- •Раздел I. Введение
- •1.1 Значение химии для развития машиностроения
- •1.2 Основные понятия химии
- •1.3. Основные законы химии
- •1.3.5. Закон эквивалентов.
- •Правило Дюлонга и Пти
- •Раздел II. Строение вещества
- •2.1.2. Теоретические предпосылки.
- •2.1.3. Современные положения теории строения атома.
- •2.2. Периодический закон и периодическая система элементов д.И.Менделеева
- •2.2.3. Атомные и ионные радиусы
- •Характеристики химической связи.
- •Типы химической связи
- •Метод валентной связи (вс).
- •Предпосылки метода вс
- •Направленность ковалентной связи
- •Донорно-акцепторный механизм образования химической связи
- •Теория гибридизации валентных атомных орбиталей центрального атома
- •Основные положения, положенные в основу теории гибридизации.
- •Модель отталкивания электронных пар валентной оболочки атома (оэпво)
- •Метод молекулярных орбиталей (мо)
- •Основные положения метода мо
- •2. Электроны в молекуле находятся на молекулярных орбиталях.
- •4. Число молекулярных орбиталей равно числу атомных орбиталей.
- •Электронная структура некоторых молекул по методу мо
- •Ионная связь
- •Свойства ионной связи
- •Поляризация ионов
- •1. Равновесие в растворах слабых электролитов
- •2. Если соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, то происходит гидролиз по аниону.
- •3. Если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, то гидролиз идет по катиону.
- •4. Соль, образованная катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, подвергается гидролизу и по катиону и по аниону.
2.2.3. Атомные и ионные радиусы
Атомы и ионы не имеют строго определенных границ вследствие волновой природы электронов. Поэтому определяют условные радиусы атомов и ионов, связанных друг с другом химической связью в кристаллах.
Радиусы атомов металлов в периодах с ростом порядкового номера элементов уменьшаются, т.к. при одинаковом числе электронных слоев возрастает заряд ядра, а, следовательно, и притяжение им электронов.
В пределах каждой группы элементов, как правило, радиусы атомов увеличиваются сверху вниз, т.к. возрастает число энергетических уровней. Радиусы ионов также находятся в периодической зависимости от порядкового номера элемента.
2.2.4. Металлы и неметаллы. Деление элементов и простых веществ на металлы и неметаллы в известной степени условно.
По физическим свойствам металлы характеризуются высокой теплопроводностью и электрической проводимостью, отрицательным температурным коэффициентом проводимости, специфическим металлическим блеском, ковкостью, пластичностью и т.п.
По химическим свойствам металлы характеризуются основными свойствами оксидов и гидроксидов и восстановительными свойствами.
Подобные различия в свойствах простых веществ связаны с характером химической связи при их образовании. Металлическая связь в металлах образуется при дефиците валентных электронов, а ковалентная в неметаллах при их достаточном количестве. Исходя из этого, можно провести вертикальную границу между элементами IIIA и IV групп. Слева – элементы с дефицитом валентных электронов, справа – с избытком. Это граница Цинтля.
Таким образом, ПС позволяет проанализировать положение простых веществ в связи с особенностями их свойств (металлы, неметаллы).
ПЗ Менделеева дает возможность определять и свойства простых веществ в химических соединениях. Впервые предсказание свойств было осуществлено самим Менделеевым. Он рассчитал свойства и тех элементов, которые еще не были открыты.
Лекция № 4
2.3. Химическая связь и строение молекул
Учение о химической связи относится к важнейшим проблемам современной химии. Знание природы взаимодействия атомов в веществе позволяет понять причины многообразия химических соединений, строение и механизм их образования.
Химическая связь возникает при взаимодействии атомов, обусловливающем образование химически устойчивой системы, при этом происходит понижение энергии системы. Возьмем простейший пример – образование молекулы водорода из атомов.
E
кривая 1
r0 r (расстояние между
атомами)
кривая 2
По мере сближения атомов, их электроны начинают притягиваться не только ядром своего атома, но и ядром другого атома. Атомные орбитали начинают перекрываться, и появляется вероятность одновременного появления обоих электронов в области перекрывания. Здесь вступает в действие принцип Паули: если спины электронов параллельны, то они стремятся разойтись, между ядрами возникает дополнительное отталкивание и химическая связь не образуется (кривая 1).
Если же спины электронов двух атомов антипараллельны, то принцип Паули не препятствует их совместному пребыванию в межъядерной зоне в области притяжения. Кривая 2 описывает понижение энергии и химическая связь образуется. Система из двух атомов водорода имеет минимальную энергию при некотором расстоянии между атомами r0. При дальнейшем сближении атомов энергия системы снова возрастает за счет увеличения сил отталкивания между ядрами.
Таким образом, химическая связь – это вид межатомных взаимодействий, характеризуемый определенной энергией, обуславливающий существование двух и многоатомных молекул.