Роль химии в жизни современного общества.

Занятие 1: «Введение».

План

1. Химическая картина мира как составная часть естественно-научной картины мира.

2. Роль химии в жизни современного общества.

3. Применение достижений современной химии в гуманитарной сфере деятельности общества.

4. Химическое содержание учебной дисциплины «Естествознание» при освоении специальностей СПО социально-экономического и гуманитарного профилей профессионального образования.

Химическая картина мира.

Отсутствие в химии теоретических основ, позволяющих точно предсказывать и рассчитывать протекание химических реакций, не позволяло ставить её в ряд с науками, обосновывающими само бытие. Поэтому высказывание Д.И. Менделеева о химическом понимании мирового эфира не только не было востребовано в начале 20 века, но и оказалось незаслуженно полностью забыто на целое столетие. Связано ли это с тогдашним революционным переворотом в физике, который захватил и увлёк большинство умов в 20 веке в изучение квантовых представлений и теории относительности, сейчас уже не так важно. Жаль только, что выводы гениального учёного, к тому же признанного в то время, не пробудило качественно другие философско-методологические принципы, отличные от философских принципов, которые, кстати, в изобилии фигурировали в рассуждениях физиков.

Объяснение столь нежелательного забвения скорее всего связано с распространением редукционистских течений, вызванных возвеличением физики. Именно сведение химических процессов к совокупности физических как бы прямо указывало на ненужность химических воззрений при анализе первооснов бытия. Кстати, когда химики пытались защитить специфику своей науки доводами о статистическом характере химических взаимодействий в отличие большинства взаимодействий в физике, обусловленных динамическими законами, физики тут же указывали на статистическую физику, которая якобы более полно описывает подобные процессы.

Специфика химии терялась, хотя наличие строгой геометрии связей взаимодействующих частиц в химических процессах вносило в статистическое рассмотрение специфический для химии информационный аспект.

Анализ сущности информационно-фазового состояния материальных систем резко подчёркивает информационный характер химических взаимодействий. Вода как химическая среда, оказавшись первым примером информационно-фазового состояния материальных систем, соединила в себе два состояния: жидкое и информационно-фазовое именно по причине близости химических взаимодействий к информационным.

Вакуум как электромагнитная среда физического пространства, проявившая свойства информационно-фазового состояния, скорее всего, ближе к среде, в которой протекают процессы, по форме напоминающие химические. Поэтому химическое понимание мирового эфира Д.И. Менделеева становится чрезвычайно актуальным. Давно замеченное терминологическое совпадение при описании соответствующих процессов превращения частиц в химии и в физике элементарных частиц как реакцийдополнительно подчёркивает роль химических представлений в физике.

Предполагаемая взаимосвязь между информационно-фазовыми состояниями водной среды и электромагнитной среды физического вакуума свидетельствует о сопутствующих химическим процессам изменениях в физическом вакууме, что, вероятно, и ощущал Д.И. Менделеев в своих экспериментах.

Следовательно, в вопросе о природе мирового эфира химия в каких-то моментах выступает даже определяющей по отношению к физическому воззрению.

Поэтому говорить о приоритете физических или химических представлений в выработке научной картины мира, вероятно, не стоит.

Литература

1. Буринська Н.М., Депутат В.М., Сударєва Г.Ф., Чайченко Н.Н. Хімія: Підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів (профільний рівень). – К.: Педагогічна думка, 2010. – 352 с., іл., табл.

2. Величко Л.П. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх начальних закладаів: Академічний рівень. – К.: Освіта, 2011. – 223 с.

3. Габриелян О.С. Химия. 9, 10, 11 кл. – М., 2000, 2003.

4. Габриелян О. С., Остроумов И. Г. Химия для профессий и специальностей социально-экономического и гуманитарного профилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

5. Габриелян О.С. Химия. Практикум: учеб. пособие. — М., 2014.

6. Габриелян О.С. и др. Химия. Тесты, задачи и упражнения: учеб. пособие. — М., 2014.

7. Габриелян О.С. Химия. Пособие для подготовки к ЕГЭ: учеб. пособие. — М., 2014.

8. Ерохин Ю. М. Химия: Задачи и упражнения: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

9. Ерохин Ю. М. Сборник тестовых заданий по химии: учеб. пособие для студ. Учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

10. Попель П.П., Крикля Л.С. Хімія: підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: ВЦ «Академія», 2010. – 208 с.: іл.

11. Попель П.П., Крикля Л.С. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладаів (академічний рівень). – К.: ВЦ «Академія, 2011. – 352 с.: іл.

12. Попель П.П., Крикля Л.С, Савченко І.О. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: ВЦ «Академія», 2007. – 272 с.

13. Савинкина Е.В., Логинова Г.П. Химия для школ и классов гуманитарного профиля. 10, 11 кл. – М., 2001-2002.

14. Химия: электронный учебно-методический комплекс. — М., 2014.

15. Ярошенко О.Г. Хімія: Підручник для 10 класу загальноосвітніх начальних закладів (рівень стандарту, академічний рівень). – К.: Грамота, 2010. – 224 с.: іл.

 

Занятие 2: «Основные понятия и законы химии».

 

План:

1. Место и значение химии в системе наук.

2. Основные понятия и законы химии:

· Атомно-меолкулярное учение;

· Вещество;

· Простые и сложные вещества;

· Молекула;

· Атом;

· Химический элемент;

· Ионы;

· Валентность;

· Реакции химические;

· Химическая формула;

· Аллотропия;

· Международная единица атомных масс;

· Относительная атомная масса;

· Средняя абсолютная масса атома;

· Относительная молекулярная масса;

· Абсолютная масса молекулы;

· Количество вещества, моль;

· Число Авогадро;

· Молярная масса.

3. Основные законы:

· Закон сохранения массы веществ;

· Закон постоянства состава;

· Закон Авогадро;

 

Основные понятия и законы химии

Химия – наука о свойствах вещества и его превращениях, она включает в себя законы ипринципы, описывающие эти превращения, а так же представления и теории, позволяющиедать им объяснение.

Атомно-молекулярное учение заключается в следующем:

1. Все вещества состоят из молекул.

2. Молекулы состоят из атомов.

3. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении; между ними существуют силыпритяжения и отталкивания.

Рассмотрим следующие определения:

Вещество – вид материи, которая обладает массой покоя.

Состоит из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов, мезонов и др. Химия изучаетглавным образом вещество, организованное в атомы, молекулы, ионы и радикалы. Такие веществапринято подразделять на простые и сложные (хим. соединения).

Простые вещества образованы атомами одного хим. элемента и потому являются формой его существования в свободномсостоянии, напр. Сера, железо, озон, алмаз. Сложные вещества образованы разными элементами имогут иметь состав постоянный (стехиометрические соединения или дальтониды) илименяющийся в некоторых пределах (нестехиометрические соединения или бертоллиды).

Молекула - наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Атом - наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химическиесвойства.

Различным элементам соответствуют различные атомы, обозначаемые символом данногоэлемента (Ag, Fe, Mg).

Химический элемент - это вид атомов, характеризующийся определенными зарядами ядер истроением электронных оболочек.

В настоящее время известно 118 элементов: 89 из них найдены в природе (на Земле),остальные получены искусственным путем. Атомы существуют в свободном состоянии, всоединениях с атомами того же или других элементов, образуя молекулы. Способность атомов вступать во взаимодействие с другими атомами и образовывать химические соединенияопределяется его строением. Атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательнозаряженных электронов, движущихся вокруг него, образуя электронейтральную систему, которая подчиняется законам, характерным для микросистем.

Ионы (от греч. ion – идущий), одноатомные или многоатомные частицы, несущиеэлектрический заряд.

Положительные ионы называют катионами (от греч. kation, буквально – идущий вниз),отрицательные – анионами (от греч. anion, буквально идущий вверх). В свободном состояниисуществуют в газовой фазе (в плазме).

Валентность (от лат. valentia – сила), способность атома присоединять или замещатьопределенное число других атомов или атомных групп с образованием химической связи.

Реакции химические (от лат. re- – приставка, означающая обратное действие, и actio –действие), превращения одних веществ (исходных соединений) в другие (продуктыреакции) при неизменяемости ядер атомов.

Исходные вещества иногда называют реагентами, однако чаще (особенно в органическойхимии) термин "реагент" используют по отношению к одному, наиболее активному исходномусоединению, определяющему направление химической реакции.

Химическая формула - это условная запись состава вещества с помощью химическихзнаков (предложены в 1814 г. Й. Берцелиусом) и индексов (индекс - цифра, стоящая справавнизу от символа.Обозначает число атомов в молекуле).

Химическая формула показывает, атомы каких элементов и в каком отношении соединенымежду собой в молекуле.

Простые вещества - молекулы, состоят из атомов одного и того же элемента.

Cложные вещества - молекулы, состоят из атомов различных химических элементов.

Аллотропия - явление образования химическим элементом нескольких простых веществ,различающихся по строению и свойствам.

Международная единица атомных масс равна 1/12 массы изотопа 12C - основного изотопаприродного углерода.

1 а.е.м = 1/12 • m (12C) = 1,66057 • 10-27 кг

Относительная атомная масса (Ar) - безразмерная величина, равная отношению среднеймассы атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) к 1/12 массыатома 12C.

Средняя абсолютная масса атома (m) равна относительной атомной массе, умноженной наа.е.м.Ar(Mg) = 24,312

m(Mg) = 24,312 • 1,66057 • 10-24 = 4,037 • 10-23 г

Относительная молекулярная масса (Mr) - безразмерная величина, показывающая, во сколькораз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода 12C.

Mг = mг / (1/12 mа(12C))

mr - масса молекулы данного вещества;

mа(12C) - масса атома углерода 12C.

Mг = S Aг(э). Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов с учетом индексов.

Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной наа.е.м.

Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому прихарактеристике количества вещества используют специальную единицу измерения - моль.

Количество вещества, моль. Означает определенное число структурных элементов (молекул,атомов, ионов).

Обозначается n, измеряется в моль. Моль - количество вещества, содержащее столько жечастиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода.

Число Авогадро диКваренья (NA). Количество частиц в 1 моль любого вещества одно и то же иравно 6,02 • 1023. (Постоянная Авогадро имеет размерность - моль-1).

Молярная масса показывает массу 1 моля вещества (обозначается M).

M = m / υ

Молярная масса вещества равна отношению массы вещества к соответствующемуколичеству вещества и численно равна его относительной молекулярной массе, однако перваявеличина имеет размерность г/моль, а вторая - безразмерная.

M = NA • m(1 молекула) = NA • Mг • 1 а.е.м. = (NA • 1 а.е.м.) • Mг = Mг

Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 80 а.е.м. (SO3), то масса одного молямолекул равна 80 г. Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности,обеспечивающим переход от молекулярных соотношений к молярным. Все утверждения относительномолекул остаются справедливыми для молей (при замене, в случае необходимости, а.е.м. на г)

Например, уравнение реакции: 2Na + Cl2 ® 2NaCl, означает, что два атома натрия реагируют с одноймолекулой хлора или, что одно и то же, два моль натрия реагируют с одним молем хлора.

Основные законы

Литература

1. Буринська Н.М., Депутат В.М., Сударєва Г.Ф., Чайченко Н.Н. Хімія: Підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів (профільний рівень). – К.: Педагогічна думка, 2010. – 352 с., іл., табл.

2. Величко Л.П. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх начальних закладаів: Академічний рівень. – К.: Освіта, 2011. – 223 с.

3. Габриелян О.С. Химия. 9, 10, 11 кл. – М., 2000, 2003.

4. Габриелян О. С., Остроумов И. Г. Химия для профессий и специальностей социально-экономического и гуманитарного профилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

5. Габриелян О.С. Химия. Практикум: учеб. пособие. — М., 2014.

6. Габриелян О.С. и др. Химия. Тесты, задачи и упражнения: учеб. пособие. — М., 2014.

7. Габриелян О.С. Химия. Пособие для подготовки к ЕГЭ: учеб. пособие. — М., 2014.

8. Ерохин Ю. М. Химия: Задачи и упражнения: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

9. Ерохин Ю. М. Сборник тестовых заданий по химии: учеб. пособие для студ. Учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

10. Попель П.П., Крикля Л.С. Хімія: підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: ВЦ «Академія», 2010. – 208 с.: іл.

11. Попель П.П., Крикля Л.С. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладаів (академічний рівень). – К.: ВЦ «Академія, 2011. – 352 с.: іл.

12. Попель П.П., Крикля Л.С, Савченко І.О. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: ВЦ «Академія», 2007. – 272 с.

13. Савинкина Е.В., Логинова Г.П. Химия для школ и классов гуманитарного профиля. 10, 11 кл. – М., 2001-2002.

14. Химия: электронный учебно-методический комплекс. — М., 2014.

15. Ярошенко О.Г. Хімія: Підручник для 10 класу загальноосвітніх начальних закладів (рівень стандарту, академічний рівень). – К.: Грамота, 2010. – 224 с.: іл.

 

 

Пример

На основании периодической таблицы охарактеризуйте химические элементы с порядковыми номерами 21 и 34.

Для характеристики химического элемента по периодической системе Д.И.Менделеева следует рассмотреть:

1. Положение в периодической таблице (порядковый номер; период, ряд; группа, подгруппа; атомная масса).

2. Строение атома (заряд ядра; состав ядра - количество протонов p₁¹, нейтронов n₀¹ и электронов ē; число энергетических уровней и подуровней; написать формулу электронной конфигурации; квантовые ячейки; по числу и характеру валентных электронов определить тип элемента).

3. Формулы и химический характер соединений (высшего оксида и гидроксида; водородных соединений).

4. Сравнить с соседями (по периоду, по группе).

a) Порядковый номер элемента Z = 21 обозначает: заряд ядра атома элемента (скандия): ⁶⁵₂₁Sc – +21; число протонов p₁¹: ₂₁Sc – 21p₁¹; число электронов ē: ₂₁Sc – 21ē; число нейтронов n₀¹ = A_r – Z = 65 – 21 = 44 – 44n₁⁰

Формула состава атома

 

^6521Sc (	21p1^1; 44n1^0	; 21ē)
	состав ядра

 

Скандий находится в IV периоде; номер периода обозначает число энергетических уровней - 4.

Скандий расположен в побочной подгруппе. Следовательно, его валентные электроны будут находится на 4s- и 3d-подуровнях.

   Электронная формула скандия

 

21Sc	1s^22s^22p^63s^2 3p^6	3d^14s^2
	[Ar]

 

или в виде сокращенной записи: [Ar] 3d¹4s²

   Электронная формула в виде квантовых ячеек:

 

21Sc [Ar]

 

Скандий – d- элемент. Электронное строение атома заканчивается s- электронами, поэтому элемент будет проявлять металлические свойства.

Формула высшего оксида – Sc₂O₃, гидроксида – Sc(OH)₃ обладают слабыми основными свойствами. Соединений с водородом не образует.

 

b) Порядковый номер 34 имеет селен Se. Элемент находится в IV периоде, значит в атоме имеется 4 энергетических уровня. Он находится в главной подгруппе VI группы; его валентные электроны распределены на 4s и 4p-подуровнях.

Электронная формула селена:

 

₃₄Se 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁴

 

Внешний уровень в виде квантовых ячеек имеет вид:

 

 

Атом селена имеет 6 валентных электронов; поэтому высшая валентность равна 6, что соответствует номеру группы.

Селен - p- элемент, поэтому будет проявлять свойства неметалла.

Высший оксид SeO₃, его гидроксид H₂SeO₄ и газообразное водородное соединение H₂Se имеют кислотный характер.

 

Контрольные вопросы:

1. Как изменяются в периоде слева направо количество электронов на внешнем уровне?

2.  Как изменяются в периоде слева направо количество энергетических уровней?

3. Как изменяются в периоде слева направо радиусы атомов?

4. Почему Аргон называют инертным атомом?

5. Как изменяются металлические и неметаллические свойства элементов в периоде? Что при этом происходит?

6. Как изменяются вгруппе радиус атомов элементов?

7. Опишите свойства простых веществ: фтора, брома, йода.

8. Современная формулировка Периодического закона Д.И. Менделеева.

 

Литература

1. Буринська Н.М., Депутат В.М., Сударєва Г.Ф., Чайченко Н.Н. Хімія: Підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів (профільний рівень). – К.: Педагогічна думка, 2010. – 352 с., іл., табл.

2. Величко Л.П. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх начальних закладаів: Академічний рівень. – К.: Освіта, 2011. – 223 с.

3. Габриелян О.С. Химия. 9, 10, 11 кл. – М., 2000, 2003.

4. Габриелян О. С., Остроумов И. Г. Химия для профессий и специальностей социально-экономического и гуманитарного профилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

5. Габриелян О.С. Химия. Практикум: учеб. пособие. — М., 2014.

6. Габриелян О.С. и др. Химия. Тесты, задачи и упражнения: учеб. пособие. — М., 2014.

7. Габриелян О.С. Химия. Пособие для подготовки к ЕГЭ: учеб. пособие. — М., 2014.

8. Ерохин Ю. М. Химия: Задачи и упражнения: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

9. Ерохин Ю. М. Сборник тестовых заданий по химии: учеб. пособие для студ. Учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

10. Попель П.П., Крикля Л.С. Хімія: підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: ВЦ «Академія», 2010. – 208 с.: іл.

11. Попель П.П., Крикля Л.С. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладаів (академічний рівень). – К.: ВЦ «Академія, 2011. – 352 с.: іл.

12. Попель П.П., Крикля Л.С, Савченко І.О. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: ВЦ «Академія», 2007. – 272 с.

13. Савинкина Е.В., Логинова Г.П. Химия для школ и классов гуманитарного профиля. 10, 11 кл. – М., 2001-2002.

14. Химия: электронный учебно-методический комплекс. — М., 2014.

15. Ярошенко О.Г. Хімія: Підручник для 10 класу загальноосвітніх начальних закладів (рівень стандарту, академічний рівень). – К.: Грамота, 2010. – 224 с.: іл.

 

 

Теория химического строения

Теорию химического строения разработал А.М. Бутлеров. Она имеет следующие положения:

1) атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с другими свойствами;

2) соединение атомов происходит соответственно их валентностям;

3) свойства веществ зависят от их химического строения.

Вывод: свойства вещества определяются внутренней структурой – химическим строением.

Вещество допустимо изображать при помощи структурной формулы, если вещество имеет молекулярное строение. Не все вещества имеют молекулярное строение.

Виды строения веществ: молекулярное; атомное; ионное.

Теория химического строения объясняет явление изомерии.

Изомеры – соединения, обладающие одним и тем же качественным и количественным составом, но разными свойствами. Зависимость свойств изомеров и органических соединений от их химического строения объясняется передающимся «взаимным влиянием атомов», в результате чего атомы приобретают различные химические свойства.

Бутлеров предвидел и доказал существование позиционной и скелетной изомерии. В 1863 г. ему удалось впервые получить самый простой третичный спирт – третичный бутиловый спирт, или триметилкарбинол. Он расшифровал его строение и доказал наличие у него изомеров. В 1864 г. Бутлеров предсказал существование двух бутанов и трех пентанов, позднее – изобутилена.

Теория химического строения послужила предпосылкой развития теории химической связи.

В 1916 г. Льюис предположил, что химическая связь возникает при образовании электронной пары, принадлежащей двум атомам.

Из этого предположения была разработана теория ковалентной связи.

В. Коссель предположил, что один атом отдает ион, а другой его принимает при взаимодействии друг с другом. Один атом становится положительно заряженным, а другой – отрицательно заряженным.

Из этих идей развилась современная теория ионной связи.

Ионная связь

Связь, возникшая между атомами с резко выраженными противоположными свойствами (типичным металлом и типичным неметаллом), между которыми возникают силы электростатического притяжения, называется электровалентной, или ионной связью. Соединения, образовавшиеся путем притяжения ионов, называются гетерополярными, или ионными. (FrF – самое типичное ионное соединение, NaCl). Образование таких соединений получается из атомов, резко отличающихся по значению электроотрицательности, в результате перехода электронов от атомов одних элементов к другим. Ионные соединения возникают между элементами I и II групп с элементами главных подгрупп VI и VII групп. Типичные металлы имеют на внешнем энергетическом уровне не более 3-х электронов, которые они отдают, превращаясь в положительно заряженные катионы, а типичные неметаллы, имеющие 6–7 электронов на внешнем валентном уровне, принимают недостающие электроны, превращаясь в отрицательно заряженные катионы, т. е. электронные оболочки соединяющихся элементов превращаются в электронную оболочку (завершенный уровень) благородных газов. Вещества с ионной связью имеют кристаллическую решетку, твердые, являются электролитами, с высокими температурами кипения и плавления, при растворении в воде или плавлении проявляют свойства сильных электролитов. Ионная связь – производная ковалентной связи в результате односторонней поляризации общей электронной пары, переходящей во владение одного из соединяющихся атомов.

Одностороннюю поляризацию осуществляет атом хлора, обладающего ярко выраженными неметаллическими свойствами. Электроны переходят от атома натрия, имеющего типичные металлические свойства, к атому хлора. В результате к атому хлора смещается общее электронное облако. Ионная связь – высшая степень ковалентной неполярной связи. Ко-валентная полярная связь является промежуточной формой между ионной и ковалентной неполярной связью. Природа образования ко-валентной и ионной связи едина, принципиальных отличий не существует. Различие состоит в степени поляризации. Ионной связи характерны ненасыщаемость – каждый ион, взаимодействуя с противоположным во всех направлениях, не компенсирует силовые поля, и ненаправленность – любой ион в любом направлении способен притягивать к себе ион противоположного заряда. В результате этих свойств ионные соединения представляют собой твердые тела с ионной кристаллической решеткой. 100 %-ной ионной связи не существует. Существует степень или доля ионности связи – в соединении СsF ионная связь имеет долю 89 %.

Водородная связь

Водородная связь – взаимодействие между двумя электроотрицательными атомами одной или нескольких разных молекул при помощи атома водорода: А—Н...В (чертой обозначена ковалентная связь, тремя точками – водородная связь).

Для водородной связи характерно электростатическое притяжение водорода (несущего положительный заряд?+) к атому электроотрицательного элемента, имеющего отрицательный заряд?-. Чаще всего она слабее ковалентной, но сильнее обычного притяжения молекул друг к другу в твердых и жидких веществах.

Водородная связь отличается от межмолекулярных взаимодействий тем, что обладает свойствами направленности и насыщаемости.

Водородная связь считается разновидностью ковалентной химической связи. Описывается при помощи метода молекулярных орбита-лей в виде трехцентровой двухэлектронной связи.

Признак наличия водородной связи – расстояние между атомом водорода и другим атомом, ее образующим, меньше, чем общая сумма радиусов этих атомов.

Чаще встречаются несимметричные водородные связи (расстояние Н...В>А—В), редко – симметричные (HF).

Угол между атомами А—Н...В ~180o.

Водородная связь присутствует во многих химических соединениях. Образуется между наиболее электроотрицательными элементами (фтор, азот, кислород), реже – в некоторых других (хлор, сера).

Наиболее прочные водородные связи имеются в воде, фтороводороде, кислородсодержащих неорганических кислотах, карбоновых кислотах, фенолах, спиртах, аммиаке, аминах.

При кристаллизации водородные связи сохраняются.

Кристаллические решетки водородных связей:

1) цепи (метанол);

2) плоские двухмерные слои (борная кислота);

3) пространственные трехмерные сетки (лед).

Внутримолекулярная водородная связь – водородная связь, объединяющая части одной молекулы.

Межмолекулярная водородная связь – водородная связь, образующаяся между атомом водорода одной молекулы и атомом неметалла другой молекулы.

Многоцентровые связи

Из-за развития метода валентных связей выяснилось, что настоящие свойства молекулы оказываются промежуточными между теми, которые описывает соответствующая формула. Такие молекулы описывают набором из нескольких валентных схем (метод наложения валентных схем). В качестве примера рассматривается молекула метана СН4. В ней отдельные молекулярные орбитали взаимодействуют друг с другом. Это явление называется локализованной многоцентровой ковалентной связью. Эти взаимодействия слабые, поскольку степень перекрывания орбиталей невелика. Но молекулы с многократно перекрывающимися атомными орбиталями, ответственными за образование связей путем обобществления электронов тремя и более атомами, существуют (дибо-ран В2Н6). В этом соединении центральные атомы водорода соединены трехцентровыми связями, образовавшимися в результате перекрывания sp3-гибридных орбиталей двух атомов бора с 1s-атомной орбиталью атома водорода.

С точки зрения метода молекулярных орбиталей считается, что каждый электрон находится в поле всех ядер, но связь не обязательно образована парой электронов (Н2+ – 2 протона и 1 электрон).

Метод молекулярных орбиталей использует представление о молекулярной орбитали, описывая распределение электронной плотности в молекуле.

Молекулярные орбитали – волновые функции электрона в молекуле или другой многоатомной химической частице. Молекулярная орбиталь (МО) занята одним или двумя электронами. В области связывания состояние электрона описывает связывающая молекулярная орбиталь, в области разрыхления – разрыхляющая молекулярная орбиталь. Распределение электронов по молекулярным орбиталям происходит так же как и распределение электронов по атомным орбиталям в изолированном атоме. Молекулярные орбитали формируются при комбинациях атомных орбиталей. Их число, энергия и форма выводятся исходя из числа, энергии и формы орбиталей атомов – элементов молекулы.

Волновые функции, отвечающие молекулярным орбиталям в двухатомной молекуле, представляют в виде суммы и разности волновых функций, атомных орбиталей, умноженных на постоянные коэффициенты:?(АВ) = c1?(A)±c2?(B). Это метод вычисления одноэлектронной волновой функции (молекулярные орбитали в приближении линейной комбинации атомных орбиталей).

Энергии связывающих орбиталей ниже энергии атомных орбиталей. Электроны связывающих молекулярных орбиталей находятся в пространстве между связываемыми атомами.

Энергии разрыхляющих орбиталей выше энергии исходных атомных орбиталей. Заселение разрыхляющих молекулярных орбиталей электронами ослабляет связь.

Контрольные вопросы:

1. Сколько неспаренных электронов содержит атом бора в возбужденном состоянии:

2. Какая электронная формула соответствует иону О-2?

3. Как определяется число протонов в ядре?

4. Чему равно число электронных уровней атома элемента с номером 30?

5. Выберите наименее электроотрицательный элемент:

6. В ядре атома кислорода (16О) число нейтронов:

7. Металл, строение внешнего энергетического уровня которого:...4d105s1:

8. Электронная конфигурация атома рубидия:

9. У какого элемента заполняется предпоследний энергетический уровень электронами?

10. Укажите связь, образованную по донорно-акцепторному механизму:

11. Некоторым элементом образована высшая кислородосодержащая кислота формулой - Н3ЭО4. Укажите конфигурацию внешних электронов атома элемента в возбужденном состоянии:

12. В чем равность 1 л газообразного кислорода и 1 л газообразного водорода при одинаковых температуре и давлении?

13. Электронная формула рения:

14. В ядре атома какого элемента 29 протонов?

15. С помощью главного квантового числа можно охарактеризовать:

 

 

Литература

1. Буринська Н.М., Депутат В.М., Сударєва Г.Ф., Чайченко Н.Н. Хімія: Підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів (профільний рівень). – К.: Педагогічна думка, 2010. – 352 с., іл., табл.

2. Величко Л.П. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх начальних закладаів: Академічний рівень. – К.: Освіта, 2011. – 223 с.

3. Габриелян О.С. Химия. 9, 10, 11 кл. – М., 2000, 2003.

4. Габриелян О. С., Остроумов И. Г. Химия для профессий и специальностей социально-экономического и гуманитарного профилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

5. Габриелян О.С. Химия. Практикум: учеб. пособие. — М., 2014.

6. Габриелян О.С. и др. Химия. Тесты, задачи и упражнения: учеб. пособие. — М., 2014.

7. Габриелян О.С. Химия. Пособие для подготовки к ЕГЭ: учеб. пособие. — М., 2014.

8. Ерохин Ю. М. Химия: Задачи и упражнения: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

9. Ерохин Ю. М. Сборник тестовых заданий по химии: учеб. пособие для студ. Учреждений сред. проф. образования. — М., 2014.

10. Попель П.П., Крикля Л.С. Хімія: підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: ВЦ «Академія», 2010. – 208 с.: іл.

11. Попель П.П., Крикля Л.С. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладаів (академічний рівень). – К.: ВЦ «Академія, 2011. – 352 с.: іл.

12. Попель П.П., Крикля Л.С, Савченко І.О. Хімія: підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: ВЦ «Академія», 2007. – 272 с.

13. Савинкина Е.В., Логинова Г.П. Химия для школ и классов гуманитарного профиля. 10, 11 кл. – М., 2001-2002.

14. Химия: электронный учебно-методический комплекс. — М., 2014.

15. Ярошенко О.Г. Хімія: Підручник для 10 класу загальноосвітніх начальних закладів (рівень стандарту, академічний рівень). – К.: Грамота, 2010. – 224 с.: іл.

 

Тема 5: «Вода. Растворы».

 

План:

1. Понятие о растворах.

2. Значение растворов в жизни и практической деятельности человека.

3. Понятие о дисперсных системах.

4. Классификация дисперсных систем по размерам растворенных частичек. Истинные растворы как разновидность диспесрных систем.

5. Эффект Тиндаля.

6. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и лисперсной среды.

7. Процесс растворения.

8. Тепловые эффекты растворения.

Что такое вода? Минерал, не имеющий цвета,
Не имеющий запаха, формы, но ты оглянись –
Это главное таинство, главное чудо Планеты,
Это главный исток, из которого вылилась Жизнь.

Без воды на Планете не мыслимо что-то живое
И вода вездесуща – и в недрах, и по или над землей,
И планету Земля, во Вселенной зерно голубое,
Было б много точнее назвать не Землёй, а Водой.

Океаны и реки, озёра и вечные льдины,
Сок деревьев и трав, кровь живущих зверей и людей –
Это только вода, это Жизни самой сердцевина,
Это плазма Планеты, а может Галактики всей.

Мы не ценим её, мы, как дети с игрушкой играем,
С этим главным сокровищем, таинством Жизни, водой,
Загрязняем её, отравляем её, убиваем…
Ну, а если когда-то игра обернётся бедой?

Вода на Земле 2/3 земного шара покрыто водой. Общий запас ее составляет 1,5 км3. Если разделить ее поровну между всеми жителями Земли, то каждому достанется по Ладожскому озеру. Много это или мало? Так мы богачи или все-таки бедняки?Попробуем ответить на этот вопрос.Территория большая, но «доступной» воды мало.Попробуем вспомнить, в каком виде вода существует на Земле? Жидкая, твердая, газообразная. А в каком природном виде она может существовать? В виде родников, озер, океанов, морей, рек, атмосферной влаги, ледников. Попробуем распределить эти формы по количественному содержанию.
Вода – дефицитное вещество, хотя на Земле это самое распространенное вещество.