Шпаргалка по "Химия"

1. ЭквивалентЭквивалент – это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет (или отдает) один ион Н+ или ОН–, в окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом другого вещества. Например, рассмотрим следующую реакцию:

 

H3PO4 + 2KOH ® K2HPO4 + 2H2O.

 

В ходе этой реакции только два  атома водорода замещаются на атомы  калия, иначе, в реакцию вступают два иона Н+ (кислота проявляет  основность 2). Тогда по определению эквивалентом H3PO4 будет являться условная частица 1/2H3PO4, т.к. если одна молекула H3PO4 предоставляет два иона Н+, то один ион Н+ дает половина молекулы H3PO4.

 

С другой стороны, на реакцию с одной  молекулой ортофосфорной кислотой щелочь отдает два иона ОН–, следовательно, один ион ОН– потребуется на взаимодействие с 1/2 молекулы кислоты. Эквивалентом кислоты является условная частица 1/2Н3РО4, а эквивалентом щелочи частица КОН.

 

Число, показывающее, какая часть  молекулы или другой частицы вещества соответствует эквиваленту, называется  фактором эквивалентности (fЭ). Фактор эквивалентности – это безразмерная величина, которая меньше, либо равна 1. Формулы расчета фактора эквивалентности приведены в таблице 1.1.

 

 Таким образом, сочетая фактор  эквивалентности и формульную  единицу вещества, можно составить  формулу эквивалента какой-либо  частицы, где фактор эквивалентности  записывается как химический  коэффициент перед формулой частицы:

 

fЭ (формульная единица вещества)  º эквивалент

 

 

 

2.Закон эквивалентов.

Эквивалентом в-ва наз-ся такое его кол-во,¡ взаимодействует с 1 молем атомов водорода или вытесняет такое же кол-во атомов водорода в хим-их р-ях.

HCl Э_Cl=1; H₂O Э₀=1/2;               NH₃ Э _n=1/3

Масса 1 эк-та наз-ся эк-ной массой (Э)

, В-валентность

NO  г/моль

Закон эквивалентов был открыт в 1792 г. И. Рихтером. Современная формулировка закона:  вещества реагируют и  образуются согласно их эквивалентам. Все вещества в уравнении реакции  связаны законом эквивалентов, поэтому:

nэ(реагента1) = … = nэ(реагентаn) = nэ(продукта1) = … = nэ(продуктаn)

 

Из закона эквивалентов следует, что  массы (или объемы) реагирующих и  образующихся веществ пропорциональны молярным массам (молярным объемам) их эквивалентов. Для любых двух веществ, связанных законом эквивалентов, можно записать:

или или

 

где m1 и m2 – массы реагентов и (или) продуктов реакции, г;

 

,  – молярные массы эквивалентов  реагентов и (или) продуктов  реакции, г/моль;

 

V1, V2 – объемы реагентов и  (или) продуктов реакции, л;

 

,– молярные объемы эквивалентов  реагентов и (или) продуктов  реакции, л/моль.

 

3.Вычисление эквив-ов простых и сложных в-в.

Эквивалентом в-ва наз-ся такое его кол-во,¡ взаимодействует с 1 молем атомов водорода или вытесняет такое же кол-во атомов водорода в хим-их р-ях.

Эквив-ая масса в-ва = сумме эквив-ов, состав-щих данное в-во элементов.

, где

В - валентность элемента

r-число атомов элемента

Основность кислоты опр-ся кол-вом атомов водорода, вступивших в реакцию.

H₂SO₄+2NaOH ÞNa₂SO₄+2H₂O

Э_H2SO4=98/2=49г/моль

Кислотность осн-ия опр-ся кол-вом гидроксильных групп, всткпивших в реакцию

Al(OH)₃+3HClÞAlCl₃+3H₂O

Al(OH)₃+HClÞAl(OH)₂Cl+H₂O

(знаменатель-фактор эквивалентности  (f))

 

4. . Моль

моль–кол-во в-ва,содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов),ск-ко атомов содержится в 0,012кг изотопа углерода ¹²₆С.Масса 1 моля данного в-ва- это его молярная масса, g измеряется в г/моль или кг/моль. Молярная масса = отношению массы в-ва к кол-ву вещества(М=m/n).Молярная масса серной кислоты М_Н2SO4=98г/моль.

Эквивалент, как частица, может  быть охарактеризован молярной массой (молярным объемом) и определенным количеством  вещества nэ. Молярная масса эквивалента (МЭ) – это масса одного моль эквивалента. Она равна произведению молярной массы вещества на фактор эквивалентности:

МЭ = М×fЭ.

Молярная масса эквивалента  имеет размерность «г/моль».

 

Молярная масса эквивалента  сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов образующих его составных  частей, например:

МЭ(оксида) = МЭ(элемента) + МЭ(О) = МЭ(элемента) + 8

 

МЭ(кислоты) = МЭ(Н) + МЭ(кислотного остатка) = 1 + МЭ(кислотного остатка)

 

 МЭ(основания) = МЭ(Ме) + МЭ(ОН) = МЭ(Ме) + 17

 

 МЭ(соли) = МЭ(Ме) + МЭ(кислотного остатка).

 

 

 

 

 

 

 

5. Закон Авогадро

В равных объемах газов (V) при одинаковых условиях (температуре Т и давлении Р) содержится одинаковое число молекул.

Следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем.

 

В частности, при нормальных условиях, т.е. при 0° С (273 К) и 101,3 кПа, объем 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газа Vm.

Таким образом, при нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа

Vm = 22,4 л/моль.

Закон Авогадро используется в расчетах для газообразных веществ. При пересчете  объема газа от нормальных условий  к любым иным применяют объединенный газовый закон Бойля-Мариотта и  Гей-Люссака:

 

где Рo, Vo, Тo – давление, объем газа и температура при нормальных условиях (Рo = 101,3 кПа, Тo = 273К).

 

Если известна масса (m) или количество (ν) газа и требуется вычислить его объем, или наоборот, используют уравнение Менделеева-Клапейрона:

PV = ν RT,

 

где ν = m/M – отношение массы вещества к его молярной массе,

R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль•К).

 

Из закона Авогадро вытекает еще  одно важное следствие: отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов. Эта постоянная величина называется относительной плотностью газа и  обозначается D. Так как молярные объемы всех газов одинаковы (1-е  следствие закона Авогадро), то отношение  молярных масс любой пары газов также  равна этой постоянной: где М1 и М2 – молярные массы двух газообразных веществ.

Величина D определяется экспериментально как отношение масс одинаковых объемов  исследуемого газа (М1) и эталонного газа с известной молекулярной массой (М2). По величинам D и М2 можно найти молярную массу исследуемого газа:

M1 = D • M2.

 

6. Мольный объём газа.

Моль–кол-во в-ва, содержащее столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов),ск-ко атомов содержится в 0,012кг изотопа углерода ¹²₆С.

Молярная масса газа=его плотности по отношению к др. газу, умноженной на молярную массу второго газа(М₁=D*M₂).Молярный обьём газа- (м³/моль, л/моль)-отношение обьёма в-ва к кол-ву этого в-ва(V_m=V/n).При н.у. Молярный обём газа=22,4л/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-7. Эквивалент окислителя и восстановителя.

В окислительно-восстановительных  реакциях значения эквивалентного числа  окислителя и восстановителя определяют по числу электронов, которые принемает ФЕ окислителя или принимает 1 ФЕ восстановителя.

Если и известно количество вещества, то количество вещества эквивалентов всегда в число эквивалентности раз больше (или равно) количества веществе:                                       

  n_эк(В) = zв • nв (2)

В практических расчетах наиболее часто  пользуются молярной массой экви-валентов. Молярной массой эквивалентов вещества В называется отюшение массы вещества В к его количеству вещества эквивалентов:

М_ЭК(В) = m_в/n_эк(В).

Учитывая при этом соотношения (1) и (2), получается другая формула*

М_ЭК(В) | Мв/zb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.Строение атома

Атом – электронейтральная частица, неделимая химическим путем.

 Атом состоит из положительно  заряженного ядра и отрицательно  заряженных электронов, образующих  электронную оболочку. Ядро атома  состоит из положительно заряженных  частиц – протонов p+ и электрически нейтральных частиц – нейтронов n0.

 Электрон в атоме не имеет  траектории движения. Квантовая  механика рассматривает вероятность  нахождения электрона в пространстве  вокруг ядра. Быстро движущийся  электрон может находиться в  любой части пространства, окружающего  ядро, и различные положения его  рассматриваются как электронное  облако с определенной плотностью  отрицательного заряда.

 Поскольку движение электрона  имеет волновой характер, квантовая  механика описывает его движение  в атоме при помощи волновой  функции ψ. В разных точках  атомного пространства эта функция  принимает разные значения.

 Для выражения законов движения  частиц используется уравнение  Шредингера. Шредингер вывел уравнение,  которое связывает энергию электронной  системы с волновой функцией. Волновое уравнение Шредингера  для движения одной частицы,  например электрона в атоме  водорода, в общем виде выглядит  следующим образом:

 

U – потенциальная энергия электрона

E – полная энергия электрона

 

 

 

 

10. Электронное облако.

Электрон в атоме не имеет  траектории движения. Квантовая механика рассматривает вероятность нахождения электрона в пространстве вокруг ядра. Быстро движущийся электрон может  находиться в любой части пространства, окружающего ядро, и различные  положения его рассматриваются  как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда.

Если бы в каждый момент времени  опр-ли положение электрона в трехмерном прост-ве и ставили в том месте точку, то ч/з мн-во таких определений получили бы картину в виде прост-венного облака изображенного точками с размытыми краями .Это зарядовое облако -электронное облако. Его плотность яв-тся непосредственной мерой вероятности нахождения электрона. Граничная поверхность облака, внутри g содержится 90–95% электронного заряда, дает форму орбитали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Электронная орбиталь.

В основе современного понимания микромира  лежит представление о том, что  электрон обладает св-ми частицы и св-ми волны. Быстро движущийся электрон м. находится в любой точке пространства, окруж-ей ядро.           

По мере  удаления электрона от ядра плотность возрастает и достигает  макс-го значения на расстоянии 0,53А, дальше этого расстояния электронная плотность уменьшается.

Область, в g заключено 90% вероятности нахождения электрона наз-ся электронной орбиталью (ЭО).ЭО наз-ся также электронным слоем или энергетическим уровнем. Электроны в атоме располагаются энергетическими уровнями, g находятся на опр-ом расстоянии от ядра и друг от друга. Нахождение электронов опр-ся системой квантовых чисел.

Орбиталь – пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона. Применительно к электрону можно сказать, что он ведет себя и как частица, и как волна, т. е. обладает, как и другие микрочастицы, корпускулярно-волновым дуализмом (двойственностью). С одной стороны, электроны как частицы производят давление, с другой стороны, движущийся поток электронов обнаруживает волновые явления, например дифракцию электронов.

Дифракция – способность волн огибать  препятствия, размеры которых соизмеримы с длиной волны.

 Атомные орбитали отличаются энергией, размером, формой и положением в пространстве относительно ядра. Согласно квантово-механическим расчетам s-орбитали имеют форму шара (рис. 1), p-орбитали – форму гантели (рис. 2). d-Орбиталь в зависимости от характеризующих ее квантовых чисел может принимать две различные формы (рис. 3), а f-орбиталь – четыре различные формы

 

 

s-орбитали   d-орбитали        F орбитали

11. Хар-ка состояния электрона в атоме системой квантовых чисел.

1. Главное  квантовое число (n), харак-ет номер энергетического уровня, на g располагается электрон, также харак-ет номер периода, в g находится элемент. Оно принимает значение от 1 до n, нумерация от внутреннего энергетического уровня к внешнему.

1   2   3   4   5  6  7

K  L  M  N  O  P  Q

Возрастание энергии электронов происходит по мере удаления от ядра.

2. Орбитальное  число (l), харак-ет номер энергетического подуровня и форму электронного облака. Оно принимает значение от 1 до (n-1). Кол-во подуровней соответствует номеру уровня.

0 1  2  3  4

s  p  d  f  g

s-электронное облако p-электронное облако d- электронное облако

3. Магнитное  квантовое число

Магнитное квантовое  число -размеры и формы электронных облаков в атоме могут быть не любыми, а только такими, которые соответствуют возможным значениям квантовых чисел n и l. Из решения уравнения Шредингера для атома водорода следует, что и ориентация электронного облака в пространстве не может быть произвольной: она определяется значением третьего, так называемого магнитного квантового числа ml. Магнитное квантовое число определяет возможные ориентации электронного облака в пространстве. Число таких ориентации равно количеству возможных значений магнитного квантового числа, принимающего целочисленные значения, по модулю не превышающие значение орбитального квантового числа:

ml=-l,…,-2,-1,0,+1,+2,..,+l. (m),  харак-ет ориентацию электронного облаков пространстве, принимает значение от (-L до +L) (2 L+1)- значение магнитного квантового числа.

S P Px;Py;Pz dx yd xz dyz dx²-y²dz²

4. Спиновое  квантовое число (спин) (s), имеет 2 значения –1/2; +1/2, харак-ет собственное движение электронов. Спиновое квантовое число отражает наличие у электрона собственного момента движения. Проекция собственного момента количества движения элек трона на избранное направление (например, на ось z) и называется спином. Спи новое квантовое число принимает два значения:m_s = +1/2 или -1/2