Добрый день. Возможно я слишком стар или слишком гуманитарен (химию в ВУЗе не изучал, а в школе всё было совсем иначе). Но вот решив порадовать мозг курсом от полюбившегося мне по нескольким курсам нескольких платформ ВУЗа, я впал в ступор. Во-первых, впервые услышал на водной лекции про степень окисления как некой ключевой характеристике для учёта переноса электронов, а, во-вторых, с удивлением не обнаружил в качестве таковой понятия валентности. возможно я забегаю перёд (не всё даже из первой лекции просмотрел) и это будет пояснено далее, но уверенный рассказ лектора как о вещах само собой разумеющихся намекает, что это долно быть обычным и знакомым для нынешних школьников. Хотя на курсе (не будем показывать пальцем) другого крайне известного ВУЗа всё так, как я помню из школьной программы: используется валентность, а про степень окисления даже не упоминается. Отсюда сразу два вопроса к преподавателю:
1) Это действительно такая методическая метаморфоза в современной химии? И если да, то с чем связано различие программ с ВУЗами, которые дают этот аспект по-старинке (будет здорово если дадите ссылку на какой-нибудь обзор этой проблемы).
2) В чём смысл и преимущество степени окисления? И где можно про это почитать (именно в сравнительном ключе).
Лично я пока с трудом перестраиваюсь и не могу понять к чему одну несовершенную, но имеющую физический смысл, условность заменять другой опять же условностью, но имеющей ещё больше ограничений.
Здравствуйте, уважаемый слушатель! Химическую связь современная химия описывает двумя квантово-механическими методами: методом валентных связей и методом молекулярных орбиталей. Понятие валентность или ковалентность используется в методе валентных связей и характеризует способность атома образовывать химические связи с другими атомами. Валентность выражается числом, которое равно (для данного атома) количеству атомных орбиталей, которые он предоставляет для образования хим.связи с другими атомами.
Также существует понятие стехиометрическая валентность (более старое понятие, чем истинная валентность атома), которую иногда используют в расчетах, она определяется числом одновалентных атомов (например, Н), с которыми соединяется данный атом в соединении или которые он в нем замещает. Она также равна округленному до целого числа отношению молярной массы атома к его эквивалентной массе. Эта величина помогает написанию формул бинарных и более сложных соединений.
В методе молекулярных орбиталей вообще отсутствует понятие валентность, частицу характеризуют кратностью связи, которая может быть дробной, равной, например, 0,5 или 2,5 и т.д.
Степень окисления или oxidashion number относится к числу наиболее распространенных представлений в химии, особенно, когда заходит речь об окисительно-восстановительных реакциях. Это условный, как было сказано в лекции, заряд атома, который был бы у него, если бы одни атомы полностью отдавали электроны другим атомам при образовании химической связи, что, фактически, не наблюдается. Однако это понятие очень удобно при определении роли элемента (точнее вещества, в которое он входит) в ОВР (выбранный атом- окислитель, восстановитель или может выполнять и ту и другую роль). Понятие ст. окисления используют в методах электронного и ионно-электронного баланса при определении коэффициентов в уравнении., что является одной из важнейших задач.
Ст.окисления численно может быть равна валентности, а может (чаще всего) отличаться от нее по абсолютной величине. Очень часто употребляют понятие валентность, имея в виду формальную или стехиометрическую валентность, не оговаривая это обстоятельство, имея в виду, достаточно часто, абсолютную величину ст.окисления. Иными словами, в различных расчетах мы используем понятия ст.окисления атомов (величина со знаком) и стехиометрическую валентность. Например, в молекуле СО степени окисления атмов +2 и -2, стехиометрические валентности 2, а истинная валентность обоих атомов равна 3. В молекуле азота ст. окисления атомов равны 0, а истинная валентность 3 и т.д.
Могу рекомендовать Вам: Д.В.Корольков, Основы неорганической химии, гл.4, параграф 6; В.Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер и др., Химия:справочник, параграф 6.13; А.И.Горбунов, А.А.Гуров и др. ,Теоретические основы общей химии" Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, параграфы 3.2; !6.1; 16.2; 16.3. Можно порекомендовать много другой литературы. Н.П.Танцура.
Лекция 3.2 По таблице растворимости учимся писать вещества в ионном виде: нерастворимые в виде молекул, растворимые - в виде ионов. А как будем писать малодиссоциирующие вещества. Они в таблице обозначены "М"
Уважаемый слушатель! В этом случае необходимо знать условия протекания реакций (разбавленные или концентрированные растворы, а лучше численные значения концентраций), а также произведение растворимости веществ (справочная литература), которые характеризуют растворимость вещества с количественной точки зрения. Если мало растворимые вещества образуется в результате реакции обмена при взаимодействии достаточно концентрированных растворов реагентов, то их записывают в молекулярной форме. Если вещество, помеченное М используют в качестве реагента, то надо знать, в каком виде оно представлено в виде твердой фазы или очень разбавленного раствора. Вещество может быть помечено в таблице растворимости М или Н, но в определенных условиях мы не обнаружим осадок. Осадки малорастворимых веществ, помеченных М или Н наблюдаются только тогда, когда раствор по отношению к данному веществу является насыщенным, т.е. соблюдается условие выпадения осадков: произведение концентрации ионов в растворе вещества становится равным или превышает произведение растворимости данного вещества (есть в справочной литературе). Это означает, что для точного ответа, есть осадок или нет, надо знать концентрацию раствора. Таблица растворимости только с качественной стороны характеризует растворимость веществ и подразумевает ее применение к достаточно концентрированным растворам веществ. Именно о реакциях с использованием концентрированных растворов реагентов идет речь в обычных реакциях обмена, либо должны оговариваться условия протекания реакций. Газы также, обычно, наблюдаются только тогда, когда реагируют достаточно концентрированные растворы, в противном случае газ будет присутствовать в растворенном виде в растворе. Надо помнить, что абсолютно нерастворимых веществ нет, а все газы до определенной концентрации растворяются в воде. Если условия при составлении реакций обмена не оговариваются, считайте растворы концентрированными. Когда проводят подобные реакции обмена, то подразумевают получение какого-то вещества в виде осадка, например, или газа.
Н.П.Танцура.
Согласно определению, степень диссоциации (α) – это отношение числа диссоциированных молекул к общему числу молекул электролита в растворе. Прочёл в учебнике, что степень диссоциации соли KCl в 0,1 М растворе при температуре 25 °С равна 86. Получается, что 14 процентов молекул недиссоциированы. Вопрос: Как такое может быть, если молекул KCl в природе не существует? Вместо молекул в растворе взвешены мелкие кристаллики KCl? Что такое степень диссоциации применительно к солям?
В химии существует понятие концентрация (в случае электролитов - концентрация ионов), которое применимо только к разбавленным растворам электролитов, в которых можно пренебречь электростатическим взаимодействием ионов или к растворам неэлектролитов. В более концентрированных растворах электролитов используют понятие активность ионов (а), которая учитывает взаимодействие ионов друг с другом. Молекул KCl, как и молекул других ионных соединений, нет (это немолекулярные соединения). Но в не очень разбавленных растворах электролитов существуют ионные пары, из-за образования которых часть молекул "кажется" недиссоциированной. Ионные пары существуют в растворах солей, в частности. Ионы удерживаются рядом не за счет химической связи, а за счет электростатического притяжения, которое начинает проявляться при повышении концентрации раствора и сближения ионов. Понятие кажущаяся концентрация, которая меньше фактической, говорит о взаимодействии ионов. Точно также существует понятие кажущаяся степень диссоциации, которая связана с концентрацией раствора и меньше фактической. Так что речь идет о величине степени диссоциации, рассчитываемой из экспериментальных данных, т.е. о кажущейся степени диссоциации.
В химии существует теория растворов сильных электролитов, к которым относятся растворы большинства солей. В ней обсуждаются все эти проблемы, но ее изучают в высшей школе на направлениях подготовки, в программах которых отведено достаточно большое количество часов на химию, в том числе на физическую химию, а не только на общую химию.
Степень диссоциации немолекулярных соединений определяется теоретически отношением числа диссоциированных моль вещества к общему числу моль этого вещества, но для сильных электролитов истинная степень диссоциации равна 100%, в них нет молекул. Н.П.Танцура.
Помогите, пожалуйста, разобраться в следующем вопросе!
Итоговое тестирование №4. Вопрос №2. Нужно выбрать вещества, которые могут проявить окислительно-восстановительную двойственность. Почему в правильные ответы не входят HCl и SnCl4? По поводу HCl Вы сами сказали в лекции №4.1, что HCl может быть и окислителем (за счет H+), и восстановителем (за счет Cl-). А соединение SnCl4 теоретически тоже может проявлять себя и как восстановитель (за счет Cl-), и как окислитель (за счет с.о. Sn+4). Заранее благодарю Вас за ответ!
Уважаемый слушатель! Окислительно-восстановительная двойственность - это свойство одного и того же вида атомов в веществе. Такой вид атомов должен иметь промежуточную ст.ок., т.е. не максимальную и не минимальную. Например, у олова. которое имеет ст.ок. 0, +2 и +4, окислительно-восстановительной двойственностью обладает только олово +2, т.к. атомы олова (II) могут принимать и отдавать электроны в зависимости от того, с чем реагируют. Олово (IV) - только окислитель. Соляная кислота или газ хлороводород проявляют свойства окислителя и восстановителя за счет разных атомов, эта особенность встречается очень у многих сложных веществ, но это свойство не называют двойственностью, т.к. речь идет о разных атомах. Н.П.Танцура.
Спасибо за ответ #10. Но в связи с Вашим ответом возникли новые вопросы.
1. Разве понятие «концентрация» не применимо к «концентрированным растворам солей»?
2. В литературе часто используется понятие «разбавленный раствор», но что это такое - точно не указывается. Например, есть формула Вант-Гоффа для расчёта осмотического давления. Про эту формулу пишут, что она годится лишь для разбавленных растворов. Лично я думаю, что разбавленный раствор -это такой раствор для которого формула Вант-Гоффа применима. Но если формулу применять на практике, обнаружится, что реальное осмотическое давление будет отклоняться от рассчитанного. Причём у разных веществ отклонения начнутся при разных концентрациях. Выходит, у каждого растворимого вещества «разбавленный раствор» имеет свою предельную концентрацию. У одного вещества разбавленный раствор имеет одну концентрацию, а у другого – другую.
Получается, что использовать формулу Вант-Гоффа рискованно, если неизвестно заранее, каково будет осмотическое давление. Прав ли я, полагая, что «разбавленный раствор» это понятие не точное, поскольку концентрация разбавленного раствора зависит от решаемой задачи? Или я что-то упустил?
3.Уважаемая Надежда Петровна! После Вашего ответа в голове возникла такая картина. В 0,1 М растворе KCl (степень диссоциации - 86) на каждые 86 ионов K+ и 86 ионов Cl- приходятся 14 групп KCl. Но соотношение компонентов в растворе может быть иным. Например, таким. На каждые 90 ионов K+ и 90 ионов Cl- приходятся 4 группы K2Cl2 и 2 группы KCl. Общее количество вещества в растворе в обоих случаях одинаково (86+86+14 =90+90+4+2).
Степень диссоциации, указанную в справочнике, определили, допустим, по повышению температуры кипения. Т.е. фактически определили, не количество ионов K+ и Cl- в растворе, а суммарное количество всего растворённого вещества. По этой причине степень диссоциации – не точная, а кажущаяся.
Группы KCl и группы K2Cl2 образованы ионами K+ и Cl- . Ионы в группах притянуты друг к другу кулоновскими силами, которые слабее настоящих химических связей.
Вот такая сложилась картина в голове. А следом возник вопрос:
Ионы, образующие группы KCl и K2Cl2 - это гидратированные ионы? Группы – это гидраты (типа KCl*nH2O)? Какова энергия связи между ионами? Она сравнима с энергией водородной связи? Больше, меньше?
P.S. Извините, что напрягаю вопросами. Кроме как у Вас спросить не у кого.
Уточняю второй вопрос. Прав ли я, считая, что конкретный раствор (т.е. раствор вполне определенной концентрации) при решении одной задачи можно считать разбавленным, а при решении другой задачи - считать таковым нельзя?
Если 0,1М раствор создает осмотическое давление равное расчетному (полученному по формуле Вант-Гоффа), значит этот раствор можно считать разбавленным. Если 0,1М раствор (другого вещества) создаёт осмотическое давление заметно отличающееся от расчетного - значит этот раствор считать разбавленным нельзя. Для одного вещества 0,1М раствор - это раствор разбавленный, для другого вещества 0,1М раствор - не разбавленный. Точное значение концентрации "разбавленного раствора" указать нельзя. У разных веществ она разная. Прав ли я, считая что точной граничной концентрации "разбавленного раствора" не существует?
Уважаемый слушатель! Отвечаю Вам по Вашим пунктам.
1. Понятие концентрация растворенного вещества (как рекомендует ИЮПАК, а не раствора!), конечно, применима, но с этой величиной нельзя производить расчеты различных характеристик (свойств) растворов сильных электролитов, будет казаться, что они зависят от концентрации. Активность ионов (или коэффициент активности) как раз учитывает все взаимодействия.
2. Понятие "разбавленный раствор" - это такой раствор, в котором можно пренебречь взаимодействием частиц растворенного вещества друг с другом. В случае раствора неэлектролита и слабого электролита - это молекулярное притяжение и другие взаимодействия. В случае сильного электролита раствор считают
разбавленным , если можно пренебречь взаимодействием ионов из-за их низкой концентрации и, вследствие этого, больших расстояний между ними. Для такого раствора коэффициент активности f (a=fc) приближается к 1 (он равен 1 при бесконечном разбавлении). Как только формулы перестают выполняться (появляются отклонения), надо определять причину: взаимодействия частиц растворяемого вещества друг с другом (гидратация вообще не учитывается) и возможная диссоциация.
Так что понятие "разбавленный раствор" - это чисто теоретическая оговорка, которая позволяет применять формулы, в которых все перечисленные взаимодействия не учитываются, т.е. вывод формул делался без учета всех этих взаимодействий. Определить, с какой концентрации начинаются отклонения можно только экспериментально. Как правило, растворы сильных электролитов считают разбавленными при концентрации порядка 0,01- 0,001 моль/л, в этом случае, например, для хлорида калия изотонический коэффициент f=0,9 и 0,95, соответственно, т.е. значение "а" стремится к "с". У неэлектролитов и слабых электролитов эти величины должны быть несколько больше.
3. Думаю, что так просто считать нельзя. Я, например, не знаю, какие ассоциаты есть в растворе хлорида калия и в каком соотношении они образуются.
Непрочность ионных пар обусловлена тем, что взаимодействуют гидратированные ионы, это не гидраты, их называют ассоциаты, т.е. что-то временно соединившееся, ионные пары образуются и легко разрушаются, это показал анализ с радиоактивными метками. При разбавлении раствора ионные пары практически исчезают. Это силы на много порядков слабее химической связи и слабее водородной связи (но она бывает межмолекулярная или внутримолекулярная, а к ионам не имеет отношения). Н.П.Танцура.
Уважаемый слушатель!
В обыденной речи слова "разбавленный раствор" часто применяют вне связи с какими-то теоретическими представлениями, а просто как некое субъективное представление (обычно разбавленными считают растворы, которые имеют концентрацию растворенного вещества, не более 10-20%). Можно оговаривать, какой раствор сильного электролита с теоретической точки зрения считают разбавленным, если Вы на этом акцентируете внимание.
Для любого раствора электролита Вы должны учесть величину изотонического коэффициента при расчете различных характеристик или коллигативных свойств (осмотическое давление, температуры кипения и замерзания, давление насыщенного пара), который позволяет делать справедливыми классические формулы, выведенные для растворов неэлектролитов (i равен отношению получаемых экспериментально значений перечисленных свойств и теоретически рассчитанных по концентрации, т.е. равен отношению числа всех частиц в растворе (молекул и ионов) к исходному числу недиссоциированных частиц, есть формулы для расчета i).
Но важно знать о сильном или слабом электролите идет речь! Раствор с концентрацией 0,1М в случае сильных электролитов точно будет характеризоваться значительной и постоянной величиной изотонического коэффициента и значением коэффициента активности много меньше 1 (скорее всего, не более 0,6), т.е. сильными взаимодействиями (i увеличивает значение осмотического давления, f - снижает). Так что в случае сильного электролита малые отличия скорее говорят, что раствор не является разбавленным (присутствуют сильные взаимодействия ионов и кажущаяся концентрация снижается).
В случае слабых электролитов степень диссоциации очень сильно зависит от концентрации. В растворах слабых электролитов, обычно, взаимодействием ионов пренебрегают и при расчете различных характеристик или коллигативных свойств надо учитывать только изотонический коэффициент, величина которого зависит от степени диссоциации. В этом случае слабые отличия экспериментальных и теоретических значений свойств говорят о небольшой величине степени диссоциации вещества, которая в значительной степени, прежде всего, зависит от его природы и способствует росту различий значений свойств при разбавлении раствора. Оценить изменение ст.диссоциации с изменением концентрации можно по уравнению Оствальда.
Понятие "разбавленный раствор", по сути, важно для растворов сильных электролитов, там это следует оговаривать. В случае слабых электролитов, это понятие скорее качественное и совсем не конкретное.
Растворы сильных и слабых электролитов совершенно разные. Не случайно, существует отдельная теория растворов сильных электролитов.
Еще раз: точной границы нет, понятие "разбавленный раствор" , в общем случае, в большей степени качественное. Не следует в него вкладывать особый смысл. Важно понимать, что является главной причиной отклонения свойств растворов электролитов от растворов неэлектролитов. В случае слабых электролитов - увеличение числа частиц в растворе за счет диссоциации. В случае сильных электролитов диссоциирует все вещество (изотонический коэффициент и в разбавленном, и в концентрированном растворе в этом случае равен числу моль ионов, на которые распадается 1 моль вещества), но дополнительно накладывается взаимодействие ионов друг с другом, что учитывается записью вместо концентрации значения активности, которая при повышении концентрации существенно уменьшается.
Н.П.Танцура.
Ответ на вопрос #2/
Карлу Марксу от Фридриха Энгельса.
Уважаемый коллега! Попытаюсь объяснить, чем валентность отличается от степени окисления. Вообще-то, с тех пор как в научный оборот введено понятие валентности, оно время от времени уточнялось, дорабатывалось, домысливалось. Но об этом умствовать не буду.
Если говорить просто, валентность – это способность атомов соединяться с другими атомами. Валентность определяют так. Если атом может соединиться с одним атомом водорода, значит его валентность равна 1. Если с двумя – значит 2. И т.д.
Валентность можно определять иначе. Если атом способен соединиться с одним атомом кислорода – его валентность равна 2. Если с двумя – значит 4. И.т.д.
Валентность – характеристика атома. Валентность совпадает с номером группы в таблице Менделеева. Водород стоит в первой группе – его валентность 1. Берилий во второй группе – его валентность 2. И т.д. Глядя в таблицу Менделеева можно заранее прикинуть как поведет себя атом, соединяясь с другими атомами.
Обратите внимание! Говоря о валентности, я ни разу не упомянул слово «электрон»
Когда впервые заговорили о валентности, никто не знал, что атом состоит из ядра и электронов. Знали лишь, что атомы соединяются в определенных пропорциях. Валентность – это характеристика, которая указывает на эти пропорции.
Степень окисления – это величина, которая указывает на другое. А именно – она указывает сколько электронов сместилось от одного атома к другому. Степень окисления указывает, что произошло с электронами, когда атомы соединились в молекулу. Степень окисления – указывает, что происходит с электронными оболочками атомов, как они деформируются при образовании молекул. Степень окисления характеризует поведение электронов.
Часто в разговорной речи эти два понятия, – «валентность» и «степень окисления», - используют как синонимы. Подобно тому, как на сельхоз. ярмарке вместо «масса», говорят «вес». Когда мы слышим, что мешок картошки «весит» 10кг, нам понятно о чём речь. Хотя в килограммах измеряется не вес, а масса. Никто не говорит: этот мешок весит 100 ньютонов.
Масса и вес жестко связаны друг с другом. Точно также связаны «валентность» и «степень окисления».
Помогите, пожалуйста, разобраться еще в одном вопросе!
Итоговое тестирование №5. Вопрос №5: «Укажите элементы 5-го периода (среди перечисленных), у которых в основном (нормальном) состоянии присутствуют 3 внешних не спаренных электрона: иттрий, сурьма, родий, молибден». Я сразу исключила родий Rh (4d8 5s1) и иттрий Y (4d1 5s2). В качестве правильного ответа выбрала сурьму Sb (5s2 5p3) и Mo (4d5 5s1). В атоме молибдена на 4 d-подуровне расположено 5 не спаренных электронов, среди которых присутствуют и 3 не спаренных электронов, что удовлетворяет условию вопроса. Почему мой ответ оказался не верным? Может, надо было выбрать одну сурьму Sb? Но в атоме молибдена среди 5 не спаренных электронов тоже есть 3 не спаренных электронов, которые входят в общую сумму этих самых 5 электронов. По логике вопроса молибден подходит.
Извините меня, пожалуйста, что очень часто беспокою Вас своими вопросами. Заранее благодарю Вас за ответ!!!
Уважаемый слушатель! Для того, чтобы ответить на этот вопрос, надо изобразить с помощью электронно-структурных формул распределение внешних электронов данных атомов по подуровням энергии. Среди них один р-элемент (Sb), он имеет на 5р-подуровне 3 не спаренных электрона. Три других - d-элементы, они имеют конфигурации: Мо: 5s1 4d5 ; Y: 5s2 4d1; Rh: 5s1 4d8.
Эти конфигурации Вы можете увидеть в любой периодической системе (следует внимательно смотреть). У некоторых элементов встречаются отклонения при заполнении подуровней (я об этом говорила), поэтому всегда надо сверяться с периодической системой, особенно, когда речь идет о тяжелых элементах, у которых достаточно много электронов, большие заряды ядер и внешние подуровни сближаются, за счет сжатия электронной оболочки. Возможны перескоки электронов для более полного заполнения внешних подуровней. Это не влияет на свойства элементов, т.к. энергии таких подуровней (между которыми происходят перескоки электронов) очень близки.
Если Вы изобразите родий, то обнаружите что у него среди внешних электронов (s и d -электроны, как у большинства d-элементов) 5s1 4d8 есть 3 не спаренных электрона : один на 5p- подуровне, и два не спаренных электрона - на 4d-подуровне. В вопросе было сказано " три внешних не спаренных электрона".
Так что правильный ответ: сурьма и родий. По сути, это вопрос на внимание, тем более, я неоднократно говорила, что периодическую систему при решении любых задач надо держать перед собой. Еще раз повторяю в этом вопросе нужно было внимание и изображение электронно-структурных формул не в уме, а на бумаге. Н.П.Танцура.
Надежда Петровна! Извините меня, пожалуйста, что еще раз беспокою Вас. На счет родия. Во всех учебниках приводится вот такая конфигурация электронного облака атома родия в не возбужденном состоянии: 1s2 | 2s22p6 | 3s23p6 | 3d104s24p64d85s1. И все. 5 р-подуровень не приводится. Я сейчас еще раз подробно пересмотрела все учебники. Я вижу 2 не спаренных электрона на d-подуровне. Но не могу найти, как Вы мне указали, 1 не спаренный электрон на 5 р-подуровне. Да, он может появиться там при возбужденном состоянии. Но в вопросе, как я понимаю, речь идет о не возбужденном состоянии атомов. И ничего не сказано про возбужденное состояние. Заранее благодарю за ответ!!!
Уважаемая слушатель! Извините за опечатку в ответе. Конечно, неспаренный электрон на 5s- подуровне и два неспаренных электрона на 4d-подуровне. Н.П.Танцура.
Когда два атома водорода сближаются, между ними возникает ковалентная связь. Орбитали электронов накладываются друг на друга. Электроны образуют общую пару. Атомы соединяются в молекулу.
Вопрос1. Электронные орбитали (как это изображено на схеме молекулы водорода) перекрываются частично. Почему это так? Почему орбитали не совмещаются полностью?
Возможно ли, что электроны в молекуле водорода образуют одну совмещенную орбиталь, а оба протона находятся внутри этой единственной электронной орбитали?
То, что орбитали атомов совмещены на схеме лишь частично, – соответствует действительности, или это чисто условное изображение?
Вопрос2. Согласно принципу Паули, у электронов в молекуле водорода, разные спины. Чтобы атомы объединились в молекулу, спины электронов должны отличаться. Если спины разные, атомы в молекулу соединяются, если одинаковые – разлетаются.
Почему же не бывает так, что все атомы водорода (количеством, допустим, 1 моль) имеют электрон с одним и тем же спином и в силу этого не могут соединиться в молекулы?
Когда мне задали этот вопрос, я отвечал так. Атомы водорода, как и вся материя, постоянно находятся в движении. Атомы принимают энергию извне и сами испускают её. То испускают, то принимают кванты. Из-за энергетического обмена, электроны в атомах то и дело меняют свои квантовые числа. Атомы не пребывают в застывшем невозбуждённом состоянии. Из-за постоянных перемен в электронной оболочке, обязательно возникнет ситуация, когда спины электронов разные и может образоваться электронная пара.
Так ли оно на самом деле? Как правильно ответить на этот вопрос?
Уважаемый слушатель! Если бы кто-то мог заглянуть "внутрь" молекулы или атома?!
Существуют два квантово-механических метода описания химической связи: метод валентных связей (МВС) и метод(сокращенно) молекулярных орбиталей (ММО). Правильность подходов, используемых в этих методах (самое главное - представление волновой функции многоатомной системы из волновых функций исходных атомов) проверяется косвенно: рассчитываются различные характеристики многоатомной частицы (молекулы, иона), например, энергии и длины связей, геометрия, магнитные свойства и т.д. и сравниваются с экспериментальными данными.
В методе МВС предполагается, что атомные орбитали взаимодействующих атомов перекрываются, но остаются орбиталями конкретного атома, при этом взаимодействующие атомы обмениваются своими электронами. Собственные импульсы электронов, характеризуемые спиновыми числами, ориентируются противоположно самопроизвольно, потому что Гейтлер и Лондон доказали теоретическим расчетом, что только при такой ситуации энергия системы понижается (если спины ориентированы одинаково, то энергия системы увеличивается). Гейтлер и Лондон рассчитали зависимость энергии системы, состоящей из двух атомов водорода, при изменении расстояния между ними. На некотором расстоянии при антипаралллельной ориентации спинов наблюдается потенциальная яма, т.е. состояние при котором максимально выражена энергия притяжения. Это расстояние совпало точно с длиной химической связи в молекуле водорода, а глубина ямы - с энергией хим.связи в молекуле водорода, определяемыми экспериментально. Если продолжать сближать атомы, то начинает резко возрастать энергия отталкивания, обусловленная ядрами. Вот так подтверждается правильность теоретических представлений.
Атомные орбитали не могут наложиться, т.к. будет возрастать отталкивание ядер, энергия системы будет увеличиваться и она потеряет устойчивость, т.е развалится на атомы.
В методе молекулярных орбиталей предполагается, что при перекрывании атомных орбиталей образуются новые молекулярные орбитали (связывающие МО и разрыхляющие МО), имеющие энергию отличную от исходных атомных орбиталей. Это многоцентровые орбитали, т.е. молекула рассматривается на подобии многоядерного атома. По молекулярным орбиталям распределяются все электроны. Энергии этих орбиталей и их количество рассчитывается квантовой механикой. Выбор метода описания хим. связи зависит, например, от правильного представления о магнитных свойствах частицы или невозможности ее описания методом МВС. Этот метод применим, когда идет речь о локализованной химической связи (общие электронные пары, находящиеся в пространстве между ядрами).
В молекуле водорода из двух атомных орбиталей, согласно методу ММО, образуются две МО (одна связывающая и одна разрыхляющая МО). Пара электронов занимает связывающую молекулярную орбиталь, эти электроны имеют противоположные спины.
2. Чтобы получить атомы водорода, надо произвести диссоциацию на атомы молекулы водорода (или ее атомизацию). Почему вдруг спины должны ориентироваться одинаково? По теории вероятности должны быть обязательно оба вида атомов! Вы можете представить, что в вагоне оказались одни голубоглазые? Теоретически - да, но с ничтожно низкой, нереализуемой вероятностью. При одинаковой энергии природа сама (или система) выберет наиболее вероятное состояние, т.е в вагоне будут и сероглазые, и голубоглазые и черноглазые, и т.д..
При этом надо понимать, что при сближении атомов водорода их спины самопроизвольно ориентируются противоположно при образовании молекулы, потому что образование химической связи парой электронов с противоположными спинами приводит к выполнению главного энергетического условия образования хим.сязи - к понижению полной энергии системы. Частица образуется тогда и только тогда, когда все виды взаимодействий (электростатические, изменения энергии за счет перекрывания АО, за счет обмена электронами, за счет перераспределения электронной плотности) в сумме обеспечат понижение полной энергии системы.
И еще одно обстоятельство: не могут атомы водорода в обычных условиях "летать", не образуя молекулы. Атомы, содержащие хотя бы один неспаренный электрон - это радикалы, т.е. высокореакционные частицы, существующие доли секунды в обычных условиях.
Надо все время помнить, что любая система, в том числе химическая, сама стремится к понижению полной энергии, с одной стороны, и к реализации термодинамически наиболее вероятного состояния, с другой стороны.
В Вашем рассуждении не верно последнее предложение: еще раз подчеркиваю, что спины при сближении атомов ориентируются противоположно самопроизвольно, т.к. это приводит к понижению полной энергии системы при образовании молекулы. Пребывание в обычных условиях атомам водорода энергетически более выгодно в виде молекул, а не в виде изолированных атомов. Н.П.Танцура.
Глубокоуважаемая Надежда Петровна! Извините меня еще раз за беспокойство. Помогите, пожалуйста, немного уточнить следующую информацию.
1) Про окислительно-восстановительную двойственность. Во всех учебниках пишут (дословно), что окислительно-восстановительная двойственность – это способность АТОМА, находящегося в промежуточной степени окисления, быть как восстановителем, так и окислителем, в зависимости от того, с каким веществом он реагирует. Вы написала мне в ответе, что соляная кислота или газ хлороводород проявляют свойства окислителя и восстановителя за счет разных атомов, эта особенность встречается очень у многих сложных веществ, но это свойство не называют двойственностью, т.к. речь идет о разных атомах. Я это понимаю. В тесте №4, вопросе №2 просят выбрать ВЕЩЕСТВА, которые могут проявить окислительно-восстановительную двойственность. Если подойти к этому вопросу со стороны русского языка, логическим путем, то соляное кислота – это и есть ВЕЩЕСТВО, которое в зависимости от обстоятельств может быть и окислителем, и восстановителем. Как Вы думаете, с Вашей точки зрения, не будет ли более правильным (с позиций логики и русского языка) в этом вопросе написать следующую формулировку, СОГЛАСНО ОПРЕДЕЛЕНИЮ окислительно-восстановительной двойственности: «Выбрать вещества, АТОМЫ которых, могут проявить окислительно-восстановительную двойственность».
2) И снова про молибден. У атома молибдена в не возбужденном состоянии на 4 d-подуровне находятся всего 5 не спаренных электрона, среди которых ПРИСУТСТВУЮТ и 3 не спаренных электрона. Итоговое тестирование №5. Вопрос №5: «Укажите элементы 5-го периода (среди перечисленных), у которых в основном (нормальном) состоянии ПРИСУТСТВУЮТ 3 внешних не спаренных электрона». В атоме молибдена 3 не спаренных электрона и ПРИСУТСТВУЮТ. С этим нельзя не согласится. Это факт, очевидность. Они там есть, 3 не спаренных электрона. Как Вы думаете, с Вашей точки зрения, не будет ли более правильным (с позиций логики и русского языка) в этом вопросе написать следующую формулировку: «Укажите элементы 5-го периода (среди перечисленных), у которых в основном (нормальном) состоянии присутствуют ВСЕГО 3 внешних не спаренных электрона».
3) Про Mg(MnO3)2. Вы мне отвечали, что при взаимодействии гидроксида магния (т) и гидроксида марганца (IV) (т) при сплавлении образуется Mg(MnO3)2. Меня это очень заинтересовало, т.к. нас учили, что в этой реакции образуется MgMnO4. Про Mg(MnO3)2 не говорили. Пересмотрела следующую литературу: Лидин, Молочко, Андреева «Химические свойства неорганических веществ, Ахметов Н.С. «Общая и неорганическая химия», Некрасов Б.В. «Основы общей химии», Глинка Н.Л. «Общая химия», Кочкаров Ж.А. «Химия в уравнениях реакций» и многое др. Подскажите, пожалуйста, где можно получить информацию об этой реакции?
Еще раз прошу прощение за беспокойство. С уважением, Ваш преданный слушатель.
Уважаемая слушатель! Я сначала дала определение понятия "двойственность", его также можно найти в литературе, это конкретное и не размытое понятие, имеющее один смысл - речь идет о поведении атомов некоторых элементов в определенных степенях окисления и все! Если слушатель не знает или не помнит, что собой представляет "окислительно-восстановительная двойственность" , то надо вернуться к лекции или обратиться к литературе. Дело в том, что мой опыт говорит мне давно о том, что преподаватель не должен при чтении лекций или проведении занятий засорять речь лишними словами. Чем больше он говорит лишних слов, тем сложнее обучающемуся выделить главное. То же самое (даже в большей степени) касается вопросов. Я, по возможности, стараюсь следить за этим в процессе обучения и при изложении материала письменно. Н.П.Танцура.
Уважаемая слушатель! Я указала, какие электроны следует считать внешними для каждого типа элементов. Если бы я спросила, например, про электроны внешнего энергетического подуровня, но я так вопрос не ставила! Я четко следую тем понятиям, которые даю. Если у слушателя возникает вопрос по поводу внешних электронов, он спокойно возвращается к нужному ему разделу курса, это большое его достоинство, которое обеспечено командой Лекториума. Вы рассуждаете с позиций человека, который не слушал курс и вдруг решил отвечать на вопросы. Но таким людям эти вопросы не предназначены, они, конечно, могут на них отвечать, но тогда должны знать химию. Н.П.Танцура.
При ответе на Ваш третий вопрос, могу сказать, что двойные оксиды MnO2 c CaO, BaO и Na2O я видела в учебном пособии, когда еще до записи данного курса интересовалась, как ведет себя MnO2, только сейчас сходу не могу вспомнить его название. Постараюсь найти концы. Н.П.Танцура.
Дополнение к #26
Вопрос №1 снимается. Разобрался. Ответ на этот вопрос, думаю, такой.
Любые электроннные орбитали не однородны по своей плотности. Под плотностью подразумевается вероятность нахождения электрона в единичном объёме орбитали. Где обнаружение электрона наиболее вероятно, там электронная плотность орбитали выше.
В молекуле водорода два электрона находятся на общей орбитали. Эта молекулярная орбиталь имеет следующую особенность. Вероятность нахождения электронов наиболее высока в той её части, которая находится между ядрами (протонами). Плотность орбитали в зоне между протонами – выше, чем в любой другой области. По этой причине молекулярную орбиталь водорода изображают в виде двух сфер, частично наложившихся друг на друга. Такое изображение наглядно. Там, где сферы совмещены, – электронная плотность выше.
Конечно, молекулярную орбиталь можно изобразить и в форме огурца. Внутри огурца будут находиться две семечки – протоны. Только надо помнить, что это такой огурец, плотность которого наиболее велика в зоне между протонами.
Уважаемый слушатель! Действительно, АО и МО имеют неодинаковую электронную плотность в разных областях об этом говорят зависимости вероятности нахождения электрона в функции расстояния от ядра. Не случайно понятие плотность электронного облака является важным понятием в квантовой механике-это аналог вероятности нахождения электрона в той или иной области пространства. При перекрывании АО в методе МВС электронная плотность также повышена в пространстве между ядрами, к этой зоне "стягиваются" ядра. МО также обладают различной плотностью: в случае разрыхляющих МО зона ее увеличения находится за "пределами" ядер и не способствует стабилизации системы, а в случае связывающих МО зона повышенной электронной плотности находится вблизи ядер, что способствует стабилизации многоядерной системы.
В виде гантели (две перекрывшихся 1s- АО) изображают распределение электронной плотности в молекуле водорода при ее описании методом валентных связей (МВС). В методе ММО теоретический расчет показывает, что из любых двух перекрывающихся АО образуются две МО (одна МО -связывающая, а другая МО - разрыхляющая). Связывающие молекулярные орбитали в симметричной молекуле водорода изображают в виде эллипса, внутри которого находятся ядра, а электронная плотность связывающей МО повышена в зоне ядер, за счет этого происходит упрочнение системы. Разрыхляющие МО имеют вид двух вытянутых капель (как если бы "разорвали" р-орбиталь по центру и раздвинули разорванные части) , ядра находятся ближе к месту разрыва, а зоны повышенной эл.плотности на разрыхляющих МО находятся по внешним краям (толстые части капель) и удалены от ядер. Такое состояние дестабилизирует систему. Именно поэтому не существуют молекулы инертных газов. Например, в молекуле гелия должно быть 4е. Они распределяются по двум МО ( при перекрывании двух 1s-АО всегда образуются две сигма МО- МОсв. и МОразр.). Тогда 2е будут находиться на связывающей МО и два электрона - на разрыхляющей МО (2е-2е/2=К =0 ), К- кратность связи. Если К равна 0 молекула не существует, что наблюдается в случае инертных газов.
В принципе, Вы разобрались правильно, я только немного уточнила Ваше объяснение. Успехов Вам в поиске ответов на поставленные, подчас самому себе, вопросы - это, наверное, один из лучших моментов профессиональной деятельности и, собственно, достижение профессионализма. Н.П.Танцура.
Большое спасибо за лекции! Очень приятно было повторить неорганическую химию.Однако больше всего понравился последний раздел-об экологии. Сейчас такие знания надо бы популяризировать на государственном уровне, ибо иной раз обывателям приходится объяснять элементарные вещи, которых масса людей просто не понимает, соответственно, не понимает отчего необходимо соблюдать некоторые элементарные правила общежития , чтобы биосистема была сбалансирована и человечество не наносило вреда самому себе и окружающей природе..Ещёраз-спасибо!
Добрый день. Возможно я слишком стар или слишком гуманитарен (химию в ВУЗе не изучал, а в школе всё было совсем иначе). Но вот решив порадовать мозг курсом от полюбившегося мне по нескольким курсам нескольких платформ ВУЗа, я впал в ступор. Во-первых, впервые услышал на водной лекции про степень окисления как некой ключевой характеристике для учёта переноса электронов, а, во-вторых, с удивлением не обнаружил в качестве таковой понятия валентности. возможно я забегаю перёд (не всё даже из первой лекции просмотрел) и это будет пояснено далее, но уверенный рассказ лектора как о вещах само собой разумеющихся намекает, что это долно быть обычным и знакомым для нынешних школьников. Хотя на курсе (не будем показывать пальцем) другого крайне известного ВУЗа всё так, как я помню из школьной программы: используется валентность, а про степень окисления даже не упоминается. Отсюда сразу два вопроса к преподавателю:
1) Это действительно такая методическая метаморфоза в современной химии? И если да, то с чем связано различие программ с ВУЗами, которые дают этот аспект по-старинке (будет здорово если дадите ссылку на какой-нибудь обзор этой проблемы).
2) В чём смысл и преимущество степени окисления? И где можно про это почитать (именно в сравнительном ключе).
Лично я пока с трудом перестраиваюсь и не могу понять к чему одну несовершенную, но имеющую физический смысл, условность заменять другой опять же условностью, но имеющей ещё больше ограничений.
Спасибо.
Здравствуйте, уважаемый слушатель! Химическую связь современная химия описывает двумя квантово-механическими методами: методом валентных связей и методом молекулярных орбиталей. Понятие валентность или ковалентность используется в методе валентных связей и характеризует способность атома образовывать химические связи с другими атомами. Валентность выражается числом, которое равно (для данного атома) количеству атомных орбиталей, которые он предоставляет для образования хим.связи с другими атомами.
Также существует понятие стехиометрическая валентность (более старое понятие, чем истинная валентность атома), которую иногда используют в расчетах, она определяется числом одновалентных атомов (например, Н), с которыми соединяется данный атом в соединении или которые он в нем замещает. Она также равна округленному до целого числа отношению молярной массы атома к его эквивалентной массе. Эта величина помогает написанию формул бинарных и более сложных соединений.
В методе молекулярных орбиталей вообще отсутствует понятие валентность, частицу характеризуют кратностью связи, которая может быть дробной, равной, например, 0,5 или 2,5 и т.д.
Степень окисления или oxidashion number относится к числу наиболее распространенных представлений в химии, особенно, когда заходит речь об окисительно-восстановительных реакциях. Это условный, как было сказано в лекции, заряд атома, который был бы у него, если бы одни атомы полностью отдавали электроны другим атомам при образовании химической связи, что, фактически, не наблюдается. Однако это понятие очень удобно при определении роли элемента (точнее вещества, в которое он входит) в ОВР (выбранный атом- окислитель, восстановитель или может выполнять и ту и другую роль). Понятие ст. окисления используют в методах электронного и ионно-электронного баланса при определении коэффициентов в уравнении., что является одной из важнейших задач.
Ст.окисления численно может быть равна валентности, а может (чаще всего) отличаться от нее по абсолютной величине. Очень часто употребляют понятие валентность, имея в виду формальную или стехиометрическую валентность, не оговаривая это обстоятельство, имея в виду, достаточно часто, абсолютную величину ст.окисления. Иными словами, в различных расчетах мы используем понятия ст.окисления атомов (величина со знаком) и стехиометрическую валентность. Например, в молекуле СО степени окисления атмов +2 и -2, стехиометрические валентности 2, а истинная валентность обоих атомов равна 3. В молекуле азота ст. окисления атомов равны 0, а истинная валентность 3 и т.д.
Могу рекомендовать Вам: Д.В.Корольков, Основы неорганической химии, гл.4, параграф 6; В.Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер и др., Химия:справочник, параграф 6.13; А.И.Горбунов, А.А.Гуров и др. ,Теоретические основы общей химии" Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, параграфы 3.2; !6.1; 16.2; 16.3. Можно порекомендовать много другой литературы. Н.П.Танцура.
Лекция 3.2 По таблице растворимости учимся писать вещества в ионном виде: нерастворимые в виде молекул, растворимые - в виде ионов. А как будем писать малодиссоциирующие вещества. Они в таблице обозначены "М"
Отправила вопросы преподавателю.
Правильно ли я понимаю, что реагенты-это исходные взаимодействующие вещества, а продукты - это полученные вещества?
Уважаемый слушатель! В этом случае необходимо знать условия протекания реакций (разбавленные или концентрированные растворы, а лучше численные значения концентраций), а также произведение растворимости веществ (справочная литература), которые характеризуют растворимость вещества с количественной точки зрения. Если мало растворимые вещества образуется в результате реакции обмена при взаимодействии достаточно концентрированных растворов реагентов, то их записывают в молекулярной форме. Если вещество, помеченное М используют в качестве реагента, то надо знать, в каком виде оно представлено в виде твердой фазы или очень разбавленного раствора. Вещество может быть помечено в таблице растворимости М или Н, но в определенных условиях мы не обнаружим осадок. Осадки малорастворимых веществ, помеченных М или Н наблюдаются только тогда, когда раствор по отношению к данному веществу является насыщенным, т.е. соблюдается условие выпадения осадков: произведение концентрации ионов в растворе вещества становится равным или превышает произведение растворимости данного вещества (есть в справочной литературе). Это означает, что для точного ответа, есть осадок или нет, надо знать концентрацию раствора. Таблица растворимости только с качественной стороны характеризует растворимость веществ и подразумевает ее применение к достаточно концентрированным растворам веществ. Именно о реакциях с использованием концентрированных растворов реагентов идет речь в обычных реакциях обмена, либо должны оговариваться условия протекания реакций. Газы также, обычно, наблюдаются только тогда, когда реагируют достаточно концентрированные растворы, в противном случае газ будет присутствовать в растворенном виде в растворе. Надо помнить, что абсолютно нерастворимых веществ нет, а все газы до определенной концентрации растворяются в воде. Если условия при составлении реакций обмена не оговариваются, считайте растворы концентрированными. Когда проводят подобные реакции обмена, то подразумевают получение какого-то вещества в виде осадка, например, или газа.
Н.П.Танцура.
Ответ на вопрос 2. Уважаемый слушатель! Вы правильно поняли: реагенты - это исходные вещества, а продукты - конечные вещества. Н.П.Танцура.
Согласно определению, степень диссоциации (α) – это отношение числа диссоциированных молекул к общему числу молекул электролита в растворе. Прочёл в учебнике, что степень диссоциации соли KCl в 0,1 М растворе при температуре 25 °С равна 86. Получается, что 14 процентов молекул недиссоциированы. Вопрос: Как такое может быть, если молекул KCl в природе не существует? Вместо молекул в растворе взвешены мелкие кристаллики KCl? Что такое степень диссоциации применительно к солям?
Отправила вопрос преподавателю.
В химии существует понятие концентрация (в случае электролитов - концентрация ионов), которое применимо только к разбавленным растворам электролитов, в которых можно пренебречь электростатическим взаимодействием ионов или к растворам неэлектролитов. В более концентрированных растворах электролитов используют понятие активность ионов (а), которая учитывает взаимодействие ионов друг с другом. Молекул KCl, как и молекул других ионных соединений, нет (это немолекулярные соединения). Но в не очень разбавленных растворах электролитов существуют ионные пары, из-за образования которых часть молекул "кажется" недиссоциированной. Ионные пары существуют в растворах солей, в частности. Ионы удерживаются рядом не за счет химической связи, а за счет электростатического притяжения, которое начинает проявляться при повышении концентрации раствора и сближения ионов. Понятие кажущаяся концентрация, которая меньше фактической, говорит о взаимодействии ионов. Точно также существует понятие кажущаяся степень диссоциации, которая связана с концентрацией раствора и меньше фактической. Так что речь идет о величине степени диссоциации, рассчитываемой из экспериментальных данных, т.е. о кажущейся степени диссоциации.
В химии существует теория растворов сильных электролитов, к которым относятся растворы большинства солей. В ней обсуждаются все эти проблемы, но ее изучают в высшей школе на направлениях подготовки, в программах которых отведено достаточно большое количество часов на химию, в том числе на физическую химию, а не только на общую химию.
Степень диссоциации немолекулярных соединений определяется теоретически отношением числа диссоциированных моль вещества к общему числу моль этого вещества, но для сильных электролитов истинная степень диссоциации равна 100%, в них нет молекул. Н.П.Танцура.
Глубокоуважаемая Надежда Петровна!
Помогите, пожалуйста, разобраться в следующем вопросе!
Итоговое тестирование №4. Вопрос №2. Нужно выбрать вещества, которые могут проявить окислительно-восстановительную двойственность. Почему в правильные ответы не входят HCl и SnCl4? По поводу HCl Вы сами сказали в лекции №4.1, что HCl может быть и окислителем (за счет H+), и восстановителем (за счет Cl-). А соединение SnCl4 теоретически тоже может проявлять себя и как восстановитель (за счет Cl-), и как окислитель (за счет с.о. Sn+4). Заранее благодарю Вас за ответ!
Отправила вопрос Надежде Петровне.
Уважаемый слушатель! Окислительно-восстановительная двойственность - это свойство одного и того же вида атомов в веществе. Такой вид атомов должен иметь промежуточную ст.ок., т.е. не максимальную и не минимальную. Например, у олова. которое имеет ст.ок. 0, +2 и +4, окислительно-восстановительной двойственностью обладает только олово +2, т.к. атомы олова (II) могут принимать и отдавать электроны в зависимости от того, с чем реагируют. Олово (IV) - только окислитель. Соляная кислота или газ хлороводород проявляют свойства окислителя и восстановителя за счет разных атомов, эта особенность встречается очень у многих сложных веществ, но это свойство не называют двойственностью, т.к. речь идет о разных атомах. Н.П.Танцура.
Уважаемая Надежда Петровна!
Спасибо за ответ #10. Но в связи с Вашим ответом возникли новые вопросы.
1. Разве понятие «концентрация» не применимо к «концентрированным растворам солей»?
2. В литературе часто используется понятие «разбавленный раствор», но что это такое - точно не указывается. Например, есть формула Вант-Гоффа для расчёта осмотического давления. Про эту формулу пишут, что она годится лишь для разбавленных растворов. Лично я думаю, что разбавленный раствор -это такой раствор для которого формула Вант-Гоффа применима. Но если формулу применять на практике, обнаружится, что реальное осмотическое давление будет отклоняться от рассчитанного. Причём у разных веществ отклонения начнутся при разных концентрациях. Выходит, у каждого растворимого вещества «разбавленный раствор» имеет свою предельную концентрацию. У одного вещества разбавленный раствор имеет одну концентрацию, а у другого – другую.
Получается, что использовать формулу Вант-Гоффа рискованно, если неизвестно заранее, каково будет осмотическое давление. Прав ли я, полагая, что «разбавленный раствор» это понятие не точное, поскольку концентрация разбавленного раствора зависит от решаемой задачи? Или я что-то упустил?
3.Уважаемая Надежда Петровна! После Вашего ответа в голове возникла такая картина. В 0,1 М растворе KCl (степень диссоциации - 86) на каждые 86 ионов K+ и 86 ионов Cl- приходятся 14 групп KCl. Но соотношение компонентов в растворе может быть иным. Например, таким. На каждые 90 ионов K+ и 90 ионов Cl- приходятся 4 группы K2Cl2 и 2 группы KCl. Общее количество вещества в растворе в обоих случаях одинаково (86+86+14 =90+90+4+2).
Степень диссоциации, указанную в справочнике, определили, допустим, по повышению температуры кипения. Т.е. фактически определили, не количество ионов K+ и Cl- в растворе, а суммарное количество всего растворённого вещества. По этой причине степень диссоциации – не точная, а кажущаяся.
Группы KCl и группы K2Cl2 образованы ионами K+ и Cl- . Ионы в группах притянуты друг к другу кулоновскими силами, которые слабее настоящих химических связей.
Вот такая сложилась картина в голове. А следом возник вопрос:
Ионы, образующие группы KCl и K2Cl2 - это гидратированные ионы? Группы – это гидраты (типа KCl*nH2O)? Какова энергия связи между ионами? Она сравнима с энергией водородной связи? Больше, меньше?
P.S. Извините, что напрягаю вопросами. Кроме как у Вас спросить не у кого.
Дополнение к # 14
Уточняю второй вопрос. Прав ли я, считая, что конкретный раствор (т.е. раствор вполне определенной концентрации) при решении одной задачи можно считать разбавленным, а при решении другой задачи - считать таковым нельзя?
Если 0,1М раствор создает осмотическое давление равное расчетному (полученному по формуле Вант-Гоффа), значит этот раствор можно считать разбавленным. Если 0,1М раствор (другого вещества) создаёт осмотическое давление заметно отличающееся от расчетного - значит этот раствор считать разбавленным нельзя. Для одного вещества 0,1М раствор - это раствор разбавленный, для другого вещества 0,1М раствор - не разбавленный. Точное значение концентрации "разбавленного раствора" указать нельзя. У разных веществ она разная. Прав ли я, считая что точной граничной концентрации "разбавленного раствора" не существует?
Уважаемый слушатель! Отвечаю Вам по Вашим пунктам.
1. Понятие концентрация растворенного вещества (как рекомендует ИЮПАК, а не раствора!), конечно, применима, но с этой величиной нельзя производить расчеты различных характеристик (свойств) растворов сильных электролитов, будет казаться, что они зависят от концентрации. Активность ионов (или коэффициент активности) как раз учитывает все взаимодействия.
2. Понятие "разбавленный раствор" - это такой раствор, в котором можно пренебречь взаимодействием частиц растворенного вещества друг с другом. В случае раствора неэлектролита и слабого электролита - это молекулярное притяжение и другие взаимодействия. В случае сильного электролита раствор считают
разбавленным , если можно пренебречь взаимодействием ионов из-за их низкой концентрации и, вследствие этого, больших расстояний между ними. Для такого раствора коэффициент активности f (a=fc) приближается к 1 (он равен 1 при бесконечном разбавлении). Как только формулы перестают выполняться (появляются отклонения), надо определять причину: взаимодействия частиц растворяемого вещества друг с другом (гидратация вообще не учитывается) и возможная диссоциация.
Так что понятие "разбавленный раствор" - это чисто теоретическая оговорка, которая позволяет применять формулы, в которых все перечисленные взаимодействия не учитываются, т.е. вывод формул делался без учета всех этих взаимодействий. Определить, с какой концентрации начинаются отклонения можно только экспериментально. Как правило, растворы сильных электролитов считают разбавленными при концентрации порядка 0,01- 0,001 моль/л, в этом случае, например, для хлорида калия изотонический коэффициент f=0,9 и 0,95, соответственно, т.е. значение "а" стремится к "с". У неэлектролитов и слабых электролитов эти величины должны быть несколько больше.
3. Думаю, что так просто считать нельзя. Я, например, не знаю, какие ассоциаты есть в растворе хлорида калия и в каком соотношении они образуются.
Непрочность ионных пар обусловлена тем, что взаимодействуют гидратированные ионы, это не гидраты, их называют ассоциаты, т.е. что-то временно соединившееся, ионные пары образуются и легко разрушаются, это показал анализ с радиоактивными метками. При разбавлении раствора ионные пары практически исчезают. Это силы на много порядков слабее химической связи и слабее водородной связи (но она бывает межмолекулярная или внутримолекулярная, а к ионам не имеет отношения). Н.П.Танцура.
Ещё один ответ от преподавателя:
Уважаемый слушатель!
В обыденной речи слова "разбавленный раствор" часто применяют вне связи с какими-то теоретическими представлениями, а просто как некое субъективное представление (обычно разбавленными считают растворы, которые имеют концентрацию растворенного вещества, не более 10-20%). Можно оговаривать, какой раствор сильного электролита с теоретической точки зрения считают разбавленным, если Вы на этом акцентируете внимание.
Для любого раствора электролита Вы должны учесть величину изотонического коэффициента при расчете различных характеристик или коллигативных свойств (осмотическое давление, температуры кипения и замерзания, давление насыщенного пара), который позволяет делать справедливыми классические формулы, выведенные для растворов неэлектролитов (i равен отношению получаемых экспериментально значений перечисленных свойств и теоретически рассчитанных по концентрации, т.е. равен отношению числа всех частиц в растворе (молекул и ионов) к исходному числу недиссоциированных частиц, есть формулы для расчета i).
Но важно знать о сильном или слабом электролите идет речь! Раствор с концентрацией 0,1М в случае сильных электролитов точно будет характеризоваться значительной и постоянной величиной изотонического коэффициента и значением коэффициента активности много меньше 1 (скорее всего, не более 0,6), т.е. сильными взаимодействиями (i увеличивает значение осмотического давления, f - снижает). Так что в случае сильного электролита малые отличия скорее говорят, что раствор не является разбавленным (присутствуют сильные взаимодействия ионов и кажущаяся концентрация снижается).
В случае слабых электролитов степень диссоциации очень сильно зависит от концентрации. В растворах слабых электролитов, обычно, взаимодействием ионов пренебрегают и при расчете различных характеристик или коллигативных свойств надо учитывать только изотонический коэффициент, величина которого зависит от степени диссоциации. В этом случае слабые отличия экспериментальных и теоретических значений свойств говорят о небольшой величине степени диссоциации вещества, которая в значительной степени, прежде всего, зависит от его природы и способствует росту различий значений свойств при разбавлении раствора. Оценить изменение ст.диссоциации с изменением концентрации можно по уравнению Оствальда.
Понятие "разбавленный раствор", по сути, важно для растворов сильных электролитов, там это следует оговаривать. В случае слабых электролитов, это понятие скорее качественное и совсем не конкретное.
Растворы сильных и слабых электролитов совершенно разные. Не случайно, существует отдельная теория растворов сильных электролитов.
Еще раз: точной границы нет, понятие "разбавленный раствор" , в общем случае, в большей степени качественное. Не следует в него вкладывать особый смысл. Важно понимать, что является главной причиной отклонения свойств растворов электролитов от растворов неэлектролитов. В случае слабых электролитов - увеличение числа частиц в растворе за счет диссоциации. В случае сильных электролитов диссоциирует все вещество (изотонический коэффициент и в разбавленном, и в концентрированном растворе в этом случае равен числу моль ионов, на которые распадается 1 моль вещества), но дополнительно накладывается взаимодействие ионов друг с другом, что учитывается записью вместо концентрации значения активности, которая при повышении концентрации существенно уменьшается.
Н.П.Танцура.
Ответ на вопрос #2/
Карлу Марксу от Фридриха Энгельса.
Уважаемый коллега! Попытаюсь объяснить, чем валентность отличается от степени окисления. Вообще-то, с тех пор как в научный оборот введено понятие валентности, оно время от времени уточнялось, дорабатывалось, домысливалось. Но об этом умствовать не буду.
Если говорить просто, валентность – это способность атомов соединяться с другими атомами. Валентность определяют так. Если атом может соединиться с одним атомом водорода, значит его валентность равна 1. Если с двумя – значит 2. И т.д.
Валентность можно определять иначе. Если атом способен соединиться с одним атомом кислорода – его валентность равна 2. Если с двумя – значит 4. И.т.д.
Валентность – характеристика атома. Валентность совпадает с номером группы в таблице Менделеева. Водород стоит в первой группе – его валентность 1. Берилий во второй группе – его валентность 2. И т.д. Глядя в таблицу Менделеева можно заранее прикинуть как поведет себя атом, соединяясь с другими атомами.
Обратите внимание! Говоря о валентности, я ни разу не упомянул слово «электрон»
Когда впервые заговорили о валентности, никто не знал, что атом состоит из ядра и электронов. Знали лишь, что атомы соединяются в определенных пропорциях. Валентность – это характеристика, которая указывает на эти пропорции.
Степень окисления – это величина, которая указывает на другое. А именно – она указывает сколько электронов сместилось от одного атома к другому. Степень окисления указывает, что произошло с электронами, когда атомы соединились в молекулу. Степень окисления – указывает, что происходит с электронными оболочками атомов, как они деформируются при образовании молекул. Степень окисления характеризует поведение электронов.
Часто в разговорной речи эти два понятия, – «валентность» и «степень окисления», - используют как синонимы. Подобно тому, как на сельхоз. ярмарке вместо «масса», говорят «вес». Когда мы слышим, что мешок картошки «весит» 10кг, нам понятно о чём речь. Хотя в килограммах измеряется не вес, а масса. Никто не говорит: этот мешок весит 100 ньютонов.
Масса и вес жестко связаны друг с другом. Точно также связаны «валентность» и «степень окисления».
Глубокоуважаемая Надежда Петровна!
Помогите, пожалуйста, разобраться еще в одном вопросе!
Итоговое тестирование №5. Вопрос №5: «Укажите элементы 5-го периода (среди перечисленных), у которых в основном (нормальном) состоянии присутствуют 3 внешних не спаренных электрона: иттрий, сурьма, родий, молибден». Я сразу исключила родий Rh (4d8 5s1) и иттрий Y (4d1 5s2). В качестве правильного ответа выбрала сурьму Sb (5s2 5p3) и Mo (4d5 5s1). В атоме молибдена на 4 d-подуровне расположено 5 не спаренных электронов, среди которых присутствуют и 3 не спаренных электронов, что удовлетворяет условию вопроса. Почему мой ответ оказался не верным? Может, надо было выбрать одну сурьму Sb? Но в атоме молибдена среди 5 не спаренных электронов тоже есть 3 не спаренных электронов, которые входят в общую сумму этих самых 5 электронов. По логике вопроса молибден подходит.
Извините меня, пожалуйста, что очень часто беспокою Вас своими вопросами. Заранее благодарю Вас за ответ!!!
Передала вопрос преподавателю.
Уважаемый слушатель! Для того, чтобы ответить на этот вопрос, надо изобразить с помощью электронно-структурных формул распределение внешних электронов данных атомов по подуровням энергии. Среди них один р-элемент (Sb), он имеет на 5р-подуровне 3 не спаренных электрона. Три других - d-элементы, они имеют конфигурации: Мо: 5s1 4d5 ; Y: 5s2 4d1; Rh: 5s1 4d8.
Эти конфигурации Вы можете увидеть в любой периодической системе (следует внимательно смотреть). У некоторых элементов встречаются отклонения при заполнении подуровней (я об этом говорила), поэтому всегда надо сверяться с периодической системой, особенно, когда речь идет о тяжелых элементах, у которых достаточно много электронов, большие заряды ядер и внешние подуровни сближаются, за счет сжатия электронной оболочки. Возможны перескоки электронов для более полного заполнения внешних подуровней. Это не влияет на свойства элементов, т.к. энергии таких подуровней (между которыми происходят перескоки электронов) очень близки.
Если Вы изобразите родий, то обнаружите что у него среди внешних электронов (s и d -электроны, как у большинства d-элементов) 5s1 4d8 есть 3 не спаренных электрона : один на 5p- подуровне, и два не спаренных электрона - на 4d-подуровне. В вопросе было сказано " три внешних не спаренных электрона".
Так что правильный ответ: сурьма и родий. По сути, это вопрос на внимание, тем более, я неоднократно говорила, что периодическую систему при решении любых задач надо держать перед собой. Еще раз повторяю в этом вопросе нужно было внимание и изображение электронно-структурных формул не в уме, а на бумаге. Н.П.Танцура.
Надежда Петровна! Извините меня, пожалуйста, что еще раз беспокою Вас. На счет родия. Во всех учебниках приводится вот такая конфигурация электронного облака атома родия в не возбужденном состоянии: 1s2 | 2s22p6 | 3s23p6 | 3d104s24p64d85s1. И все. 5 р-подуровень не приводится. Я сейчас еще раз подробно пересмотрела все учебники. Я вижу 2 не спаренных электрона на d-подуровне. Но не могу найти, как Вы мне указали, 1 не спаренный электрон на 5 р-подуровне. Да, он может появиться там при возбужденном состоянии. Но в вопросе, как я понимаю, речь идет о не возбужденном состоянии атомов. И ничего не сказано про возбужденное состояние. Заранее благодарю за ответ!!!
Передала вопрос Надежде Петровне.
Уважаемая слушатель! Извините за опечатку в ответе. Конечно, неспаренный электрон на 5s- подуровне и два неспаренных электрона на 4d-подуровне. Н.П.Танцура.
Когда два атома водорода сближаются, между ними возникает ковалентная связь. Орбитали электронов накладываются друг на друга. Электроны образуют общую пару. Атомы соединяются в молекулу.
Вопрос1. Электронные орбитали (как это изображено на схеме молекулы водорода) перекрываются частично. Почему это так? Почему орбитали не совмещаются полностью?
Возможно ли, что электроны в молекуле водорода образуют одну совмещенную орбиталь, а оба протона находятся внутри этой единственной электронной орбитали?
То, что орбитали атомов совмещены на схеме лишь частично, – соответствует действительности, или это чисто условное изображение?
Вопрос2. Согласно принципу Паули, у электронов в молекуле водорода, разные спины. Чтобы атомы объединились в молекулу, спины электронов должны отличаться. Если спины разные, атомы в молекулу соединяются, если одинаковые – разлетаются.
Почему же не бывает так, что все атомы водорода (количеством, допустим, 1 моль) имеют электрон с одним и тем же спином и в силу этого не могут соединиться в молекулы?
Когда мне задали этот вопрос, я отвечал так. Атомы водорода, как и вся материя, постоянно находятся в движении. Атомы принимают энергию извне и сами испускают её. То испускают, то принимают кванты. Из-за энергетического обмена, электроны в атомах то и дело меняют свои квантовые числа. Атомы не пребывают в застывшем невозбуждённом состоянии. Из-за постоянных перемен в электронной оболочке, обязательно возникнет ситуация, когда спины электронов разные и может образоваться электронная пара.
Так ли оно на самом деле? Как правильно ответить на этот вопрос?
Передала вопрос Надежде Петровне.
Уважаемый слушатель! Если бы кто-то мог заглянуть "внутрь" молекулы или атома?!
Существуют два квантово-механических метода описания химической связи: метод валентных связей (МВС) и метод(сокращенно) молекулярных орбиталей (ММО). Правильность подходов, используемых в этих методах (самое главное - представление волновой функции многоатомной системы из волновых функций исходных атомов) проверяется косвенно: рассчитываются различные характеристики многоатомной частицы (молекулы, иона), например, энергии и длины связей, геометрия, магнитные свойства и т.д. и сравниваются с экспериментальными данными.
В методе МВС предполагается, что атомные орбитали взаимодействующих атомов перекрываются, но остаются орбиталями конкретного атома, при этом взаимодействующие атомы обмениваются своими электронами. Собственные импульсы электронов, характеризуемые спиновыми числами, ориентируются противоположно самопроизвольно, потому что Гейтлер и Лондон доказали теоретическим расчетом, что только при такой ситуации энергия системы понижается (если спины ориентированы одинаково, то энергия системы увеличивается). Гейтлер и Лондон рассчитали зависимость энергии системы, состоящей из двух атомов водорода, при изменении расстояния между ними. На некотором расстоянии при антипаралллельной ориентации спинов наблюдается потенциальная яма, т.е. состояние при котором максимально выражена энергия притяжения. Это расстояние совпало точно с длиной химической связи в молекуле водорода, а глубина ямы - с энергией хим.связи в молекуле водорода, определяемыми экспериментально. Если продолжать сближать атомы, то начинает резко возрастать энергия отталкивания, обусловленная ядрами. Вот так подтверждается правильность теоретических представлений.
Атомные орбитали не могут наложиться, т.к. будет возрастать отталкивание ядер, энергия системы будет увеличиваться и она потеряет устойчивость, т.е развалится на атомы.
В методе молекулярных орбиталей предполагается, что при перекрывании атомных орбиталей образуются новые молекулярные орбитали (связывающие МО и разрыхляющие МО), имеющие энергию отличную от исходных атомных орбиталей. Это многоцентровые орбитали, т.е. молекула рассматривается на подобии многоядерного атома. По молекулярным орбиталям распределяются все электроны. Энергии этих орбиталей и их количество рассчитывается квантовой механикой. Выбор метода описания хим. связи зависит, например, от правильного представления о магнитных свойствах частицы или невозможности ее описания методом МВС. Этот метод применим, когда идет речь о локализованной химической связи (общие электронные пары, находящиеся в пространстве между ядрами).
В молекуле водорода из двух атомных орбиталей, согласно методу ММО, образуются две МО (одна связывающая и одна разрыхляющая МО). Пара электронов занимает связывающую молекулярную орбиталь, эти электроны имеют противоположные спины.
2. Чтобы получить атомы водорода, надо произвести диссоциацию на атомы молекулы водорода (или ее атомизацию). Почему вдруг спины должны ориентироваться одинаково? По теории вероятности должны быть обязательно оба вида атомов! Вы можете представить, что в вагоне оказались одни голубоглазые? Теоретически - да, но с ничтожно низкой, нереализуемой вероятностью. При одинаковой энергии природа сама (или система) выберет наиболее вероятное состояние, т.е в вагоне будут и сероглазые, и голубоглазые и черноглазые, и т.д..
При этом надо понимать, что при сближении атомов водорода их спины самопроизвольно ориентируются противоположно при образовании молекулы, потому что образование химической связи парой электронов с противоположными спинами приводит к выполнению главного энергетического условия образования хим.сязи - к понижению полной энергии системы. Частица образуется тогда и только тогда, когда все виды взаимодействий (электростатические, изменения энергии за счет перекрывания АО, за счет обмена электронами, за счет перераспределения электронной плотности) в сумме обеспечат понижение полной энергии системы.
И еще одно обстоятельство: не могут атомы водорода в обычных условиях "летать", не образуя молекулы. Атомы, содержащие хотя бы один неспаренный электрон - это радикалы, т.е. высокореакционные частицы, существующие доли секунды в обычных условиях.
Надо все время помнить, что любая система, в том числе химическая, сама стремится к понижению полной энергии, с одной стороны, и к реализации термодинамически наиболее вероятного состояния, с другой стороны.
В Вашем рассуждении не верно последнее предложение: еще раз подчеркиваю, что спины при сближении атомов ориентируются противоположно самопроизвольно, т.к. это приводит к понижению полной энергии системы при образовании молекулы. Пребывание в обычных условиях атомам водорода энергетически более выгодно в виде молекул, а не в виде изолированных атомов. Н.П.Танцура.
Глубокоуважаемая Надежда Петровна! Извините меня еще раз за беспокойство. Помогите, пожалуйста, немного уточнить следующую информацию.
1) Про окислительно-восстановительную двойственность. Во всех учебниках пишут (дословно), что окислительно-восстановительная двойственность – это способность АТОМА, находящегося в промежуточной степени окисления, быть как восстановителем, так и окислителем, в зависимости от того, с каким веществом он реагирует. Вы написала мне в ответе, что соляная кислота или газ хлороводород проявляют свойства окислителя и восстановителя за счет разных атомов, эта особенность встречается очень у многих сложных веществ, но это свойство не называют двойственностью, т.к. речь идет о разных атомах. Я это понимаю. В тесте №4, вопросе №2 просят выбрать ВЕЩЕСТВА, которые могут проявить окислительно-восстановительную двойственность. Если подойти к этому вопросу со стороны русского языка, логическим путем, то соляное кислота – это и есть ВЕЩЕСТВО, которое в зависимости от обстоятельств может быть и окислителем, и восстановителем. Как Вы думаете, с Вашей точки зрения, не будет ли более правильным (с позиций логики и русского языка) в этом вопросе написать следующую формулировку, СОГЛАСНО ОПРЕДЕЛЕНИЮ окислительно-восстановительной двойственности: «Выбрать вещества, АТОМЫ которых, могут проявить окислительно-восстановительную двойственность».
2) И снова про молибден. У атома молибдена в не возбужденном состоянии на 4 d-подуровне находятся всего 5 не спаренных электрона, среди которых ПРИСУТСТВУЮТ и 3 не спаренных электрона. Итоговое тестирование №5. Вопрос №5: «Укажите элементы 5-го периода (среди перечисленных), у которых в основном (нормальном) состоянии ПРИСУТСТВУЮТ 3 внешних не спаренных электрона». В атоме молибдена 3 не спаренных электрона и ПРИСУТСТВУЮТ. С этим нельзя не согласится. Это факт, очевидность. Они там есть, 3 не спаренных электрона. Как Вы думаете, с Вашей точки зрения, не будет ли более правильным (с позиций логики и русского языка) в этом вопросе написать следующую формулировку: «Укажите элементы 5-го периода (среди перечисленных), у которых в основном (нормальном) состоянии присутствуют ВСЕГО 3 внешних не спаренных электрона».
3) Про Mg(MnO3)2. Вы мне отвечали, что при взаимодействии гидроксида магния (т) и гидроксида марганца (IV) (т) при сплавлении образуется Mg(MnO3)2. Меня это очень заинтересовало, т.к. нас учили, что в этой реакции образуется MgMnO4. Про Mg(MnO3)2 не говорили. Пересмотрела следующую литературу: Лидин, Молочко, Андреева «Химические свойства неорганических веществ, Ахметов Н.С. «Общая и неорганическая химия», Некрасов Б.В. «Основы общей химии», Глинка Н.Л. «Общая химия», Кочкаров Ж.А. «Химия в уравнениях реакций» и многое др. Подскажите, пожалуйста, где можно получить информацию об этой реакции?
Еще раз прошу прощение за беспокойство. С уважением, Ваш преданный слушатель.
Уважаемая слушатель! Я сначала дала определение понятия "двойственность", его также можно найти в литературе, это конкретное и не размытое понятие, имеющее один смысл - речь идет о поведении атомов некоторых элементов в определенных степенях окисления и все! Если слушатель не знает или не помнит, что собой представляет "окислительно-восстановительная двойственность" , то надо вернуться к лекции или обратиться к литературе. Дело в том, что мой опыт говорит мне давно о том, что преподаватель не должен при чтении лекций или проведении занятий засорять речь лишними словами. Чем больше он говорит лишних слов, тем сложнее обучающемуся выделить главное. То же самое (даже в большей степени) касается вопросов. Я, по возможности, стараюсь следить за этим в процессе обучения и при изложении материала письменно. Н.П.Танцура.
Уважаемая слушатель! Я указала, какие электроны следует считать внешними для каждого типа элементов. Если бы я спросила, например, про электроны внешнего энергетического подуровня, но я так вопрос не ставила! Я четко следую тем понятиям, которые даю. Если у слушателя возникает вопрос по поводу внешних электронов, он спокойно возвращается к нужному ему разделу курса, это большое его достоинство, которое обеспечено командой Лекториума. Вы рассуждаете с позиций человека, который не слушал курс и вдруг решил отвечать на вопросы. Но таким людям эти вопросы не предназначены, они, конечно, могут на них отвечать, но тогда должны знать химию. Н.П.Танцура.
При ответе на Ваш третий вопрос, могу сказать, что двойные оксиды MnO2 c CaO, BaO и Na2O я видела в учебном пособии, когда еще до записи данного курса интересовалась, как ведет себя MnO2, только сейчас сходу не могу вспомнить его название. Постараюсь найти концы. Н.П.Танцура.
Видео 5.5 время 7.28 неточность электронной формулы кислорода
Дополнение к #26
Вопрос №1 снимается. Разобрался. Ответ на этот вопрос, думаю, такой.
Любые электроннные орбитали не однородны по своей плотности. Под плотностью подразумевается вероятность нахождения электрона в единичном объёме орбитали. Где обнаружение электрона наиболее вероятно, там электронная плотность орбитали выше.
В молекуле водорода два электрона находятся на общей орбитали. Эта молекулярная орбиталь имеет следующую особенность. Вероятность нахождения электронов наиболее высока в той её части, которая находится между ядрами (протонами). Плотность орбитали в зоне между протонами – выше, чем в любой другой области. По этой причине молекулярную орбиталь водорода изображают в виде двух сфер, частично наложившихся друг на друга. Такое изображение наглядно. Там, где сферы совмещены, – электронная плотность выше.
Конечно, молекулярную орбиталь можно изобразить и в форме огурца. Внутри огурца будут находиться две семечки – протоны. Только надо помнить, что это такой огурец, плотность которого наиболее велика в зоне между протонами.
Уважаемый слушатель! Действительно, АО и МО имеют неодинаковую электронную плотность в разных областях об этом говорят зависимости вероятности нахождения электрона в функции расстояния от ядра. Не случайно понятие плотность электронного облака является важным понятием в квантовой механике-это аналог вероятности нахождения электрона в той или иной области пространства. При перекрывании АО в методе МВС электронная плотность также повышена в пространстве между ядрами, к этой зоне "стягиваются" ядра. МО также обладают различной плотностью: в случае разрыхляющих МО зона ее увеличения находится за "пределами" ядер и не способствует стабилизации системы, а в случае связывающих МО зона повышенной электронной плотности находится вблизи ядер, что способствует стабилизации многоядерной системы.
В виде гантели (две перекрывшихся 1s- АО) изображают распределение электронной плотности в молекуле водорода при ее описании методом валентных связей (МВС). В методе ММО теоретический расчет показывает, что из любых двух перекрывающихся АО образуются две МО (одна МО -связывающая, а другая МО - разрыхляющая). Связывающие молекулярные орбитали в симметричной молекуле водорода изображают в виде эллипса, внутри которого находятся ядра, а электронная плотность связывающей МО повышена в зоне ядер, за счет этого происходит упрочнение системы. Разрыхляющие МО имеют вид двух вытянутых капель (как если бы "разорвали" р-орбиталь по центру и раздвинули разорванные части) , ядра находятся ближе к месту разрыва, а зоны повышенной эл.плотности на разрыхляющих МО находятся по внешним краям (толстые части капель) и удалены от ядер. Такое состояние дестабилизирует систему. Именно поэтому не существуют молекулы инертных газов. Например, в молекуле гелия должно быть 4е. Они распределяются по двум МО ( при перекрывании двух 1s-АО всегда образуются две сигма МО- МОсв. и МОразр.). Тогда 2е будут находиться на связывающей МО и два электрона - на разрыхляющей МО (2е-2е/2=К =0 ), К- кратность связи. Если К равна 0 молекула не существует, что наблюдается в случае инертных газов.
В принципе, Вы разобрались правильно, я только немного уточнила Ваше объяснение. Успехов Вам в поиске ответов на поставленные, подчас самому себе, вопросы - это, наверное, один из лучших моментов профессиональной деятельности и, собственно, достижение профессионализма. Н.П.Танцура.
Большое спасибо за лекции! Очень приятно было повторить неорганическую химию.Однако больше всего понравился последний раздел-об экологии. Сейчас такие знания надо бы популяризировать на государственном уровне, ибо иной раз обывателям приходится объяснять элементарные вещи, которых масса людей просто не понимает, соответственно, не понимает отчего необходимо соблюдать некоторые элементарные правила общежития , чтобы биосистема была сбалансирована и человечество не наносило вреда самому себе и окружающей природе..Ещёраз-спасибо!
п.с. в одном из последних слайдов есть описка коалин-вместо каолина.
Всего доброго!
Спасибо, что за теплые слова! :) Ошибку постараемся исправить к следующему запуску.