Молекулярная химия

2) малорастворимые  - в 100 г воды при комнатной температуре растворяется менее 1 г вещества;

3) практически нерастворимые  - в 100 г воды при комнатной температуре растворяется менее 0,1 г вещества.

Абсолютно нерастворимых веществ не существует. Растворимость кислот, солей и  основ в воде можно определить с помощью таблицы растворимости. Растворимость веществ зависит:

1) от природы растворительного вещества и растворителя;

2) температуры (от  увеличения температуры  растворимость твердых  веществ и жидкостей  увеличивается, газов  - уменьшается);

3) давлению (только  для газов).

Растворы  классифицируют как насыщенные и  ненасыщенные, концентрированные и  разбавленные. Раствор, в котором  при данной температуре вещество больше не растворяется, называется насыщенным. Раствор, в котором растворимое  вещество еще может растворяться, называется ненасыщенным.

29. Электролитическая дисоциация

Вещества,свойства раствора или расплавы которых проводят электрический ток, называются электролитами. Вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрического тока, называются не электролитом. Распад электролитов на ионы во время их растворения в воде называется электролитической дисоциацией.

Основные  положения теории электролитической  диссоциации

1) Электролиты  во время растворения в воде  распадаются (дисоциируют) на положительно и негативно заряженные ионы. Распад на ионы осуществляется под действием диполей воды.

2) Ионы  в растворе находятся в гидратированном состоянии, то есть они окружены диполями воды.

3) Под  действием электрического тока положительно заряженные ионы (катионы) двигаются к катоду, негативно заряженные (анионы) - к аноду. Благодаря движению ионов растворы электролитов проводят электрический ток.

4) В  растворах на ионы распадаются  вещества с ионной и ковалентной  полярной связью.

Степень диссоциации

Степень диссоциации - отношение числа молекул N, которые распались на ионы, к общему числу растворенных молекул : . Степень диссоциации выражается в частях единицы или в отсотках. Если степень диссоциации меньшая 3 %, то электролит называется слабым, если больше 30 % -сильным. Электролиты, степень диссоциации которых лежит в пределах от 3 до 30 %, называются электролитами средней силы.

Электролитическая диссоциация кислот, лугов, солей. Кислоты  дисоциируют на катионы Гидрогену и анионы кислотного остатка, например: Луга дисоциируют на катионы металла (или ионы аммонию) и анионы гидроксидные группы, например: Соли дисоциируют на катионы металла (или ионы аммонию ) и анионы кислотного остатка.

На ионы не распадаются осадки, газы, а также  вода - соединение, которое мало дисоциирует.

30. Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.

Опытным путем было доказано, что к электролитам относятся кислоты, основания и  почти все соли, к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи.

Электролиты — проводники второго  рода. В растворе или расплаве они распадаются на ионы, благодаря чему и протекает ток. Очевидно, что чем больше ионов в растворе, тем лучше он проводит электрический ток. Чистая вода электрический ток проводит очень плохо.

Распад  молекул электролита  на ионы под воздействием молекул растворителя называется электролитической диссоциацией.

Так, хлорид натрия NaCl при растворении в воде полностью распадается на ионы натрия Na+ и хлорид-ионы Сl-. Вода образует ионы водорода Н+ и гидроксид-ионы ОН~ лишь в очень незначительных количествах.

Кроме хорошей электропроводности растворы электролитов обладают более низкими  значениями давления пара растворителя и  температуры плавления  и более высокими температурами кипения  по сравнению с  соответствующими значениями для чистого растворителя или для раствора неэлектролита в этом же растворителе.

1.  Электролиты  при растворении в воде распадаются  (диссоциируют) на ионы — положительные и отрицательные.

Ионы  находятся в более устойчивых электронных состояниях, чем атомы. Они могут состоять из одного атома  — это простые ионы (Na+, Mg2+, Аl3+ и т. д.) — или из нескольких атомов — это сложные ионы (NO-3, SO2-4, PO3-4 и т.д.). Многие ионы окрашены. Например, ион MnO-4 имеет малиновый цвет, ион CrO2-4 — желтый, ионы Na+ и Сl- бесцветны. Само название «ион» в переводе с греческого означает «странствующий». В растворе ионы беспорядочно передвигаются («странствуют») в различных направлениях.

2. При  действии электрического тока  ионы приобретают направленное  движение: положительно заряженные  ионы движутся к катоду, отрицательно  заряженные — к аноду. Поэтому  первые называются катионами,  вторые — анионами. Направленное  движение ионов происходит в  результате притяжения их к  противоположно заряженным электродам.

31. МЕТАЛЛЫ (от греч. metallon-первоначально, шахта, копи), в-ва, обладающие в обычных условиях характерными, металлическими, свойствами-высокими электрич. проводимостью и теплопроводностью, отрицат. температурным коэф. электрич. проводимости, способностью хорошо отражать световые волны (блеск), пластичностью. К металлам относятся как собственно металлы (простые в-ва), так и их сплавы, металлические соединения, в т.ч. интерметаллиды. Иногда металлами наз. все в-ва, обладающие теми или иными металлич. св-вами, напр. т. наз. "синтетические" металлы (см. Интеркалаты), металлы органические.

Ранее характерными признаками металлов считались  блеск, пластичность и ковкость - "светлое  тело, которое ковать можно" (М. В. Ломоносов). Но металлич. блеском обладают и нек-рые неметаллы, напр. иод. Известны хрупкие металлы, хотя мн. из них в результате тщательной очистки получены в пластичном состоянии. В настоящее время важнейшим признаком металлов признается отрицат. температурный коэф. электрич. проводимости, т.е. понижение электрич. проводимости с ростом т-ры. Из 109 элементов в периодич. системе 86 относят к металлам. Граница между металлами и неметаллами в периодич. таблице (в ее длинном варианте) проводится по диагонали от В до At. О нек-рых элементах, напр. Ge, Sb, нет единого мнения, все же правильнее считать Ge неметаллом, т.к. он обладает полупроводниковыми св-вами, a Sb-металлом, хотя по физ. св-вам сурьма –полуметалл 
 

32.Неметаллы расположены в основном в правом верхнем углу ПС, условно ограниченном диагональю бор-астат. Самым активным является фтор.

  Особенности строения  атомов неметаллов.

Во внешнем  электронном слое атомов неметаллов находится от трёх до восьми электронов.

Для атомов неметаллов, по сравнению с атомами  металлов характерны:

меньший атомный радиус;

четыре  и более электрона на внешнем энергетическом уровне.

Отсюда  и такое важнейшее свойство атомов неметаллов – тенденция к приёму недостающих до 8 электронов, т.е. окислительные  свойства. Качественной характеристикой  атомов неметаллов, т.е. своеобразной мерой  их неметалличности, может служить электроотрицательность, т.е. свойство атомов химических элементов поляризовать химическую связь, оттягивать к себе общие электронные пары. Электроотрицательность – мера неметалличности, т.е. чем более электроотрицателен данный химический элемент, тем ярче выражены неметаллические свойства.

  Кристаллическое  строение неметаллов-простых веществ. Аллотропия.

Если  металлы – простые вещества образованы за счет металлической связи, то для  неметаллов – простых веществ  характерна ковалентная неполярная химическая связь. В отличие от металлов неметаллы – простые вещества, характеризуются большим многообразием  свойств. Неметаллы имеют различное  агрегатное состояние при обычных  условиях:

 газы – H2, O2, O3, N2, F2, Cl2;

жидкость – Br2;

твердые вещества – модификации серы, фосфора, кремния, углерода и др.

Гораздо богаче у неметаллов и спектр цветов: красный – у фосфора, красно-бурый  – у брома, желтый – у серы, желто-зеленый – у хлора, фиолетовый – у паров йода. Элементы – неметаллы более способны, по сравнению с металлами, к аллотропии.

Физические  свойства неметаллов.

Ковкость  отсутствует

Блеска  нет

Теплопроводность (только графит)

Цвет  разнообразный: желтый, желтовато-зеленый, красно-бурый.

Электропроводность (только графит и черный Фосфор.)

Агрегатное  состояние:

газообразное(H2, O2, Cl2 ,F2, O3)

твердое (Р, С)

жидкое (Br2)

 Химические свойства неметаллов.

Неметаллы в химических реакциях могут быть восстановителями и окислителями (фтор, кислород.) Водородные соединения неметаллов.

В отличие  от металлов неметаллы образуют газообразные водородные соединения. Их состав зависит  от степени окисления неметаллов. -4 -3 -2 -1

RH4 →  RH3 →  H2R →  HR

Молекула  Н2 содержит неполярную σ-связь. Бесцветный газ, без запаха и вкуса, устойчив к нагреванию до 2000 °С. Практически не растворяется в воде.

Физические  константы:

Mr = 2,016,

 ρ  = 0,09 г/л (н.у.),

tпл = −259,19 °C,

tкип = −252,87 °C

Водород Н2 может проявлять в одних условиях восстановительные свойства (чаще), в других условиях - окислительные свойства (реже):

восстановитель H20 - 2e− = 2HI

окислитель H20 + 2e− = 2H−I

Реагирует с неметаллами, металлами, оксидами (обычно при нагревании)

Получение водорода:

 а)  в промышленности

2H2O →  электролиз → 2H2↑ + O2↑

2NaCl + 2H2O → электролиз → 2H2 ↑ + Cl2 ↑  + 2NaOH

 H2O(пар) + C(кокс)  H2 + CO

б) в  лаборатории

 Zn(т) + H2SO4(разб.) = ZnSO4 + H2 ↑

CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2↓ + 2H2↑

Водород широко применяют при получении аммиака, хлороводорода, металлов, метанола, твердых жиров и других технически важных продукты.

Вода H2O

Вода H2O - наиболее распространенное в природе соединение водорода.

Физические  константы:

Mr = 18,02, ρ = 1,004 г/см3 (4 °C), tпл = ±0,00 °C, tкип = +100,0 °C

При обычных  условиях полярные молекулы воды образуют между собой водородные связи. Это  обуславливает аномалию температур плавления и кипения - они значительно  выше, чем у ее химических аналогов (H2S и других).

Чистая  вода не имеет цвета, вкуса и запаха, толстые слои воды (более 5 м) имеют голубую окраску.

Затвердевание воды в лёд сопровождается увеличением  объёма на 9%, то есть лёд легче жидкой воды (вторая аномалия воды).

Наибольшую  плотность вода имеет не при 0 °C, а при 4 °C (третья аномалия воды).

Вода - чрезвычайно слабый электролит (H2O  Н+ + ОН−), электропроводность чистой (дистиллированной) воды весьма мала, поэтому электролиз воды проводят в присутствии сильных  электролитов.

По химическим свойствам вода - достаточно активное вещество, в подходящих условиях она  реагирует со многими металлами  и неметаллами, основными и кислотными оксидами:

 2H2O + 2Na = 2NaOH + H2↑

H2O + Cl2  HClO + HCl

H2O + BaO = Ba(OH)2

3H2O + P2O5 = 2H3PO4

Благодаря полярности молекул воды в ней  растворяются и диссоциируют многие ионные и ковалентные вещества типа оснований, кислот и солей, большинство солей вступает с водой в реакции обратимого гидролиза. Вода как растворитель способствует протеканию огромного количества обменных и окислительно-восстановительных реакций.

Со многими  безводными солям вода образует кристаллогидраты, один из методов обнаружения воды основан на переходе во влажной атмосфере  белого сульфата меди(II) CuSO4 в голубой  медный купорос CuSO4 . 5H2O.

33. Оксидом называется сложное вещество, состоящее из атомов двух элементов, один из которых - кислород.