Тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике

Литература. [1], гл. IX, § 9.8; примеры решения задач: с. 427-

[2], гл.IX, § 9.2;

[5], гл.XVI, контрольные вопросы и задачи: с. 428-430, № 1-30.

Вопросы для самопроверки

1. Каков принцип действия химических источников тока?

2. Какие устройства называются топливными элементами?

3. Какие устройства называются аккумуляторами?

4. Какие факторы определяют напряжение аккумулятора при заряде и разряде?

5. Какие устройства называют электрохимическими преобразова-телями (хемотронами)?

6. Перечислите и охарактеризуйте способы электрохимической об-работки металлов и сплавов.

7. Что называют гальваническими покрытиями?

8. Какие основные области применения гальванопокрытий вы знаете?

9. Как получают гальванопокрытия?

Должен знать: принцип действия химических источников тока, электрохимических энергоустановок, электрохимических преобразователей (хемотронов); сущность и виды электрохимической анодной обработки металлов и сплавов; способы получения и свойства гальванопокрытий.

Должен уметь: записывать уравнения реакций, происходящих в гальванических элементах, аккумуляторах (при их зарядке и разрядке), в топливных элементах и в электрохимических преобразователях (хемотронах).

ТЕМА 17. ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ

И АНАЛИЗВЕЩЕСТВА

Литература. [1], гл. XVI, § 16.1-16.3; вопросы для самоконтроля: с. 515, № 16.9 – 16.12.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое химическая идентификация вещества?

2. Перечислите известные вам методы количественного анализа.

3. Какие методы анализа относят к химическим методам и какие к инструментальным?

4. Какие принципы лежат в основе известных вам методов анализа?

5. Изложите основы гравиметрического метода анализа.

6. Какие методы с применением титрования вы знаете и в каких случаях они применяются?

7. Какие основные электрохимические методы используются при

анализе?

8. На чем основан хроматографический метод анализа и каковы области его применения?

9. Перечислите основные оптические методы анализа.

Должен знать:понятие о качественном и количественном анализе; наиболее распространенные методы химического и инструментального анализа и области их применения.

Должен уметь:объяснять принципы, лежащие в основе методов качественного и количественного анализа веществ.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Каждый студент выполняет вариант контрольной работы, обозначенный двумя последними цифрами его учебного шифра в зачетной книжке.

1. ХИМИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ

Примеры решения задач

Химический эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентно одному иону водорода в кислотно-основных, ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно–восстановительных реакциях.

Эквивалент элемента (Э), атомная масса (А) и валентность (В) связаны соотношением:

Э = А/В.

Масса одного эквивалента элемента или вещества называется молярной массой эквивалента тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru . Размерность – г/моль.

Пример 1.

Определите молярную массу эквивалента следующих элементов и соединений: алюминия, серы, хлороводородной кислоты, серной кислоты, гидроксида кальция, сульфата алюминия.

Молярная масса эквивалента элемента тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru определяется по формуле

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru (1)

где М – молярная масса элемента, г/моль; В - валентность элемента.

Для алюминия молярная масса эквивалента равна:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Для серы величина молярной массы эквивалента будет переменной в зависимости от значения ее валентности:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Молярная масса эквивалента кислоты определяется по формуле:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru (2)

где тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – молярная масса кислоты; тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – число атомов водорода, которое замещается в реакции (основность кислоты).

Определяем молярную массу эквивалента хлороводородной кислоты:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Молярная масса эквивалента серной кислоты равна:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Молярная масса эквивалента основания определяется по формуле:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru (3)

где М – молярная масса основания; тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – число тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – групп, которое замещается в реакции (кислотность).

Молярная масса эквивалента гидроксида кальция равна:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Молярная масса эквивалента соли определяется по формуле:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru (4)

где М – молярная масса соли; ВМе – валентность металла, nМе – число атомов металла.

Молярная масса эквивалента сульфата алюминия равна:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Пример 2.

Определите: а) молярную массу эквивалента фосфорной кислоты при взаимодействии ее со щелочью с образованием продуктов NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4; б) молярную массу эквивалента гидроксида меди (II) при взаимодействии его с хлороводородной кислотой с образованием Сu(OH)Cl и СuCl2.

Молярные массы эквивалентов кислот и оснований зависят от числа обмениваемых ионов водорода и гидроксогрупп в уравнениях реакции.

а) Составляем уравнение взаимодействия фосфорной кислоты с гидроксидом натрия:

H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O

H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O

В первой реакции в молекуле фосфорной кислоты замещается один атом водорода, во второй реакции замещается два атома водорода, в третьей реакции замещаются три атома водорода. Молярная масса эквивалента кислоты, рассчитываемая по формуле (2), в каждом случае будет равна:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

б) Составляем уравнения взаимодействия гидроксида меди (II) с хлороводородной кислотой:

Сu(OH)2 + HCl = Cu(OH)Cl + H2O;

Сu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O.

В первой реакции одна группа OH- замещается на хлорид – ион т.е. тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru ; во второй реакции замещаются две гидроксильные группы – тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тогда:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Пример 3.

Рассчитайте молярную массу эквивалента оксида марганца.

Молярная масса эквивалента окиси рассчитывается по формуле:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru (5)

Рассчитываем эквиваленты кислорода и марганца по формуле (1):

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Тогда эквивалент оксида марганца (IV) будет:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Пример 4.

Хлорид металла содержит 69% хлора. Вычислить молярную массу эквивалента металла.

По закону эквивалентов все вещества реагируют друг с другом пропорционально молярным массам их эквивалентов:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

где m1 и m2 – массы взаимодействующих веществ, г; тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – молярные массы их эквивалентов, г/моль.

Запишем уравнение закона эквивалентов для условия задачи:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Отсюда молярная масса эквивалента металла будет равна:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Находим массовую долю металла в хлориде:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Молярную массу эквивалента хлора находим по формуле (1):

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Тогда молярная масса эквивалента будет равна:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Пример 5.

Сколько граммов цинка вступило в реакцию с кислотой, если при этом выделилось 2,8 л водорода при н.у. ?

Так как одно из веществ взято в газообразном состоянии, то закон эквивалентов запишется:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

где тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru - объем газообразного вещества, л или мл; тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – объем одного моля эквивалента газообразного вещества, л.

Запишем закон эквивалентов для данной задачи:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Молярную массу эквивалента цинка находим по формуле (1):

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Объем, занимаемый эквивалентом водорода находящегося в газообразном состоянии при н.у., равен 11,2 л.

Тогда:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Пример 6.

Какой объем занимает один моль эквивалентов кислорода при н.у.?

Молярная масса эквивалента кислорода по формуле (1) равна:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Известно, что один моль кислорода тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru имеет массу 32г/моль и занимает объем при н.у. 22,4 л, тогда один моль эквивалентов тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru при н.у. будет занимать объем тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru :

32г/моль тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – 22,4л

8г/моль тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ruтема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru =(8×22,4)/32=5,6л

Контрольные задания

1. Один грамм четырехвалентного металла соединяется с 0,27 г кислорода. Вычислите атомную массу металла.

2.Два грамма двухвалентного металла вытесняют 1,12 л водорода при н.у. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его атомную массу.

3. Чему равна молярная масса эквивалента фосфорной кислоты в реакции

H3PO4+ Ca(OH)2= CaHPO4+ 2H2O ?

4. Чему равна молярная масса эквивалента Вa(OH)2в реакции

Ва(ОН)2+ Н2SO4= BaSO4+ 2H2O ?

5.Какой объем водорода выделится при взаимодействии 3,25 г цинка с соляной кислотой при н.у. ?

6. Чему равна молярная масса эквивалента железа в оксиде железа, если известно, что 80 г Fe2O3содержат 56 г железа ?

7. Определите молярную массу эквивалента кадмия, если известно, что при растворении 10 г кадмия в соляной кислоте выделяется 2 л водорода при н.у.

8. В каком количестве NaOH содержится столько же молей эквивалентов, сколько в 168 г КОН ?

9. 0,934 г металла вытеснили из кислоты 348 мл водорода при н.у. Определите молярную массу эквивалента металла.

10. Какой объем водорода потребуется для реакции с 5,6 л кислорода при получении воды при н.у.?

2. СТРОЕНИЕ АТОМА. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА

Примеры решения задач

Пример 1.

Напишите полные электронные формулы и сокращенные элементов с порядковыми номерами 11, 17 и 23. Определите валентность этих элементов в нормальном и возбужденном состояниях.

Элемент с порядковым номером 11 – натрий. Натрий располагается в третьем периоде в первой группе, главная подгруппа. Он относится к тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

элементам. Порядковый номер показывает величину положительного заряда ядра и число электронов в оболочке атома. В атоме натрия 11 электронов и величина заряда ядра (+11).

Полная электронная формула натрия будет:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

В сокращенную электронную формулу элемента входят подуровни с валентными электронами. Для s– элементов сокращенная электронная формула в общем, виде:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

где n – номер внешнего уровня или номер периода, в котором находится элемент.

Для натрия сокращенная электронная формула будет:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

Сокращенная электронная формула в виде квантовых ячеек имеет вид:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Валентность элемента определяется числом неспаренных электронов, находящихся на внешнем энергетическом уровне. Так как на внешнем энергетическом уровне в атоме натрий находится один электрон, его валентность равна 1.

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru Переменная валентность возможна в случае, когда на внешнем уровне атома имеются спаренные электроны, которые могут разъединяться и переходить на другие подуровни и свободные атомные орбитали. Но этот переход возможен только в пределах одного квантового уровня

В атоме натрия на внешнем уровне нет спаренных электронов, поэтому у него возможно только одно валентное состояние.

Элемент с порядковым номером 17 – хлор. Хлор располагается в 3 периоде, 7 группе, главной подгруппе. Относится к р – элементам. Заряд ядра атома (+17) и в оболочке атома 17 электрона.

Полная электронная формула хлора:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

Сокращенная электронная формула для тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – элементов:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru ,

где n – номер внешнего уровня или номер периода, в котором находится элемент.

Для хлора сокращенная электронная формула будет:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

Сокращенная электронная формула хлора в виде квантовых ячеек имеет вид:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Так как на внешнем энергетическом уровне атома хлора в нормальном состоянии имеется один неспаренный электрон, то его валентность в этом состоянии равна 1.

При возбуждении атома спаренные электроны тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – подуровня разъединяются и переходят на свободный тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – подуровень третьего энергетического уровня:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Число неспаренных электронов на внешнем уровне увеличивается до 7. Валентность хлора в возбужденном состоянии максимально равна 7.

Элемент с порядковым номером 23 – ванадий. Ванадий располагается в 4 периоде, 5 группе, побочной подгруппе. Относится к тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – элементам. Заряд ядра атома ванадия (+23), число электронов в оболочке – 17.

Полная электронная формула ванадия:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

Сокращенная электронная формула тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – элементов в общем, виде:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Для ванадия будет:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

Сокращенная электронная формула ванадия в виде квантовых ячеек:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Так как на внешнем тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – подуровне в нормальном состоянии нет неспаренных электронов, валентность ванадия будет равна 0.

При возбуждении атома происходит разъединение внешних спаренных тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – электронов, один из которых перейдет на свободный 4р – подуровень (так как распаривание электронов возможно только в пределах одного энергетического уровня и на тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – подуровень электрон не сможет перейти, т.к. это другой уровень):

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Валентность ванадия в возбужденном состоянии будет равна 2, и максимальная валентность – 5.

Контрольные задания

11. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атомах элементов с порядковыми номерами 34 и 47? Напишите их полные электронные формулы. Укажите валентные электроны, число неспаренных электронов.

12.Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 48 и 80. Укажите их положение в периодической системе: период, группа, подгруппа.

Дайте определение понятию "изотоп".

13. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 19, 28, 62. К какому типу (s-, p-, d-, f-) относятся эти элементы?

Сколько p-орбиталей возможно для данного значения главного квантового числа n и почему?

14. Напишите электронные формулы атомов хлора и марганца. Являются ли они электронными аналогами? Укажите их валентные электроны. К какому типу элементов (s-, p-, d-, f-) они относятся?

15. Укажите порядковые номера элементов, электронная формула которых имеет окончание ...ns1. Напишите полную электронную формулу элемента шестого периода (n=6).

16. Для элементов с порядковыми номерами 13 и 42 укажите число протонов, нейтронов и электронов. Напишите электронные формулы, укажите валентные электроны, число неспаренных электронов. К каким элементам (s-, p-, d- или f-) они относятся? Укажите их положение в периодической системе: период, группа, подгруппа.

17. Для атомов элементов с порядковыми номерами 20, 40 и 52 укажите число протонов, нейтронов и электронов. Напишите электронные формулы этих элементов, укажите валентные электроны.

Какие орбитали заполняются раньше: 5s или 4d и почему?

18. Напишите электронные формулы атомов с порядковыми номерами 12, 36 и 44. Укажите валентные электроны. К какому типу (s-, p-, d-, f-) относятся эти элементы?

19. Напишите электронные формулы атомов серы и хрома. Являются ли они электронными аналогами? Укажите их валентные электроны. К какому типу элементов (s-, p-, d-, f-) они относятся?

20. Укажите порядковые номера элементов, электронная формула которых имеет окончание ...ns2np3. Напишите полную электронную формулу элемента четвертого периода (n=4). Сформулируйте правило Гунда и объясните его на примере электронных формул рассмотренных выше элементов.

21. Напишите электронную формулу атомов элемента с порядковым номером 35. Укажите его электронные аналоги и запишите их сокращенные электронные формулы в общем виде.

Приведите современную формулировку периодического закона Д.И.Менделеева.

22. Назовите элементы, имеющие по два электрона на подуровнях: а) 4p; б) 4d; в) 4f. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и укажите их положение в периодической системе: период, группа, подгруппа.

23. Укажите порядковый номер элемента, в атоме которого завер-шается заполнение электронами третьего квантового уровня. Напишите его электронную формулу.

Cформулируйте принцип Паули.

24. Напишите электронные формулы элементов второго периода. Укажите валентные электроны.

Что такое степень окисления атома и как степень окисления связана с номером группы, в которой находится тот или иной элемент?

25. Укажите порядковый номер элемента с окончанием электронной формулы ...6s26p3. Назовите для него элемент, являющийся электронным аналогом.

26. Назовите элементы, имеющие по одному электрону на подуровне: а) 3d; б) 4d; в) 5р. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и укажите их положение в периодической системе: период, группа, подгруппа.

Могут ли d-электроны находиться на втором энергетическом уровне? Дайте пояснение.

27. Назовите элементы 4-го периода, атомы которых содержат наибольшее число неспаренных d-электронов. Напишите их электронные формулы.

Сформулируйте правила Клечковского и покажите их выполнение на примере элементов 4-го периода.

28. Укажите порядковый номер элемента, электронная формула которого имеет окончание ...5s25p5. Напишите его полную электронную формулу.

Могут ли f-электроны находиться на третьем энергетическом уровне? Дайте пояснение.

29. Напишите электронные формулы двух р-элементов 5-го периода: с одним неспаренным электроном и двумя неспаренными электронами. Назовите их порядковые номера, число протонов и нейтронов в их атомах.

Дайте объяснение понятию "электронной орбитали".

30. Укажите порядковый номер элемента, в атоме которого завер-шается заполнение электронами четвертого квантового уровня. Сколько подуровней включает четвертый квантовый уровень? Какое максимальное число электронов может находиться на четвертом энергетическом уровне? Ответ поясните.

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

Примеры решения задач

Пример 1.

Постройте и охарактеризуйте молекулу BeCl2.

Запишем сокращенные электронные формулы элементов, из которых состоит данная молекула.

Be … 2s2; тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru Cl … тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

По электронной формуле в виде квантовых ячеек определим валентности элементов в нормальном состоянии:

Be…2s тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВBe = 0; тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВCl = 1.

В нормальном состоянии валентность ,бериллия равна 0, поэтому он не может взаимодействовать с хлором, валентность которого равна 1.

Необходимо перевести магний в возбужденное двух – валентное состояние:

Be*…3s тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВBe* = 2.

В возбужденном состоянии в атоме бериллия в образовании связи с хлором будут одновременно участвовать тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – и тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – электроны, в результате чего произойдет их взаимное смешение, т.е. гибридизация. Из двух простых электронных облаков образуются два гибридных с выровненной электронной плотностью. Данный тип гибридизации (из одного s– электронного облака и одного тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – электронного облака) называется тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – гибридизацией. Графически эти электронные облака будут иметь вид:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

С тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – электронами хлора будут перекрываться гибридные электронные облака магния, валентный угол между которыми 1800:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Характеристика молекулы. Молекула BeCl2 – линейная, так как угол между связями 1800. Связь между, бериллием и хлором полярна, так как это атомы с разной электроотрицательностью, и общая электронная пара смещена в сторону более электроотрицательного хлора. Молекула в целом неполярна, так как симметрична.

По типу перекрывания электронных облаков – это тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – перекрывание, так как происходит вдоль линии, соединяющей ядра атомов

Пример 2.

Постройте и охарактеризуйте молекулу тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

Запишем сокращенные формулы алюминия и хлора:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

По электронной формуле в виде квантовых ячеек определяем валентности алюминия и хлора.

Al тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВAl = 1; Cl тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВCl = 1.

Для образования соединения тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru необходимо перевести атом алюминия в возбужденное трехвалентное состояние:

Al* тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВAl = 3.

При этом в атоме алюминия произойдет тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – гибридизация, так как в образовании связи с хлором будут одновременно участвовать один тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – электрон и два p– электрона. В результате образуется три гибридных облака под углом 1200.

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Произошел переход Al тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru в Al* тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

В образовании связи с тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – электронами хлора будут участвовать гибридные облака алюминия:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Характеристика молекулы. Молекулы тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – это плоский треугольник, с углом между связями 1200.

Тип перекрывания электронных облаков – тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru перекрывание, так как происходит по линии, соединяющей ядра атомов. Связь между алюминием и хлором полярна, так как это элементы с разной электроотрицательностью и область взаимного перекрывания электронных облаков смещена в сторону более электроотрицательного хлора. Молекула в целом неполярна, так как симметрична.

Пример 3.

Постройте и охарактеризуйте молекулу тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Запишем сокращенные формулы кремния и водорода:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru .

Определяем валентности кремния и водорода:

Si тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВSi = 2; H тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВH = 1.

Для образования соединения тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru необходимо перевести атом кремния в возбужденное четырехвалентное состояния:

Si тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru , ВSi = 4.

При этом в атоме кремния происходит тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – гибридизация (смешение одного тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – и трех тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – электронов), в результате образуются четыре гибридных облака под углом 109°.

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

В образовании связи с s– электронами водорода будут участвовать гибридные облака кремния:

тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru

Характеристика молекулы.

Молекула тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – тетраэдрическая пирамида с углом между связями 1090. Тип перекрывания электронных облаков – тема 16. электрохимические процессы в энергетике, электронике и автоматике - student2.ru – перекрывание. Связь между кремнием и водородом полярна, так как это элементы с разной электроотрицательностью, общая электронная пара смещена в сторону водорода. Молекула в целом неполярная, так как симметрична.

Контрольные задания

31.Какая химическая связь называется ионной? Каков механизм ее образования? Приведите примеры соединений с ионной связью.

32. Какую химическую связь называют ковалентной? Приведите примеры соединений с полярной и неполярной ковалентной связью.

33. Объясните механизм образования молекулы O2по методу валентных связей и молекулярных орбиталей.

34. Опишите с позиций метода валентных связей электронное строение молекулы BF3.

35. Опишите электронное строение молекулы Н2О в рамках метода валентных связей.

36. Опишите химическую связь в молекуле F2в рамках метода молекулярных орбиталей.

37. Покажите перекрывание атомных орбиталей и охарактеризуйте химические связи в молекуле метана СН4с позиций теории валентных связей. Полярна ли молекула СН4?

38. Опишите основные свойства ковалентной связи. Почему молекула BeF2неполярна?

39. Опишите донорно-акцепторный механизм образования химической связи. Приведите примеры.

40. Как метод молекулярных орбиталей объясняет парамагнетизм молекулы О2?

Наши рекомендации