Таблица 1
Сведения о некоторых элементарных частицах
Частица
Символ
Масса
Относительная
покоя, кг
масса, а.е.м. <...> Широко известной
является созданная в 1911 г. модель
Резерфорда,
часто
называемая
планетарной моделью. <...> Планетарная модель строения
e
атома (модель Резерфорда)
1) в центре атома имеется положительно заряженное ядро с
зарядом +Z, в котором сосредоточена почти вся масса атома;
2) вокруг ядра по орбитам движутся Z отрицательно заряженных
электронов;
3) размеры атомного ядра намного порядков меньше размера
самого атома. <...> 5
Атомная
модель
Резерфорда
основывалась
на
притяжении
разноименно заряженных частиц и выразила тот экспериментально
подтвержденный факт, что положительный заряд сосредоточен в центре
атома, а электроны образуют его оболочку. <...> Однако планетарная модель Резерфорда противоречит самому
факту устойчивого существования атомов. <...> На
создание
последнего
расходуется
энергия
электростатического взаимодействия электрона с ядром, в результате
чего электрон должен двигаться по спирали, а не по замкнутой орбите и
упасть на ядро, что равносильно ликвидации атома. <...> Атомные орбитали
Вероятностный подход к описанию поведения электрона в атоме
находит свое отражение в определении понятия атомной орбитали. <...> Атомная орбиталь – область пространства, где наиболее вероятно
нахождение электрона. <...> Каждая орбиталь однозначно определяется
набором трех квантовых чисел: n, l, ml. <...> Таблица 2
Квантовые числа
Название
Обозначение
Диапазон
Что характеризует
значений
главное
n
1, 2, 3…+ ∞
1. энергию квантового
уровня;
2. радиус атомных
орбиталей;
3. номер квантового уровня
орбитальное
l
0, 1, 2…(n–1)
1. энергию подуровня;
2. тип подуровня;
3. форму орбиталей
подуровня
магнитное
ml
–l…0…+l
1. ориентацию атомных
орбиталей в пространстве;
2. число атомных орбиталей
в подуровне (2l+1)
магнитное
спиновое
mS
±
1
2
9
направление собственного
момента импульса электрона
Чем большее значение принимает n, тем
Е (эВ)
- 0,85
- 1,5
- 3,4
выше энергия <...>
Общая_химия._Учебное_пособие.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
ОБЩАЯ ХИМИЯ
Учебное пособие
К А З А Н Ь
КГТУ
2 0 0 8
Стр.1
УДК 378.16
Хамитова, А.И. Общая химия: учебное пособие / А.И. Хамитова,
Е.М. Зуева. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. – 164 с.
ISBN ----
Рассмотрены основные разделы общей химии дисциплины
«Химия».
Предназначено для студентов первого курса гуманитарных
специальностей: факультета легкой промышленности и социальноэкономического
факультета, изучающих дисциплину «Химия».
Подготовлено на кафедре неорганической химии КГТУ.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского государственного технологического университета.
Под редакцией проф. А.М. Кузнецова.
Рецензенты: д-р хим. наук, проф. Галкин В.И.
канд. хим. наук, доцент Гильманшина С.И.
2
Стр.2
Оглавление
Стр.
Введение………………………………………………………...………..……3
1. Строение атома и периодический закон Д.И.Менделеева………………4
1.1. Развитие представлений о строении атома…………………….………4
1.2. Атомные орбитали………………………………………………….……8
1.2.1. Квантовые числа…………….…………………………………..…...…9
1.3. Электронные конфигурации атомов элементов………………..……..14
1.3.1. Валентная электронная конфигурация……….………………….….16
1.4. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И.
Менделеева…………………………………………………….……….……17
1.4.1. Предистория открытия периодического закона Д.И. Менделеевым
………………………………………………………………………………...17
1.4.2. Структура периодической системы Д.И.Менделеева………………19
1.4.3. Предсказание свойств веществ с помощью периодического закона
…………………………………………………………………………….…..20
1.5. Периодические свойства атомов элементов…………………………..21
1.5.1. Закономерности изменения радиусов атомов…………………...….22
1.5.2. Энергия ионизации и закономерности изменения металлических
свойств………………………………….……………………………..……..24
1.5.3. Энергия сродства к электрону………….……………………..……..25
1.5.4. Относительная электроотрицательность……………………………26
1.5.5. Степени окисления атомов элементов………………………………27
1.6. Ядерные реакции и проблемы использования ядерной
энергетики……………………………………………………………………29
2. Представления об образовании химической связи………….…….……32
159
Стр.159
2.1. Электростатическая природа химической связи……………………32
2.2. Ковалентная связь………………………………………….…………35
2.2.1. Насыщаемость ковалентной связи…………………………………37
2.2.2. Направленость ковалентной связи…………………………………39
2.2.3. Полярность и поляризуемость ковалентой связи…………...….….47
2.3. Проблема устойчивости химических соединений…………….……..49
2.4. Межмолекулярное взаимодействие……………………….…..………53
2.4.1. Ион-ионное взаимодействие…………………………………………54
2.4.2. Ион-дипольное взаимодействие……………………………………..54
2.4.3. Вандерваальсовы силы…………..………………………….………..55
3. Химическая термодинамика……………….…………………………….59
3.1. Основные понятия термодинамики……………….………..…………60
3.2. Первый закон термодинамики………………………..……….………61
3.2.1. Понятие о тепловом эффекте процесса…………………….….……62
3.2.2. Закон Гесса…………………………………………………….………64
3.2.3. Стандартная энтальпия сгорания и проблема экологически чистого
топлива……...………………………………………………………….……66
3.3. Направление химических процессов…………………………………69
3.3.1. Второй закон термодинамики…………………………………….…69
3.3.2. Энтропия………………………………………………………………70
3.4. Энергия Гиббса……………………………………………...…….…….73
3.4.1. Расчет изменения энергии Гиббса реакции……………...……….…76
3.4.2. Влияние температуры на направление реакции……………..….….79
4. Кинетика химических процессов……………………………….……….80
4.1. Скорость химической реакции………………………………..……….81
160
Стр.160
4.1.1. Зависимость скорости химической реакции от концентрации
реагирующих веществ………………………………………………………84
4.1.2. Зависимость скорости химической реакции от температуры…..…89
4.1.3. Влияние катализатора на скорость химической реакции……….…91
4.1.4. Проблема управления скоростью химической реакции....……..….94
5. Равновесные процессы…………………………………………………...96
5.1. Константа химического равновесия………………….……………….98
5.2. Принцип подвижного равновесия Ле Шателье………….……...……99
5.3. Константа ионизации…………………………………………...…….101
5.3.1. Константы ионизации кислот и оснований………………..……..102
5.4. Проблемы антропогенного вмешательства человека в круговорот
веществ в природе…………………………………….................…..……103
6. Процессы в водных растворах…………………………..………..……108
6.1. Вода и ее свойства…………………………………..……….……….108
6.1.1. Водородная связь……………………………………………………111
6.1.2. Ионное произведение воды…………………………………………115
6.1.3. Индикаторный метод оценки рН раствора…………...……………117
6.2. Понятие раствора………………………………………………………119
6.2.1. Способы выражения концентрации раствора…………….…….…120
6.2.2. Тепловой эффект растворения………………………………..……123
6.3. Кислотно-основное взаимодействие…………………………………128
6.4. Процессы гидролиза……………………………………..……………133
6.5. Комплексообразование………………………………….……….……137
6.5.1. Процессы в растворах с участием комплексных соединений……140
6.6. Обменные процессы…………….…………………………….……….141
6.7. Произведение растворимости………….................................….……143
161
Стр.161
6.7.1. Химическая идентификация веществ в водных растворах….…...146
6.8. Окислительно-восстановительные реакции…………..…………….152
162
Стр.162