В задачах 859–868 вычислить константу гидролиза

ацетата натрия формиата натрия ацетата калия карбоната калия ортофосфата калия

хлорида аммония гипохлорида натрия цианида натрия гидрокарбоната калия сульфита калия

 

В задачах 869–880 вычислить степень гидролиза

№ задачи

Цианида калия в 0,1 Н растворе Ацетата калия в 0,1 М растворе 0,1 М раствора ортофосфата калия Карбоната натрия по I ступени в 0,2 М растворе Ортофосфата натрия по I ступени в 0,1 М растворе В 0,01 М растворе гидрокарбоната натрия Цианида аммония в 0,01Н растворе Хлорида аммония в 0,01 М растворе Гипохлорида калия в 0,001 М растворе В 0,06 М растворе нитрата свинца по I ступени Формиата лития в 0,001 н растворе Хлорида цинка по I ступени в 0,5 М растворе

СТРОЕНИЕ АТОМА

Вся совокупность сложных движений электрона в атоме описывается четырьмя квантовыми числами: главным n, побочным ℓ, магнитным m_ℓ и спиновым m_S.

Главное квантовое число n определяет общую энергию электрона на данной орбитали и его удаленность от ядра. Оно может принимать любые целые значения, начиная с единицы: 1,2,3,4... ¥. Под главным квантовым числом, равным ¥, подразумевают, что атому сообщена энергия, достаточная для полного отделения электрона от ядра (ионизация атома). N = 2n² – максимальное число электронов, которое находится на каждом энергетическом уровне.

Энергетические уровни представляют собой совокупность некоторых энергетических подуровней. Существование различий в энергетическом состоянии электронов отражается побочным (орбитальным) квантовым числом ℓ. Это квантовое число может принимать целочисленное значение от 0 до n-1 (ℓ = 0, 1, 2... n - 1). Численные значения ℓпринято обозначать буквенными символами:

 

Значение ℓ
Буквенное обозначение	s	p	d	f	g

 

В этом случае говорят о s, p, d, f, g, – состояниях элект­ронов, или s, p, d, f, g –орбиталях. Орбиталь – совокупность положений электрона в атоме, т.е. область пространства, где энер­гетически выгоднее всего находиться электрону.

ℓ – определяет форму электронного облака, а также орбитальный момент – момент количества движения электрона при его вращении вок­руг ядра (отсюда и второе название этого квантового числа – орбитальное). Если ℓ = 0 (s -орбиталь), то электронное облако имеет сферическую форму и не обладает направленностью в пространстве. При ℓ = 1(р -орбиталь) электронное облако имеет форму гантели, т.е. форму тела вращения, полученного из "восьмерки". При ℓ = 2 (d- орбиталь) электронное облако имеет четырехлепестковую фигуру. Формы f и g электронных облаков намного сложнее. Максимальное число электронов на подуровне рассчитывается по формуле 2(2 ℓ + 1).

Ориентация электронного облака в пространстве не может быть произвольной. Она определяется значением третьего, так называемого магнитного квантового числа m_ℓ.

m_ℓ может принимать значения любых целых чисел, как положительных так и отрицательных от -1до +1, включая 0, т.е. всего (2 ℓ + 1) значений. Например, при l = 0 m_ℓ = 0; при ℓ = 1 m_ℓ равно -1, 0, +1; при ℓ, равном 3, m_ℓ имеет семь значений (2 ℓ + 1 = 2∙3 + 1 = 7): -3, -2, -1, 0, +1,+2,+3 – семь различных ориентаций f электрон­ных облаков в пространстве.

m_S – спиновое квантовое число определяет собственное состояние электрона, результат вращения электрона вокруг своей оси. Спиновое квантовое число может иметь два значения: +1/2 или -1/2. Итак, состояние электронов можно описать набором четырех квантовых чисел, но для объяснения строения электронных оболочек атомов нужно знать еще три основных положения: принцип Паули, правило Хунда, принцип наименьшей энергии.

Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковыми.

Правило Хунда. При данном значении ℓ (то есть в пределах определенного под­­­уровня) электроны располагаются таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным.

Принцип наименьшей энергии – правило Клечковского: в атоме каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальна (что отвечает наибольшей его связи с ядром). Энергия электрона в основном определяется главным квантовым числом n и побочным числом ℓ, поэтому сначала заполняются те подуровни, для которых сумма значений n + ℓ является меньшей (энергия электрона на подуровне 4 s меньше, чем на подуровне 3 d, так как n + ℓ = 4 + 0 = 4 для 4 s и n + ℓ = 3 + 2 = 5 для 3 d. Когда для двух подуровней суммы n + ℓ равны, сначала идет заполнение с меньшим значением n (на подуровнях 3d, 4p, 5s n + ℓ = 5 – в этом случае происходит заполнение подуровней сначала с меньшим значением n, т.е. 3 d ® 4 p ® 5 s).

 

Примеры составления условий задач и их решения

Задача 889

Составить электронную формулу атомов Be, As в стабильном и возбужденном состояниях и изобразить орбитали внешнего энергетического уровня.

Решение:

Атом бериллия Be.

Стабильное состояние

 

Орбитали внешнего энергетического уровня

Возбужденное состояние

 

 

После Sp –гибридизации строение возбужденного атома бериллия

 

Атом мышьяка As.

Электронная формула: Стабильное состояние

 

 

Возбужденное состояние

 

 

Задача 893

Определить, какие частицы Mg, Si, Al⁺, S^2– являются изоэлектронными, то есть содержащими одинаковое число электронов. Написать электронные формулы данных частиц.

Решение:

Изоэлектронными являются частицы Mg и Al⁺. Их электронные формулы следующие:

Стабильное состояние

 

 

Возбужденное состояние

 

Возбужденное состояние

 

Задача 897

Пользуясь правилом Гунда, распределить электроны по квантовым ячейкам, отвечающим низшему и высшему энергетическим состояниям атомов мышьяка As, кобальта Co, стронция Sr.

Решение:

Низшее энергетическое состояние:

 

Валентность равна трем

_____________________________________________________________________

 

 

Валентность равна трем

_____________________________________________________________________

 

Валентность равна нулю

___________________________________________________________________

Высшее энергетическое состояние:

 

Валентность равна пяти

___________________________________________________________________

 

 

Валентность равна пяти

_____________________________________________________________________

 

Валентность равна двум

При выполнении заданий рекомендуется использовать учебное пособие [9].