Реакційна здатність неорганічних сполук

Зміст

Вступ

1. Теоретична частина

1.1 Електронна будова атома

1.2 Двоїста природа електрона. Квантові числа

1.3 Валентність і ступінь окислення

1.4 Енергетика хімічних реакцій

1.5 Хімічна кінетика і швидкість хімічної реакції

2. Практична частина

2.1 Завдання 1

2.2 Завдання 2

2.3 Завдання 3

Література

Додатки

Вступ

Контрольна робота з дисципліни "Реакційна здатність неорганічних сполук".

Хімія – це наука про елементи і сполуки, які вони утворюють при взаємодії, наука про будову, властивості і хімічні перетворення цих сполук.

Реакційна здатність сполук характеризує їх схильність до хімічних перетворень і визначає їх, поведінку в заданих умовах. В першу чергу реакційна здатність сполук залежить від атомного складу й електронної будови речовини. Визначить принципову можливість мимовільного протікання (або направленість) хімічного перетворення, а також вихід цільового продукту у конкретних умовах його проведення – це можливість термодинамічного підходу для опису хімічного процесу. Дослідження закономірностей хімічних процесів у часі, тобто їх швидкості в залежності від ряда факторів (температури, концентрації та ін.) – це можливості кінетичного підходу. Таким чином, у даному курсі реакційна здатність неорганічної речовини розглядається як триєдиний (електронний, термодинамічний і кінетичний) фактор її хімічного перетворення.

Мета і задачі контрольної роботи:

-  вивчення основних закономірностей хімічних процесів;

-  пояснення на їх основі взаємозв`язку фізичних та хімічних явищ;

-  набуття навичок фізико-хімічних розрахунків.

1.Теоретична частина

1.1 Електронна будова атома

Для глибокого розуміння хімічних процесів та їх правильного опису необхідно знання будови атомів хімічних елементів.

Електронну структуру атома розглядають на основі квантово-механічної моделі й основних положень квантової механіки.

1.2 Двоїста природа електрона. Квантові числа

Властивості мікрочастинок, до яких належать і електрони, такі, що іноді поводять себе як дрібні частки, а іноді - як хвиля, що може при русі обтинати перешкоди, інтерферирувати і т.п. Для того щоб наочно представити таке поняття, як електронна будова атома, використовують два граничних підходи.

У першому вважають електрон часткою з дуже малим розміром (менш 10^-13м, порівнянним з розміром атомного ядра), однак, що рухається навколо ядра так, що його точне положення в даний момент часу визначити не можна - можна говорити тільки про імовірність перебування електрона в даній точці, з координатами (x, y, z).

В другому підході електрони в атомі розглядаються як такі, що не мають точно обкреслених границь хмари, у яких розподілена електронна щільність (делокалізована маса й заряд електрона). Іншими словами, замість траєкторії руху електрона по визначеній орбіті навколо ядра – розглядають атомну орбіталь, тобто простір навколо ядра атома, де найбільш ймовірне перебування електрона.

Розподіл електронної щільності в атомі можна кількісно знайти з рішення рівняння: НΨ(х, у, z) = ЕΨ(х, у, z), яке називається стаціонарним рівнянням Шредінгера.

Н= [-(ħ²/2m)² + V(x,y,z)] – оператор Гамильтона або оператор повної енергії системи, що передає припустимі для даної системи значення енергії - Е_i.

З рівняння випливає, що стан електрона в атомі описується функцією Ψ(х, у, z), названою хвильовою функцією. Квадрат хвильової функції, |Ψ|², пропорційний імовірності виявлення електрона в точці (х, у, z) або електронній щільності. Усі властивості електронів в атомі цілком визначаються набором із чотирьох чисел, які називаються квантовими числами. Три числа - цілі, четверте - напівціле. Електронові в атомі можна приписати набір трьох цілих чисел, що однозначно задає конкретне вираження для просторової хвильової функції Ψ(х, у, z)=ψ(n, l, m_l). У хімії звичайно, використовують не поняття хвильової функції, а поняття атомної орбіталі ψ(n, l, m_l), що визначає енергію електрона в атомі (через головне квантове число - n), величину орбітального моменту кількості руху (через орбітальне квантове число – l) і напрямок орбітального імпульсу (через магнітне квантове число - m_l). Наявність трьох квантових чисел пов'язано з тривимірністю простору (х, у, z), але електрон володіє ще спіном, властивістю, що не має аналога для макрочасток. Спін, або напрямок власного моменту кількості руху (m_s), образно зв'язують з обертанням навколо своєї осі. Спін не зв'язаний з рухом електрона в просторі, тому що рівняння Шредінгера не залежить від спіна і його треба враховувати додатково.

Електронна конфігурація атома.

Заповнення атомних орбіталей електронами відбувається відповідно до основного закону природи - принципу найменшої енергії (з урахуванням принципу Паулі, правила Гунда, правила Клечковського). Сукупність заповнених атомних орбіталей характеризує електронну конфігурацію атома. При цьому стан кожного електрона строго визначається четвіркою квантових чисел. Електрони найближчих до ядра шарів – міцно зв'язані з ядром і не приймають участі в хімічних перетвореннях. Це внутрішні електрони. Хімічні властивості атомів залежать від зовнішніх – валентних електронів.