химический каталог




Сборник задач и упражнений по химии

Автор Лебедева М.И., Анкудимова И.А.

рассматриваемые соединения будут диссоциировать по типу гидроксидов.

При образовании полярной ковалентной связи происходит смещение общего электронного облака от менее к более электроотрицательному атому. В результате один из атомов приобретает избыточный отрицательный заряд, а другой - такой же по абсолютной величине избыточный положительный заряд. Систему из двух равных по абсолютной величине и противоположных по знаку зарядов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, называют электрическим диполем.

Напряженность поля, создаваемая диполем, пропорциональна электрическому дипольному моменту диполя, представляющему собой произведение абсолютного значения заряда электрона q (1,60-10-19 Кл) на расстояние l между центрами положительного и отрицательного зарядов в диполе (длиной диполя):

ц = ql.

Величина ц молекулы служит количественной мерой ее полярности и измеряется в Дебаях (D):

1D = 3,33-10-30 Кл-м.

П р и м е р 41 Длина диполя молекулы НС1 равна 0,22-10-8 см. Вычислите электрический момент диполя.

Решение

q = 1,60-10-19 Кл; l = 2,2-10-11 м; ц = ql = 1,60-10-19 • 2,2-10-11 = 3,52-10-30 Кл-м = = 3,52 • 10-30/(3,33 • 10-30) = 1,06 D.

П р и м е р 42 Какую валентность, обусловленную неспаренными электронами (спинвалентность), может проявлять фосфор в нормальном и возбужденном (*) состояниях?

Решение Распределение электронов внешнего энергетического уровня фосфора 3s23p3 (учитывая правило Хунда, 3 s2 3px 3py 3pz) по квантовым ячейкам имеет вид:

t t t

3s 3pz 3d

Атомы фосфора имеют свободные d-орбитали, поэтому возможен переход одного 3s-электрона в 3d-состояние:

Отсюда валентность (спинвалентность) фосфора в нормальном состоянии равна трем, а в возбужденном - пяти.

П р и м е р 43 Что такое гибридизация валентных орбиталей? Какое строение имеют молекулы типа AВn , если связь в них образуется за счет sp-, sp2-, sp3-гибридных орбиталей атома А?

Решение Теория валентных связей (ВС) предполагает участие в образовании ковалентных связей не только "чистых" АО, но и "смешанных", так называемых гибридных, АО. При гибридизации первоначальная форма и энергия орбиталей (электронных облаков) взаимно изменяются и образуются орбитали (облака) новой одинаковой формы и одинаковой энергии. Число гибридных орбиталей (q) равно числу исходных. Ответ на поставленный вопрос отражен в табл. 3.

3 Гибридизация орбиталей и пространственная конфигурация молекул

Тип молекулы Исходные орбитали атома А Тип гибри-ди-зации Число гибридных орбиталей атома А Пространственная конфигурация молекулы

АB2 s + p 2 Линейная

AB3 s + p + p sp2 3 Треугольная

AB4 s + p + p + p sp3 4 Тетраэдрическая

Если в гибридизации участвуют одна s- и одна p-орбитали (sp-гиб-ридизация), то образуются две равноценные sp-орбитали; из одной s- и двух p-орбиталей ^^гибридизация) образуются три sp2-орбитали и т.д.

Гибридные облака, соответствующие данному типу гибридизации, располагаются в атоме так, чтобы взаимодействие между электронами было минимальным, т.е. как можно дальше друг от друга. Поэтому при sp-гибридизации электронные облака ориентируются в противоположных направлениях, при sp2-гибридизации - в направлениях, лежащих в одной плоскости и составляющих друг с другом углы в 120° (т.е. в направлениях к вершинам правильного треугольника), при sp3-гибридизации - к вершинам тетраэдра (угол между этими направлениями составляет 109°28'.

Задачи

261 Какую химическую связь называют ковалентной? Опишите ее основные свойства.

262 Почему при образовании ковалентной связи расстояние между атомами строго определенно? Как оно называется?

263 Что называется кратностью связи? Как влияет увеличение кратности связи на ее длину и энергию?

264 Определите ковалентность и степень окисления:

а) углерода в молекулах C2H6, C2H5OH, CH3COOH, CH3O;

б) хлора в молекулах NaCl, NaCl03, NaCl04, Ca(Cl0)2;

в) серы в молекулах Na2S203, Na2S, Na2S04.

265 Какая из связей Сa - Н, C - Cl, Br - Cl является наиболее полярной и почему? (табл. 2)

266 Объясните почему максимальная ковалентность фосфора может быть равной 5, а у азота такое валентное состояние отсутствует?

267 Пользуясь значениями относительных электроотрицательностей (табл. 2) определите степень ионности связи в молекулах:

а) CH4, CCl4, CO2; б) NH3, NO, Mg3N2; в) LiCl, LiI, Li2O;

г) HF, HCl, HBr; д) SO2, SeO2, TeO2; е) CO2, SiO2, SnO2.

268 Какой тип гибридизации электронных облаков в молекулах:

а) BCl3; б) CaCl2; в) GeCl4; г) SiCl4; д) ZnI2; е) ВеН2?

Какую пространственную конфигурацию имеют эти молекулы?

269 Какая из связей K-S, H-S, Br-S, C-S наиболее полярна и почему

(табл. 2)?

270 В сторону какого атома смещается электронная плотность в молекулах H2O, NaH, HI, CH4?

271 Какую ковалентную связь называют полярной? Что служит количественной мерой полярности ковалентной связи?

272 Какую химическую связь называют водородной? Между молекулами каких веществ она образуется? Почему плавиковая кислота и вода, имея меньшую молекулярную массу, плавятся и кипят при более высоких температурах, чем их аналоги?

273 Какие кристаллические структуры называют ионными, атомными, молекулярными и металлическими? Кристаллы каких веществ: алмаз, хлорид натрия, диоксид углерода, цинк - имеют указанные структуры?

274 Какую химическую связь называют ионной? Каков механизм ее образования? Какие свойства ионной связи отличают ее от ковалентной? Приведите примеры типичных ионных соединений.

275 Какую химическую связь называют дативной? Каков механизм ее образования? Приведите пример.

276 Какие силы молекулярного взаимодействия называют ориентаци-онными, индукционными и дисперсионными? Когда возникают эти силы и какова их природа?

277 В ряду галогеноводородов HCl, HBr, HI электрические моменты диполей молекул равны 3,5•10-30, 2,6•10-30, ^•Ю-30 Кл^м соответственно. Как изменяется характер химической связи в этих молекулах?

278 Какое состояние электрона, атомных орбиталей или атомов в целом называют валентным? Сколько валентных состояний возможно для атомов кислорода и серы, фтора и хлора?

279 Какой способ образования ковалентной связи называют донорно-акцепторным? Какие химические связи имеются в ионах NH4+ и BF4-? Укажите донор и акцептор?

280 Электрический момент диполя молекул сероводорода и диоксида серы равны 3,110-30 и 2,0•10-30 Югм. Какая из этих молекул более полярна?

281 Электрический момент диполя молекул метана, аммиака, воды и хлороводорода равны 0; 4,7•10-30; 6,Ы0-30; 3,5•10-30 Югм. Какая из этих молекул более полярна?

282 Почему молекула диоксида углерода неполярна, хотя связь углерод - кислород имеет электрический момент диполя 0,37•10-30 Югм?

283 Каково взаимное расположение электронных облаков при sp2-гибридизации? Приведите примеры. Какова пространственная структура этих молекул?

284 Энергия связи в молекулах этилена и ацетилена равна 383,2 и 433,7 кДж/моль соответственно. В какой молекуле связь наиболее прочная?

285 В чем причина различной пространственной структуры молекул хлорида бора и аммиака?

286 В каком из перечисленных веществ более выражен ионный характер связи: CCl4, SiO2, CaBr2, NH3?

287 Как изменяется прочность С-С связи в ряду: этан этилен этин?

288 Какова степень окисления азота в соединении (NH4)2SO4?

289 Как изменяется число п-связей в ряду: C2H6 — C02 — S03?

290 Докажите, что азот в соединениях может быть только 4-ва-

лентным.

4 ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА.

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

4.1 ТЕРМОХИМИЯ. ЗАКОНЫ ТЕРМОХИМИИ

Науку о взаимных превращениях различных видов энергии называют термодинамикой. Термодинамика устанавливает законы этих превращений, а также направление самопроизвольного течения различных процессов в данных условиях.

При химических реакциях происходят глубокие качественные изменения в системе, перестройка электронных структур взаимодействующих частиц. Эти изменения сопровождаются поглощением или выделением энергии. В большинстве случаев этой энергией является теплота. Раздел термодинамики, изучающий тепловые эффекты химических реакций, называют термохимией. Реакции, которые сопровождаются выделением теплоты, называют экзотермическими, а те, которые сопровождаются поглощением теплоты, - эндотермическими. Теплоты реакций являются, таким образом, мерой изменения свойств системы, и знание их может иметь большое значение при определении условий протекания тех или иных реакций.

При любом процессе соблюдается закон сохранения энергии как проявление, более общего закона природы - закона сохранения материи. Теплота Q поглощается системой, идет на изменение ее внутренней энергии Д U и на совершение работы А:

Q = Ди + А. (4.1.1)

Внутренняя энергия системы U - это общий ее запас, включающий энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярных колебаний атомов и атомных групп, энергию движения электронов, внутриядерную энергию и т.д. Внутренняя энергия - полная энергия системы без потенциальной энергии, обусловленной положением системы в пространстве, и без кинетической энергии системы как целого. Абсолютное значение внутренней энергии U веществ определить невозможно, так как нельзя привести систему в состояние, лишенное энергии. Внутренняя энергия, как и любой вид энергии, является функцией состояния, т.е. ее изменение однозначно определяется начальным и конечным состоянием системы и не зависит от пути перехода, по которому протекает процесс:

Ди = U2 - U1 ,

где ДU - изменение внутренней энергии системы при переходе от начального состояния U1 в конечное U2.

Если U2 > U1 , то ДU > 0. Если U2 < U1 , то ДU < 0.

Теплота и работа функциями состояния не являются, ибо они служат формами передачи энергии и связаны с процессом, а не с состоянием системы. При химических реакциях А - это работа против внешнего давления, т. е. в первом приближении:

А = Р Д V,

где Д V - изменение объема системы (V2 - V1 ).

Так как большинство химических реакций протекает при постоянном давлении и постоянной температуре, то для изобарно-изотерми-ческого процесса (Р = const, T = const) теплота:

Qp =

страница 9
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

Скачать книгу "Сборник задач и упражнений по химии" (1.54Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
черная роза купить
стоимость узи на втором триместре
жалюзи горизонтальные в тц миллион мелочей
столы стулья для дачи

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(02.12.2016)