Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Строение атома и химическая связь. Молекулярное взаимодействие. Кристаллическое состояние вещества




 

Электронное строение атома. Квантовые числа; s -, p -, d -, f -состояния электронов. Понятие о волновых свойствах электрона. Принцип Паули и его ограничения. Атомные электронные орбитали, порядок их заполнения. Правило В. М. Клечковского. Структура электронных оболочек атомов, энергетические ячейки. Правило Гунда. Основное и возбужденные состояния атома.

Периодический закон Д. И. Менделеева. Периодическая система элементов. Ряды, периоды, группы и подгруппы. Порядковый номер элемента. Периодичность некоторых свойств атомов – радиусов атомов, энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности. Сходство и различие химических и физических свойств элементов и их соединений в подгруппах и периодах, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства. Положение металлов, неметаллов и полупроводников в периодической системе элементов.

Общие представления о природе химической связи. Ковалентная связь. Ионная связь как предельный случай ковалентной полярной связи. Энергия и длина связи. Метод валентных связей (МВС). Понятие валентности с точки зрения МВС. Зависимость валентных возможностей элементов от их положения в Периодической системе. Понятие о методе молекулярных орбиталей.

Направленность ковалентных связей. Теория гибридизации валентных атомных орбиталей Л. Полинга. sp -, sp 2-, sp 3-гибридизации. Строение молекул.

Полярность химической связи. Дипольный момент двухцентровой связи и молекулы в целом.

Донорно-акцепторная связь и комплексные соединения. Водородная связь. Металлическая связь.

Межмолекулярное взаимодействие.

Общая характеристика агрегатных состяний вещества. Кристаллическое, аморфное и стеклообразное состояния. Монокристалл и поликристаллическое тело. Полиморфизм, аллотропия. Энантиоморфизм. Закон анизотропии. Закон построения междугранных углов.

Строение кристаллов, их классификация по симметрии внешней формы и по симметрии внутреннего строения. Пространственная и кристаллическая решетки. Элементарная ячейка. Основные типы кубических и гексагональных решеток. Координационное число, кратность, базис.

Плотность упаковки частиц в кристаллах. Плотнейшие упаковки. Междоузлия и их роль в процессах, протекающих в кристаллах.

Виды связи между частицами в кристаллах.

Реальные кристаллы. Точечные и протяженные дефекты. Влияние дефектов на свойства твердых тел. Современное толкование стехиометрических законов постоянства состава и простых кратных соотношений.

 

Пример 1. Составить электронную формулу элемента с порядковым номером 82. По форме записи определить, в каком периоде и группе находится данный элемент и какому семейству он принадлежит. Составить графическую схему заполнения электронами валентных орбиталей атома этого элемента в нормальном и возбужденном состояниях.

Решение. Согласно правилу Клечковского составляем электронную формулу элемента: 1 s 22 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d 104 p 65 s 24 d 105 p 66 s 24 f 145 d 106 p 2. Этот элемент – Pb, находится в 6 периоде (n = 6), IV группе (на последнем уровне 4 электрона), принадлежит p -семейству (последние электроны заполняют p -подуровень). Валентные орбитали в этом атоме – орбитали внешнего (шестого) уровня, 6 s 26 p 2– электроны, определяющие химические свойства и валентность элемента. В основном состоянии графическая схема их заполнения имеет вид:

6 s 2 6 p 2

 

       

 

В возбужденном состоянии один из 6 s -электронов может быть переведен на вакантную 6 p -орбиталь:

6 s 1 6 p 3

 

       

 

 

Пример 2. Пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н–О и О–Rb в гидроксиде RbОН и определить:

– какая из связей в молекуле характеризуется большей степенью ионности;

– каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе.

Решение. По данным табл. 1 вычисляем разность относительных электроотрицательностей для связей О–Н и О–Rb: DcО–Н= 3,5 – 2,1 = 1,4, DcО–Rb= 3,5 – 0,8 = 2,7. Связь О – Rb более полярна и характеризуется большей степенью ионности. Диссоциация на ионы в водных растворах будет осуствляться по наиболее ионной связи в соответствии со схемой:

Rb(OH) «Rb++ OH–,

то есть по типу оснований.

 

Пример 3. Как изменяется прочность связи в ряду СO2–SiO2–GeO2–SnO2? Указать причины этих изменений.

Решение. В указанном ряду размеры валентных электронных облаков элементов (C, Si, Ge, Sn) возрастают, что приводит к уменьшению степени их перекрывания с электронным облаком кислорода и к возрастающему удалению области перекрывания от ядра атома соответствующего элемента. Это вызывает ослабление притяжения ядер взаимодействующих атомов к области перекрывания электронных облаков, т. е. ослабление связи. С другой стороны, возрастающее экранирование ядер рассматриваемых элементов в ряду С–Si–Ge–Sn вследствие увеличения числа промежуточных электронных слоев также приводит к уменьшению прочности связи.

 

Индивидуальные задания

Условие задания (а) подробно сформулировано в первом варианте, поэтому в последующих вариантах дается в сокращенном виде.

2.1. а) Составьте электронную формулу атома Al и графическую схему заполнения электронами валентных орбиталей этого атома в нормальном и возбужденном состояниях;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей K–Cl, Ge–Cl. Какая из связей характеризуется большей степенью ионности?

2.2. а) Атом P;

б) какой характер имеют связи в молекулах NCl3и CS2? Указать для каждой из них направление смещения общей электронной пары.

2.3. а) Атом Ca;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н–О и О–Cl в гидроксиде ClОН и определить:

- какая из связей в молекуле характеризуется большей степенью ионности;

- каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе.

2.4. а) Атом Ti;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей H–O и Al–O. Какая из связей более полярна? К какому классу гидроксидов относится Al(OH)3?

2.5. а) Атом Sc;

б) как изменяется прочность связи в ряду HF–HCl–HBr–HI? Указать причины этих изменений.

2.6. а) Атом Mg;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Ca–F, Mg–F. Какая из связей характеризуется большей степенью ионности?

2.7. а) Атом V;

б) какой характер имеют связи в молекулах NН3и ClF? Указать для каждой из них направление смещения общей электронной пары.

2.8. а) Атом S;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н–О и О–K в гидроксиде KОН и определить:

– какая из связей в молекуле характеризуется большей степенью ионности;

– каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе.

2.9. а) Атом Mn;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей H–O и В–О. Какая из связей более полярна? К какому классу гидроксидов относится В(OH)3?

2.10. а) Атом Zn;

б) как изменяется прочность связи в ряду LiCl–NaCl–KCl–RbCl? Указать причины этих изменений.

2.11. а) Атом Co;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Na–O, Ca–O. Какая из связей характеризуется большей степенью ионности?

2.12. а) Атом As;

б) какой характер имеют связи в молекулах ICl5и OF2? Указать для каждой из них направление смещения общей электронной пары.

2.13. а) Атом Ni;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н–О и О–Br в гидроксиде BrОН и определить:

– какая из связей в молекуле характеризуется большей степенью ионности;

– каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе.

2.14. а) Атом Ge;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей H–O и As–О. Какая из связей более полярна? К какому классу гидроксидов относится As(OH)3?

2.15. а) Атом Sr;

б) как изменяется прочность связи в ряду H2О–H2S–H2Se–H2Te? Указать причины этих изменений.

2.16. а) Атом Ga;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Li–Cl, Al–Cl. Какая из связей характеризуется большей степенью ионности?

2.17. а) Атом Se;

б) какой характер имеют связи в молекулах NF3и CO2? Указать для каждой из них направление смещения общей электронной пары.

2.18. а) Атом Cl;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н–О и О–Na в гидроксиде NaОН и определить:

– какая из связей в молекуле характеризуется большей степенью ионности;

– каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе.

2.19. а) Атом Zr;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей H–O и Sn–О. Какая из связей более полярна? К какому классу гидроксидов относится Sn(OH)2?

2.20. а) Атом Y;

б) как изменяется прочность связи в ряду BeH2–MgH2–CaH2–SrH2? Указать причины этих изменений.

2.21. а) Атом Tc;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Na–Br, Al–Br. Какая из связей характеризуется большей степенью ионности?

2.22. а) Атом Cd;

б) какой характер имеют связи в молекулах H2S и SiO2? Указать для каждой из них направление смещения общей электронной пары.

2.23. а) Атом Sn;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н–О и О–I в гидроксиде IОН и определить:

– какая из связей в молекуле характеризуется большей степенью ионности;

– каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе.

2.24. а) Атом Te;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей H–O и О–Sb. Какая из связей более полярна? К какому классу гидроксидов относится Sb(OH)3?

2.25. а) Атом Sb;

б) как изменяется прочность связи в ряду MgO–CaO–SrO–BaO? Указать причины этих изменений.

2.26. а) Атом Ba;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Be–O, Ge–O. Какая из связей характеризуется большей степенью ионности?

2.27. а) Атом Cr;

б) какой характер имеют связи в молекулах AsH3и SiO2? Указать для каждой из них направление смещения общей электронной пары.

2.28. а) Атом Ag;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей Н–О и О–Rb в гидроксиде RbОН и определить:

– какая из связей в молекуле характеризуется большей степенью ионности;

– каков характер диссоциации этих молекул в водном растворе.

2.29. а) Атом Nb;

б) пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей, вычислить их разность для связей H–O и О–Ge. Какая из связей более полярна? К какому классу гидроксидов относится Ge(OH)2?

2.30. а) Атом In;

б) как изменяется прочность связи в ряду NH3–PH3–AsH3–SbH3? Указать причины этих изменений.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...