от нуля до единицы.

1 моль экв. содержит 6,02.10²³ эквивалентов, а его масса в граммах и будет молярной массой эквивалента: М_экв = f_экв.M.

Молярный объём эквивалента – это объём, который занимает 1 моль экв. в-ва при данных условиях.

Закон эквивалентов: число эквивалентов участников процесса есть постоянная величина.

Вопрос 23) Закон эквивалентов. Различные формы записи закона (реакции в-в в растворах, реакции в-в в газообразном состоянии). Что такое нормальная концентрация и как она связана и молярной концентрацией?

Закон эквивалентов: число эквивалентов участников процесса есть постоянная величина.

1 моль экв. содержит 6,02.10²³ эквивалентов, а его масса в граммах и будет молярной массой эквивалента: М_экв = f_экв.M. Число молей эквивалентов каждого из участников процесса может быть найдено следующим образом: ; , где m_A и m_B – массы в-в А и B. И поэтому другая запись закона эквивалентов имеет: “число молей эквивалентов участников данного процесса есть постоянная величина”: n_экв.A = n_экв.B = n_экв.C = … = const.

Если участники процесса находятся в растворе, то число молей эквивалентов каждого из них может быть найдено умножением нормальной концентрации в-ва на объём его раствора. В результате для этого частного случая закон эквивалентов принимает форму:

Для химических расчетов с участием газов наряду с молярными массами активно использует величина 22,4 л (объём 1 моль газа при нормальных условиях). Аналогично вводится: .

Нормальная концентрация (нормальность) н раствора равна числу молей эквивалентов растворенного в-ва в 1 л раствора. М_экв = f_экв.M .

Вопрос 24) Классификация окислительно – восстановительных реакций. Преведите по 2 примера реакций каждого типа (не используйте уравнения из задания №5).

Классификация ОВР:

1) межмолекулярные ОВР – в этих реакциях окислителем и восстановителем являются разные молекулы.

2) внутримолекулярные ОВР – в этих реакциях окислителем и восстановителем являются атомы различных или одиноковых элементов, находящихся в разных частях одной молекулы, например: (N^-3H₄)₂Cr⁺⁶₂O₇ N⁰₂ + Cr⁺³₂O₃+ 4H₂0.

3) реакции диспропорционирования, в которых окислителем и восстановителем являются одни и те же атомы в молекуле: 3Cl⁰₂ + 6KOH 5KCl^-1 + KCl⁺⁵O₃ + 3H₂O.

Вопрос 25) Типичные восстановители в ОВР. Каковы продукты их окисления? Приведите примеры. Классификация ОВР.

Восстановитель – вещество, молекулы или ионы которого отдают электроны. Типичные восстановители:

1) в-ва, молекулы которых содержат атомы элементов в высоких отрицательных степенях окисления или степени окисления которых легко повышаются, например: Na₂S^-2; KI^-1; N^-3H₃; KN⁺³O₂; K₂S⁺⁴O₃;

2) катионы металлов более низкой степени окисления, например: Fe⁺²; Sn⁺²;

3) металлы, из них в первую очередь – щелочные и щелочно-земельные металлы, а так же – водород при повышенных температурах.

Продукты их окисления: Если элемент является окислителем – его степень окисления понижается; если элемент является восстановителем – его степень окисления повышается.

Среди простых веществ к типичным восстановителям принадлежат активные металлы (щелочные и щелочноземельные, алюминий, цинк, железо и др.), а также некоторые неметаллы, такие как Н₂, С (в виде угля или кокса), Р, Si. При этом в кислой среде металлы окисляются до положительно заряженных ионов. В щелочной среде металлы, которые образуют амфотерные гидроксиды (например, цинк, алюминий, олово), входят в состав анионов гидроксокомплексов. С чаще всего окисляется до монооксида или диоксида; Р, при действии сильных окислителей, окисляется до ортофосфорной кислоты.

В бескислородных кислотах (HCl, HBr, HI, H₂S) и их солях носителями восстановительной функции являются анионы, которые, окисляясь, обычно образуют простые вещества. В ряду галогенид-ионов восстановительные свойства усиливаются от Cl^– к I^–.

Окислительно-восстановительная двойственность – способность одного и того же вещества, в зависимости от реагентов и от условий проведения реакции, выступать как в роли окислителя, так и в роли восстановителя. В таких веществах содержится элемент в промежуточной степени окисления.

Окислительно-восстановительная двойственность характерна для простых веществ – неметаллов. Например, азотная кислота за счет азота в высшей степени окисления +5 может выступать только в роли окислителя. В аммиаке азот в низшей степени окисления –3, и, поэтому, за счет азота аммиак может выступать только в роли восстановителя. А в азотистой кислоте HNO₂ азот находится в промежуточной степени окисления +3. Азотистая кислота окисляется кислородом, и в этом случае азот – восстановитель.

Вопрос 26) Типичные окислители в ОВР. Каковы продукты их восстановления? Классификация ОВР. Приведите примеры.

Окислитель – вещество, молекулы или ионы которого принимают электроны. Типичные окислители:

1) в-ва, молекулы которых содержат атомы элементов в высших положительных степенях окисления, например: KMn⁺⁷O₄, KBi⁺⁵O₃, K₂Cr₂⁺⁶O₇, Pb⁺⁴O₂;

2) катионы металлов более высокого заряда (более высокой степени окисления), например: Fe⁺³; Au⁺³; Sn⁺⁴;

3) галогены и кислород (при повышенных температурах).

Классификация ОВР:

1) межмолекулярные ОВР – в этих реакциях окислителем и восстановителем являются разные молекулы.

2) внутримолекулярные ОВР – в этих реакциях окислителем восстановителем являются атомы различных или одиноковых элементов, находящихся в разных частях одной молекулы, например: (N^-3H₄)₂Cr⁺⁶₂O₇ N⁰₂ + Cr⁺³₂O₃+ 4H₂0.

Продукты их восстановления: Если элемент является окислителем – его степень окисления понижается; если элемент является восстановителем – его степень окисления повышается. Среди простых веществ окислительные свойства характерны для типичных неметаллов (F₂, Cl₂, Br₂, I₂, O₂, O₃). Галогены, выступая в качестве окислителей, приобретают степень окисления –1, причем от фтора к иоду окислительные свойства ослабевают. Кислород, восстанавливаясь, приобретает степень окисления –2 (H₂O или OH–).

Сложные вещества, используемые в качестве окислителей, очень часто, содержат элементы в высшей степени окисления. Например: KMn⁺⁷O₄; K₂Cr⁺⁶₂O₇; HN⁺⁵O₃; KCl⁺⁷O₄. Концентрированная серная кислота проявляет окислительные свойства за счет серы в высшей степени окисления +6. Продуктами восстановления серы могут быть: SO₂ (степень окисления серы +4), сера – простое вещество (степень окисления серы 0), сероводород (степень окисления серы –2).

Азотная кислота проявляет ок ислительные свойства за счет азота в высшей степени окисления +5, причем окислительная способность HNO₃ усиливается с ростом ее концентрации. Состав продуктов восстановления азотной кислоты зависит от активности восстановителя, концентрации кислоты и температуры системы; чем активнее восстановитель и ни

Воспользуйтесь поиском по сайту: