close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1. Строение атома

код для вставкиСкачать
Календарный план
Число
Нед
Лаб.
раб.
Практич.
занятия
Число
Нед
Лаб.
раб.
Практич.
раб.
01
.09-
04.09
1
3(1)
Хим.эквива
лент
09.11-
13.11
11
Колл.
С. р.
№ 2
Электролиты,
гидролиз, ПР
07
.09-
11.09
2
16.11-
20.11
12
14
.09-
18.09
3
4(1),
27(
13,16
)
Электр.форму-
лы.
Квант.числа
23.11-
27.11
13
13(
2
)
14(
2
)
17(
2
)
18(
2
)
ГЭ, электролиз,
коррозия
Колл
С.р.
№3,4
21
.09-
25.09
4
30.11-
04
.12
07.12
11.12
14
15
28.09
-
02.10
5
5(1)
Хим.связь
Комплексы
14.12-
18.12
16
05
.10-
09.10
6
21.12-
25.12
17
12
.10-
16.10
19.10-
2310
7
8
Защита
С.р №1
Термодинамика
28.12-
29.12
18
Зачет
26
.10-
30.10
9
6(
2,3
)
Кинетика.
Равновесие
Январь
Экзамен
02
.11-
06.11
10
Структура учебного процесса
Дистанционное
обучение
Очное обучение
•
лекции •
лабораторные работы
•
практические занятия •
самостоятельная аудиторная работа •
самостоятельная домашняя работа (типовой расчет)
•
контроль (защиты, коллоквиумы, зачет, экзамен)
Учебники и учебные пособия
Н.В.Коровин. Общая химия
Курс общей химии. Теория и задачи
(под ред. Н.В.Коровина, Б.И.Адамсона)
Н.В.Коровин и др. Лабораторные работы по
химии
Введение в курс химии
Химия в энергетическом институте – фундаментальная общетеоретическая дисциплина. М.В.Ломоносов
(1741 г.) – “Химическая наука рассматривает свойства и изменения тел, состав тел, объясняет причину того, что с телами при химических превращениях происходит”.
Д.И.Менделеев
(в “Основах химии” 1871 г.) – “Химия – это учение об элементах и их соединениях”.
Химия – естественная наука, изучающая состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.
«Золотой век химии» (конец XIX
начало XX
веков)
Периодический закон Д.И.Менделеева
(1896)
Понятие о валентности введенное Э.Франкландом (1853)
Теория строения органических соединений А.М.Бутлерова (1861-1863)
Теория комплексных соединений А.Вернера
Закон действующих масс М.Гультберга и Л.Вааге
Термохимия, разработанная в основном Г.И.Гессом
Теория электролитической диссоциации С. Аррениуса
Принцип подвижного равновесия А.Ле Шателье
Правило фаз Дж.В.Гиббса
Теория сложного строения атома Бора-Зоммерфельда (1913-1916)
Значение современного этапа
развития химии
•
Понимание законов химии и их применение позволяет
создавать новые процессы, машины, установки и приборы.
•
Получение электроэнергии, топлива, металлов, различных
материалов, продуктов питания и т.п. непосредственно
связано с химическими реакциями. Например,
электрическую и механическую энергии в настоящее время
в основном получают преобразованием химической
энергии природного топлива (реакции горения,
взаимодействия воды и ее примесей с металлами и т.п.).
Без понимания этих процессов невозможно обеспечить
эффективную работу электростанций и двигателей
внутреннего сгорания. Познание химии необходимо для: - формирования научного мировоззрения, - для развития образного мышления,
- творческого роста будущих специалистов.
Атом
- сложная электромагнитная микросистема, являющаяся носителем свойств химического элемента.
Современный этап развития химии характеризуется
широким использованием квантовой (волновой)
механики для интерпретации и расчета химических
параметров веществ и систем веществ и основан на
квантово-механической модели строения атома.
СТРОЕНИЕ АТОМА
ЭЛЕТРОННАЯ ОБОЛОЧКА
электроны (е
-
) ∑ Zp = ∑Z
е
-
ЯДРО
протоны (р, р
+
)
нейтроны (
n
, n
o
)
(
нуклоны) Массовое число
35
Cl
(17
p
+
, 18
n
, 17
e
-
)
Заряд ядра 17
Изотопы
– разновидности атомов одного химического
элемента, имеющие одинаковый порядковый номер, но
разные атомные
числа
М
r
(
Cl
)=35*0,7543 + 37*0,2457 = 35,491
Основные положения квантовой механики
Квантование энергии:
Макс Планк (1900 г., Германия)
– вещества испускают и поглощают энергию дискретными порциями (квантами). Энергия кванта пропорциональна частоте излучения (колебания) ν
:
E
= h
·
ν
h
– постоянная Планка (6,626·10
-34
Дж·с); ν
=с/λ
, с – скорость света, λ
– длина волны
Альберт Эйнштейн (1905 г.)
: любое излучение - это поток квантов энергии (фотонов) E
= m
·
v
2
Луи де Бройль (1924 г., Франция):
электрон также характеризуется корпускулярно-волновой двойственностью - излучение распространяется как волна и состоит из мелких частиц (фотонов)
Частица – m
, m
v
, E
1
=
m
v
2
Волна - λ
, ν
, E
2
= h
ν
= h
v
/
λ
Связал длину волны с массой и скоростью:
Е
1
= Е
2
; λ
=
h
/ m
v
Квантовая механика
- поведение движущихся микрообъектов
(в том числе и электронов) – это одновременное проявление, как свойств частиц, так и свойств волн – двойственная (корпускулярно- волновая) природа. Принцип неопределенности
- Вернер Гейзенберг (1927г., Германия)
- произведение неопределенностей положения (координаты) частицы Δ
х
и импульса Δ
(
mv
)
не может быть меньше h
/2
π
Δ
х
⋅Δ
(
mv
) ≥
h
/2
π
(
Δ
- погрешность, неопределенность)
Т.е. положение и импульс движения частицы принципиально невозможно определить в любой момент времени с абсолютной точностью. ,
Электронное облако
Атомная орбиталь (АО)
Т.о. точное нахождение частицы (электрона) заменяется понятием статистической вероятности нахождения ее в определенном объеме (около ядерного) пространства.
Движение е
-
имеет волновой характер и описывается волновой функцией ψ
- ψ
=
ψ
(х,у,
z
)
ψ
2
dv
- плотность вероятности нахождения е
-
в
определенном объеме около ядерного пространства. Это
пространство называется атомной орбиталью (АО)
.
Электрон несет отрицательный заряд, его орбиталь
представляет собой определенное распределение
заряда и называется электронное облако
КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА
Введены для характеристики положения электрона в атоме в соответствии с уравнением Шредингера
1.
Главное квантовое число (
n
)
2.
Орбитальное квантовое число (
l
)
3.
Магнитное квантовое число (
m
l
)
4.
Спиновое квантовое число (
m
s
)
В 1926 г Шредингер предложил уравнение, которое
математически описывает состояние е
-
в атоме. Решая его находят
волновую функцию
ψ
. В простом случае она зависит от 3-х
координат z
l
=0 →
s
–подуровень →
s
–АО →
x
y
l
=1 →
p
-
подуровень →
р
-АО →
х y
Каждому n
соответствует определенное число значений l
, т.е.
каждый энергетический уровень расщепляется на подуровни.
Число подуровней равно номеру уровня. 1. Главное квантовое число
(
n
)
Определяет энергию электрона - энергетический уровень
показывает
размер электронного облака (орбитали)
принимает значения – от 1 до ∝
n
(номер энергетического уровня): 1 2 3 4
и т.д.
K
L
M
N
Е
е
увеличивается (чем дальше от ядра, тем энергия больше)
2. Орбитальное квантовое число
(
l
)
:
определяет – орбитальный момент количества движения электрона
показывает – форму орбитали
принимает значения – от 0 до (
n
-1)
Графически АО изображается Орбитальное квантовое число: 0 1 2 3 4
Энергетический подуровень : s
p
d
f
g
Е увеличивается
1-ый энерг.уровень → 1 подуровень → 1
s
2-ой энерг.уровень → 2 подуровня → 2
s
2
p
3-ий энерг.уровень → 3 подуровня → 3
s
3
p
3
d
4-ый энерг.уровень → 4 подуровня → 4
s
4
p
4
d
4
f
и т.д.
Любому значению l
соответствует (2
l
+1) значений
магнитного квантового числа, т.е. (2
l
+1) возможных
расположений электронного облака данного типа в
пространстве.
s
-
состояние – одна орбиталь (2
⋅
0+1=1) - m
l
=
0, т.к. l
=
0
p
-
состояние – три орбитали (2
⋅
1+1=3)
m
l
: +1 0 -1, т.к. l
=1
m
l
=
+
1 m
l
=0 m
l
= -1
3. Магнитное квантовое число
(
m
l
)
определяет – значение проекции орбитального момента количества движения электрона на произвольно выделенную ось
показывает – пространственную ориентацию АО
принимает значения – от –
l
до + l
Любому значению l
соответствует (2
l
+1) значений магнитного квантового числа, т.е. (2
l
+1) возможных расположений электронного облака данного типа в пространстве.
Все орбитали, принадлежащие одному
подуровню, имеют одинаковую энергию и
называются вырожденными
.
Вывод :
АО характеризуется определенным набором n
, l
, m
l
, т.е. определенными размерами, формой и ориентацией в пространстве.
3р
4. Cпиновое квантовое число
(
m
s
)
«спин» - «веретено»
определяет - собственный механический момент электрона, связанный с вращением его вокруг своей оси
принимает значения – (-1/2· h
/2
π
) или (+1/2· h
/2
π
) Пример: n
= 3 l
= 1
m
l
=
-1, 0, +1
m
s
= +
1/2 Принципы и правила
Принцип минимальной энергии
Принцип Паули
Правило Клечковского
Правило Гунда
1
s
2
s
2
p
3
s
3
p
3
d
4
s
4
p
n
+
l
1+0=
1
2+0=
2
2+1=
3
3+0=
3
3+1=
4
3+2=
5
4+0=
4
4+1=5
1
2
3
4
5
7
6
8
- указывают цифрами номер энергетического уровня
- указывают буквами энергетический подуровень (
s
,
p
, d
, f
);
- показатель степени подуровня означает число
электронов на данном подуровне
19
К 1
s
2
2
s
2
2
p
6
3
s
2
3
p
6
4
s
1
Электроны в атоме занимают наиболее низкое энергетическое
состояние, отвечающее наиболее устойчивому его состоянию.
1
s 2s 2
p 3
s 3
p
3
d 4
s
4
p
4
d
4
f
Увеличение Е
Электронные конфигурации атомов (в виде формул электронных
конфигураций)
Принцип минимальной энергии
Электроны размещаются последовательно на орбиталях,
характеризуемых возрастанием суммы главного и орбитального
квантовых чисел (
n
+
l
)
; при одинаковых значениях этой суммы
раньше заполняется орбиталь с меньшим значением главного
квантового числа n
1
s
<2
s <
2
p
= 3
s < 3
p = 4
s
< 3
d = 4
p
и
т
. д
Правило Клечковского (1958 г.) n
= 3 n
= 3 l
= 0 l
= 0
3
s m
l
=
0
m
l
=
0
m
s
= +
1/2· h/2
π
m
s
= -
1/2· h/2
π
p
3
p
4
В атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором
всех четырех квантовых чисел
Следствия из принципа Паули:
•
на одной орбитали могут находиться не более двух
электронов, отличающихся друг от друга спинами
•
максимальное число электронов на энергетическом
подуровне – 2(2
l
+1)
•
максимальное число электронов на энергетическом
уровне – 2
n
2
Принцип Паули
В пределах энергетического подуровня электроны
располагаются так, чтобы их суммарный спин был
максимальным, Правило Гунда (Хунда)
Е
p s
8
О
1s
2
2s
2
2
p
4
n = 2 8
О
s
n = 1
Два способа составления схем распределения электронов в атоме:
в виде графических формул АО
в виде формул электронных конфигураций
Правило Клечковского
n
l
0 1 2 3
1
2
3
4
5
6
7 1 1s 2 3 2s 2p 4 5 3s 3p 3d 6
7
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d 6f
7s 7p 7d 7f n+l
Автор
budetinetakoe
Документ
Категория
Научные отчеты
Просмотров
1 043
Размер файла
204 Кб
Теги
тема, строение атома
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа