Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
раскрытия электрона английским физиком Дж. Томсоном в 1897, установление факта, что электроны можно исключить из любого элемента, их выпускают многие вещества при нагревании, освещения, рентгеновского облучения, а также того, что электроны являются переносчиками электрического тока в металлах . Итак, электроны есть в атомах всех элементов.

Эл это элементарная частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом, который только может существовать (1,602 1019 Кл); масса электрона равна 9,11 10-31 кг. Атом электронейтральный. Итак, кроме электронов в атомах должны быть положительно заряженные частицы.

Большую роль в развитии теории строения атома сыграло открытие явления радиоактивности, впервые обнаруженного в соединений урана французским физиком А. Беккерелем в 1896 А в 1898 Мария Кюри-Склодовская и Пьер Кюри открыли в урановых рудах два новых радиоактивных элементы Полоний и радуйся, которые имели большую радиоактивность, чем Уран и торий.

Радиоактивность это явление излучения некоторыми элементами невидимого луча, способного проникать сквозь различные вещества, в том числе и металлы, зажигать фотопленку, йонизуваты газы.

В изучении радиоактивности большая заслуга выдающегося английского физика Э. Резерфорда, который в 1899 доказал, что радиоактивное излучение неоднородно под действием магнитного поля оно делится на три пучка -, - и лучи. Эти лучи отличаются по проникающей способностью, а также по способности к взаимодействию с электрическим полем.

-лучи это поток положительно заряженных частиц, масса которых равна массе атома гелия, а заряд этих частиц вдвое больше, чем заряд электрона.

-лучи это поток электронов, скорость их движения близка к скорости света.

-лучи жесткие электромагнитные колебания, подобные рентгеновских лучей, они имеют очень большую проникающую способность.

Изучение радиоактивности подтвердило сложность строения атомов.

В 1903 английскии физик Дж. Томсон предложил модель строения атома. Согласно этой модели атом состоит из положительного заряда, равномерно распределенного по всему объему атома, и электронов, колеблющихся внутри этого заряда.

Выдающийся английский физик Э. Резерфорд с целью проверки гипотезы Дж. Томсона выполнил серию опытов по рассеянию а-частиц тонкими металлическими пластинками.

Схему опытов Э. Резерфорда приведены на рис. 1. Препарат радуюсь 2, служивший источником излучения, помещали в свинцовый кубик 1 из высверленным каналом, что позволяло получить направленный поток-частиц 3, распространяющиеся в определенном направлении. Попадая на экран 4, покрытый сульфидом цинка, частицы вызвали его свечения (отдельные вспышки, которые можно пересчитать). Между источником излучения -частиц и экраном он размещал тонкую металлическую пластинку 6, проходя сквозь которую частицы рассеивались, то есть отклонялись от первоначального направления движения. Большинство-частиц не изменяла своего направления (см. Рис. 1, поз. 7), некоторые (5) отклонялись на небольшие углы или резко меняли направление своего движения на противоположное. Однако таких частиц было очень мало. Только одна из 10 000 пропущенных сквозь пластинки из серебра, золота, платины а-частиц отвергалась назад, будто наткнувшись на массивную преграду. Это привело Э. Резерфорда на мысль, что в атоме есть тяжелое ядро, которое занимает очень малую долю пространства и в котором сосредоточена основная часть всей массы атома; оно должно иметь положительный заряд, поскольку отталкивает одноименное заряженные частицы.

Рис. 1. Схема опыта Э. Резерфорда по рассеянию -частиц

Исходя из этих соображений, Э. Резерфорд в 1911 предложил так называемую ядерную (планетарную) модель строения атома, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, и электронов, вращающихся вокруг ядра. Суммарный отрицательный заряд электронов численно равен положительному заряду ядра. Диаметр ядра в 10000 100000 раз меньше,чем диаметр атома в целом.

Е. Резерфорд вычислил также и заряд ядра. С его опытов следовало, что заряд ядра (выраженный в единицах заряда электрона) численно равна протонном числу элемента в периодической системе. Позже (1913 г.). Это подтвердил Г. Мозли (закон Мозли), обнаружив простую связь между длинами волн определенных линий рентгеновского спектра элемента и его протонным числом: корень квадратный из обратных значений длин волн (т.е. частот определенных линий спектра) одинаковых серий характеристического рентгеновского спектра находится в линейной зависимости от протонного числа элемента

где длина волны собственного излучения элемента; а b константы, зависящие от линии и серии спектра; Z протонное число элемента.

Закон Мозли позволял определять точные значения протонных цифр малоизученных и еще не открытых элементов и тем самым способствовал развитию периодического закона.

Рис. 2. Зависимость частоты характеристического излучения рентгеновских спектров элементов от их протонных цифр:

1 линии а серии К (Ка) 2 серии L (Lа) 3 серии М (Ма)

На рис. 2 приведена зависимость частоты характеристического излучения рентгеновских спектров хорошо изученных элементов от их протонных чисел. Чтобы найти протонное число не точно определенного в естественном ряду элемента, нужно вычислить для него частоту линии Ка и сопоставить полученную величину графику (см. Рис. 2). Закон Мозли позволил установить, что между элементами водородом и Ураном размещено 92 элементы и с какими именно протонными числами элементы будут открыты.

Английский ученый Д. Чедвик в 1920 г. По рассеянием-частиц с большой точностью определил заряды атомных ядер некоторых элементов. Сделанные им вычисления показали, что заряды ядер атомов различных элементов во всех случаях совпадают с величиной 2 в формуле закона Мозли.

Протонное число является очень важной характеристикой элемента, оно выражает положительный зарядядра его атома. Исходя из электронейтральности атома, можно сделать вывод, что и число электронов, вращающихся вокруг ядра, равно протонном числу элемента. Итак, заряд атомного ядра является той основной величиной, от которой зависят свойства элемента и его размещения в периодической системе. Поэтому периодический закон Менделеева следует формулировать так: свойства элементов, а также образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер атомов элементов.

ДИССОЦИАЦИЯ ВОДЫ. Водородный показатель

Вода очень слабый электролит, который частично распадается на гидроксид-ионы ОН - и ионы водорода Н +

Применив к уравнению диссоциации воды закон действия масс, получим

Где константа диссоциации воды; [Н2О] концентрация недисоцийова-ных молекул воды, находящихся в состоянии равновесия с ионами водорода и гидроксид-ионами.

Поскольку диссоциированных молекул воды очень мало, по сравнению с общим количеством молекул воды, ими можно пренебречь. Итак, концентрация не диссоциированных молекул воды можно считать постоянной величиной, которую легко вычислить. Для этого следует массу 1 л воды разделить на ее молярную массу:

и тогда

[Н +] [ОН] = 1,8 10-16 55,56 10-14; = 10-14.

Итак, произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов при постоянной температуре является постоянной величиной. Эта величина / н 0 называется ионной произведением воды. При температуре 22 ° С = 10-14. Значение ионного произведения воды меняется с изменением температуры, поскольку с повышением температуры степень диссоциации воды растет. Так, при температуре 100 ° С ионный произведение воды составляет 0,58 10-12.

В чистой воде концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов:

Если к воде добавить раствор какой-либо кислоты, то есть ввести дополнительное количество ионов водорода, то состояние ионной равновесия воды нарушится. Увеличение концентрации ионов водорода приведет к соответствующему уменьшению концентрации Гидрокомсид-ионов, а произведение концентраций этих ионов останется постоянной величиной. Так, в 0,001 М растворе соляной кислоты концентрация ионов водорода равна общей концентрации кислоты, то есть [Н +] = 10-3 моль / л. Концентрацию гидроксид-ионов можно вычислить по уравнению

откуда

моль / л.

В растворах щелочей концентрация ионов водорода значительно меньше, чем концентрация гидроксид-ионов. В 0,001 М растворе едкого натра концентрация гидроксид-ионов [ОН -] = 10-3 моль / л, а концентрация ионов водорода

моль / л.

Итак, в нейтральной среде [Н +] = [ОН -] = 10-7 моль / л, в кислой [Н +] & gt; [ОН -] (то есть составляет 10 ~ 6, 10 ~ 5, КГ4 ... моль / л), в щелочной [Н +] & lt; [ОН -] (т.е. [Н +] = 10-8, 10-9, 10-10, ... моль / л).

Значительно удобнее оперировать истинным значением концентрации ионов водорода, которое выражается малым дробным числом, а логарифм этой величины. Выражать концентрацию ионов водорода по показателю степени, то есть как логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, и обозначить эту величину символом рН (так называемый водородный показатель) было предложено в начале XX в. Математически это записывается так:

рН = -lg [Н +].

Аналогично концентрацию гидроксид-ионов также выражают с показателем степени их концентрации рОН

рОН = -lg [OH -].

Водные растворы бывают кислые, нейтральные и щелочные. В нейтральном водном растворе [Н +] = 10-7 моль / л, рН = -lg 10-7 = 7, в кислой [Н +] & gt; 10-7 моль / л (10-6, 10-5, 10-4 и т.д. и соответственно рН равен 6, 5, 4 и т. Д.); в щелочном растворе [Н +] & lt; 10-7 моль / л (10-8, 10-9, 10-10 и т.д., а рН соответственно равна 8, 9, 10 и т. Д.).

Практически рН растворов чаще всего определяют по индикаторам. Индикаторный метод основывается на том, что различные индикаторы меняют свою окраску при различных значениях рН: метилоранж по рН = 4,4, лакмус по рН = 7, фенолфталеин по рН = 9 и тому подобное. Есть индикаторы, способные изменять свою окраску в случае послидовательно изменения рН, например m- и n-нитрофенол, которые можно использовать для определения рН.

Водородный показатель определяют также и потенциометрическим методом. Этот метод основан на измерении электродных потенциалов водородного, хингидронный и стеклянной электродов, которые находятся в состоянии равновесия с ионами водорода. Для этого используются приборы, называемые рН-метрами.

сероводород. Сульфида

Наибольшее сходство свойств кислорода и серы проявляется в соединениях, в которых их атомы имеют степени окисления -2.

При высокой температуре сера соединяется с водородом с образованием сероводорода. В лабораториях сероводород добывают в аппаратах Киппа, действуя разбавленными растворами кислот на сульфиды металлов:

Сероводород бесцветный газ с неприятным запахом тухлых яиц, сжижается при температуре -60,3 ° С, затвердевает при температуре -85,6 ° С.

Н2S горит на воздухе голубоватым пламенем. Сероводород очень ядовитый газ. Молекула Н 2 S имеет угловую форму (Н8Н = 92 °), длина связи (Н 8) = 0,133 нм; молекула Н 2 S полярная. Способность молекул сероводорода к образованию водородных связей значительно слабее, чем молекул воды, поэтому сероводород при обычных условиях газ.

Сероводород сильный восстановитель. На воздухе он горит с образованием оксида серы (IV) и воды

В водном растворе Н28 медленно окисляется кислородом воздуха:

Сероводород способен реагировать также с другими окислителями. В зависимости от природы окислителя, условий, рН раствора, температуры сероводород в растворе окисляется до свободной серы или до, например

В воде сероводород растворяется хорошо: при температуре 20 ° С в одном объеме воды растворяется 2,5 объема Н28. Ионизация Н28, что находится в жидком состоянии, ничтожно мала. Значительно лучше он поддается йонизацииу воде

Водный раствор Н2S является слабым двух основных кислотой, которая распадается по двум ступеням:

Соли сероводорода называются сульфидами. Благодаря двохосновности сероводорода в случае опускание его в раствор щелочей он способен образовывать два типа солей: кислые (гидрогенсульфида NаHS) и средние (сульфиды На2S).

Большинство сульфидов в воде не растворяется, за исключением сульфидов щелочных металлов и аммония. Гидрогенсульфида известны только для щелочных и щелочно-земельных металлов. Гидрогенсульфида кальция и стронция очень неустойчивы. Растворимые сульфиды как соли слабой кислоты подвергаются гидролизу. Гидролиз сульфидов, содержащих элементы в высоких степенях окисления (Сr2S3, А12S3 т.п.), идет до конца и является необратимым процессом. Большинство сульфидов окрашенные в разные цвета.

Нерастворимые в воде сульфиды можно добыть за реакциями обмена

Плохо растворимые в воде сульфиды (МnS, реs, соs, NiS, ZnS) растворяются в сильных кислотах-неокисниках, а такие сульфиды, как СdS, СuS, РbS, Sb2S3, АS2S3, SnS, SnS2, имеют очень малые произведения растворимости и не растворяются в сильных кислотах-неокисниках. Последние можно перевести в раствор нагреванием с царской водой или нитратной кислотой:

Способность сульфидов по-разному взаимодействовать с водой, растворами кислот, раствором сульфида аммония, который образует с сульфидами Sn (IV), As (III), Sb (V), Sb (III) растворимые Тиосоединения, используют в химическом анализе.

В зависимости от природы электроположительного элемента сульфиды могут проявлять основные, кислотные или амфотерные свойства, ярко прослеживается на примере реакций гидролиза и комплексообразования. Так, сульфиды s-элементов I группы периодической системы растворимые в воде и во время гидролиза обусловливают щелочную реакцию среды:

Итак, Na2S, К2S, Li2S оснoвни сульфиды.

Сульфиды неметаллов называются тиоангидридамы, поскольку они гидролизуют с образованием соответствующих кислот:

Амфотерные сульфиды не растворяются в воде, однако некоторые из них (Al2S3, Сr2S3, Fе2S3) полностью гидролизуют

Основные и кислотные-сульфиды взаимодействуют между собой с образованием так называемых тиосолей

Тиокислоты являются неустойчивыми соединениями и раскладываются на сероводород и соответствующийсульфид

Кроме сульфидов существуют сульфуровмисни металлы полисульфиды. Полисульфиды щелочных металлов образуются при взаимодействии серы с соответствующим сульфидом (в случае сжигания или в концентрированном растворе)

Дисульфид

натрия

В молекулах полисульфидов число атомов серы достигает 2-8, но чаще всего оно равно 2. Образование полисульфидов можно объяснить способностью серы к образованию гомеоланцюгив (энергия образования связи S-S равна 226 кДж). В структуре полисульфидов есть цепи атомов

Полисульфиды можно рассматривать как аналоги соответствующих пероксидов. Для полисульфидов характерные окислительные и восстановительные свойства:

Тиогерманат аммония

В этой реакции Сера со степенью окисления -1 окисляет Германий степени окисления +4, а сам восстанавливается до степени окисления -2.

В реакции

Сера со степенью окисления -1 (FеS2) является восстановителем.

Дисульфид водорода Н2S2 менее сильный окислитель, чем H2O2 практическое значение имеет дисульфид железа FеS2 (пирит).

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ И энтальпии. ЗАКОН Гесс и термохимической РАСЧЕТЫ

Химическая термодинамика это наука, изучающая переход энергии из одной формы в другую; энергетические эффекты, сопровождающие химические и физические процессы; возможность и направление течения того или иного процесса. Наряду с учением о строении вещества термодинамика, составляет теоретическую основу современной неорганической химии.

В химической термодинамике пользуются так называемыми термодинамическими функциями (характеристиками), которые позволяют охарактеризовать состояние системы и происходящие в ней. Среди последних важное значение для химиков имеют внутренняя энергия U, энтальпия H, энтропия S, энергия Гиббса G т.

Химические процессы происходят с выделением или поглощением теплоты. Реакции, происходящие с выделением теплоты, называют экзотермическими, а реакции, во время хода которых теплота поглощается, эндотермическими. Так, реакции горения, нейтрализации кислот щелочами сопровождаются выделением значительного количества теплоты. Выделение теплоты при взаимодействии веществ свидетельствует о том, что они имеют определенный запас энергии в скрытом виде. Энергия, которая скрыта в веществах и высвобождается во время химических и некоторых физических процессов, называется внутренней энергией вещества.

Для любого процесса справедливый закон сохранения энергии:

Это означает, что подведена к системе теплота (2 в общем случае расходуется на изменение ее внутренней энергии и на выполнение работы А. При термохимических расчетов принято считать теплоту, выделяемую системой, положительной (в термодинамике положительной считается теплота, поглощенная системой ).

Во внутренней энергией системы U следует понимать общий ее запас, то есть энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярных колебаний атомов и атомных групп, энергию движения электронов в атомах, внутриядерные энергию, то есть все виды энергии, кроме кинетической и потенциальной энергии системы в целом. Под величиной А понимают работу, противодействует всем силам, которые действуют на систему (внешнее давление, электрическое

Загрузка...

Страницы: 1 2