Квантовомеханическое объяснение строения атома. Характеристика энергетического состояния электрона квантовыми числами. Атомные орбитали. Принцип Паули. Правило Хунда.

Согласно волновой теории, ē является и частицей и волной, т.е. имеет двойственную природу: *корпускулярные сво-ва ē выражаются в его способности проявлять свое действие только как цлого;*волновые сво-ва проявляются в его движении, а такжк в явлениях дифракции и интерференции.

ē как бы размазан вокруг ядра по сфере, удаленной от ядра на некоторое расстояние, таким образом, вместо стационарных орбит по Бору, ядро атома окружено пульсирующим ē-ым облаком. Область пространства вокруг ядра, занимаемая ē-ми получила назв. - атомная орбиталь,выражающая форму электронного облака.

Понятие о квантовых числах – n, l, m ,m – квантовые числа. В простейших приложениях квантовой механики иногда удобнее вместо самой волновой функции пользоваться квантовыми числами, представляющими её. Такой подход часто применяют для объяснения свойств многоэлектронных металлов.

Главное квантовоечисло характеризует энергию электрона в атоме. N=1,2,3…бесконечность. Главное квантовое число так же определяет характер радиальной зависимости орбитали, т.е. размеры электронного облака. n определяет средний радиус нахождения электрона в атоме.

Орбитальное квантовое число (l) определяет угловую зависимость волновой функции, т.е. форму электронного облака. l = 0,1,2…(n-1).

Магнитное квантовое число определяет возможность ориентации электронного облака в пространстве. m_l = -l,…,-2,-1,0,+1,+2,…,+l.

Спиновое квантовое число отражает наличие у электрона собственного момента движения. m_s = + ¹/₂ или - ¹/₂

Основное состояние атома – состояние атома когда его электроны находятся на таких энергетических уровнях, что их суммарная энергия в атоме является минимальной из возможных значений энергии. Состояния с более высокими значениями энергией называт возбужденными, а сам процесс или результат повышения энергии атома(или электрона) – возбуждением.

Принцип Паули: в атоме не может быть 2-х ē-ов с одинаковыми квантовыми числами, все ē-ны разные. Правило Хунда: ē-ны в атоме располагаются так, чтобы суммарный спин был max.Правило Клечковского: в атоме каждый ē располагается так, чтобы его энергия была min.

Атомная орбиталь – часть ē-го облака, где вероятность нахождения ē-на составляет 90%.Характеризуется конкретными значениями квантовых чисел: n,m,l,s.Форма: S-облако – 2 вида, Р–облако – 6 видов;d-облако – 10 видов;f-облако – 14 видов.

2. Гомогенные и гетерогенные реакции. Скорость химических реакций. Закон действующих масс. Константа скорости. Порядок и молекулярность реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции.

Если реакция протекает в гомогенной системе, то она идет во всем объеме этой системы.Напр, при сливании растворов серной кислоты и тиосульфата натрия помутнение, вызываемое появлением серы, наблюдается во всем объеме раствора. Процесс хим. превращения исходных веществ в продукты реакции, протекающей в гомогенной системе, наз. гомогенной р.

Если реакция протекает между вещ-вами, образующими гетерогенную систему, то она может идти только на поверхности раздела фаз.Напр, растворение металла в кислоте.

Скорость хим реак-число элементарных актов реаций, происходящих в единицу времени, в единице объема(для гомогенных реакций),или на единице поверхности(для гетерогенных р)раздела фаз.

Скорость гомогенной реакции и скорость гетерогенной реакции опред различ.

Скорость хим реак обычно повышается при повышении конц одного или неск реагентов.В случае гетерогенных р=ций, скорость будет определяться частотой столкновений реаг частиц на границе раздела фаз.

Для гетероген: V=dnв/Sdt; для гомогенных: V=dnв/Vdt=dcв/dt

Закон действующих масс: при постоянной температуре скорость элементарной хим. реак. прямо проорциональна произведению концентраций реаг вещ-в в степенях, равной соответствующему коэф в уравнении реакции.

V=k[A]n k-const скорости реакции [A]-конц реаг А n-порядок реакции.

Для более слож случая: aA+bB+cC-

V=k[A]n+[B]p+[C]m

N=n+p+m- порядок хим реакции.отношение к коэф не имеет.-порядок связи по данному вещ-ву-показатель степени по концентрации данного вещ-ва в кин урав-ии.к-константа скорости реакции-зависит от природы реаг вещ-в, температуры, катализатора, но не зависит от значения концентраций реагентов.Физический смысл-скорость реакции при единичных концентрациях реаг в-в.

Молекулярность реакции-число химических частиц принимающих участие в элементарной стадии.одна частица:NH4+=NH3+H+-мономолекулярная

2частицы реаг: H++OH-=H2O- бимолекулярная

факторам влияющим на скорость реакции относятся следующие: природа реагирующих вещ-в, их концентрации, температура (С повышением Т скорость реакции увеличивается – это следует из правила Вант Гоффа.

Правило Вант Гоффа – при увеличении Т на 10 С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. Гамма- температурный коэфф. показывающий во сколько увеличивается скорость реакции при повышении Т), присутсвие в системе катализаторов. Скорость некоторых гетерогенных реакций зависит от интенсивности движения жидкости или газа около пов-ти, на которой происходит реакция, скорости диффузии реагентов и др

3. Произведение растворимости Условия образования и ратсворения осадков. Ионный обмен и ионообменники.

Насыщенный раствор образуется в том случае, когда растворяемое вещ-во больше уже не может растворяться в нем.Если растворяемое вещ-во представляет собой ионное соединение, то ионы в насыщенном растворе находятся в динамическом равновесии с избыточным, нерастворившимся тв вещ-вом. Например, в насыщенном растворе хлорида серебра устанавливается следующее равновесие: AgCl(тв)=Ag⁺(водн)+Cl^-(водн)

Константа этого равновесия определяется выражением: Kпр=([Ag⁺][Cl^-])равн

K-произведение растворимости хлорида серебра.Растворимость хлорида серебра можно выразить через концентрацию с растворенного AgCl в воде.Эта концентрация совпадает с конц обоих ионов в растворe [Ag]=[Cl]=c

Кпр=с ²

В насыщенном растворе электролита произведение концентраций его ионов есть величина постоянная при данной температуре.Эта величина количественно характеризует способность электролита растворяться.

Условие образования и растворения осадков: произведение растворимостей могут использоваться для предсказания условий осаждения солей из раствора.Если произведение концентраций ионов в двух смешиваемых растворах превосходит произведение растворимости, то после смешивания раствора будет происходить осаждение осадка, до тех пор, пока произведение концентраций ионов не станет меньше произведения растворимости.

Ионный обмен-это процесс, в результате которого ионы, находящиеся в твердой фазе,обмениваются с ионами, находящимися в растворе.

Ионообменники: катионообменники, анионообменники.Когда твердый катионообменник приходит в соприкосновение с раствором, в котором содержатся какие-либо ионы, между ними устанавливается равновесие.

Ионный материал можно регенерировать(восстанавливать)

Анионообменник удаляет из раствора анионы.Для регенерации анионообменника может использоваться какое-либо основание.

Билет 14