Skip to content

Химия профильный уровень 10 класс новошинский гдз профильный уровень

У нас вы можете скачать книгу химия профильный уровень 10 класс новошинский гдз профильный уровень в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

При образовании я-связи боковое 60 перекрывание р-орбиталей меньше, чем их перекрывание по линии связи в случае образования а-связи, поэтому л-связь, как правило, менее прочна и ее энергия меньше энергии ст-связи. Поляризуемость ковалентной связи — это ее способность изменять свою полярность под действием внешнего электрического поля.

Внешнее электрическое поле могут создавать молекулы или заряженные ионы. При полной поляризации обпдая электронная пара полностью переходит к атому с наибольшей электроотрицательностью и полярная ковалентная связь становится ионной вспомните механизм диссоциации молекул хлороводорода под действием молекул воды.

Прочность связи увеличивается в ряду: Наименьшая длина связи в молекуле: Какова среда полученного раствора: Энергия s- и р-орбиталей различна, поэтому можно было бы ожидать, что прочность свя- 61 зей будет тоже различаться. Но опыт показывает, что они равноценны. Это явление объясняет теория гибридизации, предложенная американским ученым Л.

Полингом в г. Гибридизация — это смешение близких по энергии атомных орбиталей разной формы, вследствие которого образуются гибридные орбитали, одинаковые по форме и энергии. Карл Лайнус Полинг Американский физик, химик и общественный деятель. Автор первых фундамен1альных исследований по применению квантовой механики к изучению природы химической связи и строения молекул.

Он выдвинул идею о гибридизации атомных орбиталей и создал шкалу электроотрицательности химических элементов, разработал представления о строении полипептид-ной цепи в белках и первым высказал мысль о ее спиральной структуре. За исследования природы и определение структуры сложных соединений Полингу в г. За активную антивоенную деятельность в г. При гибридизации происходит изменение формы и энергии атомных орбиталей и вместо неравноценных, например s- и д-орбиталей, образуются гибридные орбитали, которые имеют одинаковую энергию и форму.

Гибридные орбитали асимметричны и сильно вытянуты по одну сторону от ядра. В перекрывании с другими орбиталями участвуют только более вытянутые части гибридных орбиталей. Число гибридных орбиталей равно числу исходных. Химическая связь, образованная электронами, которые находятся на гибридных орбиталях, прочнее связи с участием электронов негибридных орбиталей, так как перекрывание гибридных орбиталей с орбиталями других атомов происходит в большей степени. Гибридные орбитали образуют только а-связи.

В атомах с малым значением заряда ядра в гибридизацию вступают s-и р-орбитали. Гибридизация наиболее характерна для атомов элементов второго периода II-VI групп. В группах сверху вниз с увеличением радиуса атомов усиливается различие в энергиях s- и р-электронов, поэтому уменьшается возможность их гибридизации. Линейные молекулы Связи в молекулах, имеющих линейную форму, образуются при перекрывании: Молекулы линейной формы образуют также атомы некоторых элементов II группы с атомами водорода или галогенов BeHg, BeBg.

Рассмотрим образование молекулы BeClg. Схема образования линейной молекулы BeClg Треугольные молекулы Молекулы треугольной формы характерны для галогенидов бора, алюминия.

Рассмотрим это на примерах водородных соединений элементов главных подгрупп V и VI групп. Но в отличие от атома углерода в атоме азота в гибридизации принимают участие не только одноэлектронные орбитали 2р , но и двухэлектронная 2s.

Четвертая орбиталь с не-поделенной парой электронов не принимает участия в образовании связи. Молекула NHg имеет форму треугольной пирамиды рис.

В вершине пирамиды находится атом азота, в углах основания — атомы водорода. Пирамидальная молекула NHg 65 Рис. Пирамидальная молекула РНд ду неподеленнои парой электронов на четвертой.? При этом валентный угол уменьшается. В группах с увеличением радиусов атомов сверху вниз усиливается различие в энергиях S- и р-электронов и уменьшается возможность гибридизации орбиталей.

В связи с этим при образовании молекул водородных соединений других элементов подгруппы азота РНд, AsHg, SbHg гибридизация орбиталей не происходит. Например, в образовании молекулы фосфина РНд участвуют три неспаренных Зр-электрона атома фосфора и ls-электроны трех атомов водорода.

Зр-Орбитали атома фосфора расположены в трех взаимно перпендикулярных направлениях, поэтому связи располагаются вдоль трех осей р-орбиталей рис. Неподеленная пара электронов занимает s-орбиталь и не участвует в образовании химической связи. Угловые молекулы Рассмотренные особенности образования связей в соединениях элементов главной подгруппы V группы характерны и для водородных соединений элементов главной подгруппы VI группы.

Еще большее отклонение значения угла от тетраэдрического обусловлено отталкиванием электронов связей от двух не-поделенных пар электронов. Установите соответствие между формулой молекулы и типом гибридизации атомных орбиталей центрального атома в ней. Рассчитайте массовую долю соли в растворе. Рассмотрим молекулы некоторых веществ, образованных атомами элементов разных групп Периодической системы табл.

Таблицу можно использовать только для рассматриваемых соединений. В двухатомных молекулах разновидность ковалентной связи совпадает с типом молекулы. Если молекула образована атомами одного элемента Н2, Clg, Ng , то смещения связывающего электронного облака не происходит. В этом случае центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают, поэтому такая молекула неполярна. Если соединяющиеся атомы обладают различной электроотрицательностью, то связывающее электронное облако смещается к более электроотрицательному атому.

Поэтому центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в молекуле не совпадают, они находятся на некоторюм расстоянии I. Такие молекулы называют полярными, или диполями от греч. Заряды атомов в молекуле называют эффективными, они меньше единицы.

Поскольку эти молекулы асимметричны, то полярность связей в них приводит к полярности молекулы: Из приведенных формул выпишите отдельно формулы полярных и неполярных молекул: Даны конфигурации валентных электронов атомов двух химических элементов: Определите элементы, атомам которых они соответствуют. Напишите формулу молекулы, образованной атомами этих элементов.

Определите тип химической связи в этой молекуле, составьте ее электронную формулу и изобразите схему перекрывания атомных орбиталей. Вычислите массовую долю соли в таком рас шире. Она образуется в том случае, если атомы элементов резко отличаются по электроотрицательности типичные металлы и типичные неметаллы. Атомы металлов отдают свои валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы, а атомы неметаллов принимают электроны и превращаются в отрицательно заряженные ионы.

Положительно и отрицательно заряженные ионы притягиваются, образуя ионные соединения. Например, при образовании хлорида натрия атом натрия отдает один электрон и приобретает электронную конфигурацию атома стоящего перед ним благородного газа: Механизм образования ионной связи. В связи с этим введено представление о степени ионности связи. Степень ионности связи возрастает с увеличением разности электроотрицательности ЭО образующих ее атомов: Разность ЭО атомов 0 0,5 1.

Ионы можно представить как заряженные шары, силовые поля которых равномерно распределяются во всех направлениях в пространстве, поэтому взаимодействие между ионами осуществляется одинаково, независимо от направления. Кроме того, взаимодействие двух противоположно заряженных ионов не приводит к полной компенсации их силовых полей рис.

Они сохраняют способность притягивать ионы противоположного знака, поэтому ионная связь не обладает насыщаемостью. Следствием описанных особенностей ионной связи является соединение ионов в ионную кристаллическую решетку. Весь кристалл можно рассматривать как гигантскую молекулу, состоящую из огромного числа ионов натрия и хлора.

В этом случае более корректно говорить о формульной единице вещества. Например, формульная единица хлорида натрия — NaCl. Молекулы же хлорида натрия NaCl образуются только в газообразном состоянии. В соединениях немолекулярного строения отсутствуют ковалентные связи, поэтому к ним понятие валентности атома не применимо. По этой причине для всех соединений, независимо от вида химических связей, введено понятие степени окисления. Другими словами, при определении значения степени окисления считают, что все электронные пары химических связей полностью сместились в сторону более электроотрицательных атомов.

Из приведенного определения следует, что степень окисления в отличие от валентности может иметь положительное, отрицательное и нулевое значения. При определении степеней окисления атомов в соединениях с полярными ковалентными связями сравнивают значения их электроотрицательностей. При образовании химической связи электроны смещаются к более электроотрицательным атомам, которые поэтому имеют отрицательную степень окисления: Кислород в большинстве соединений проявляет степень окисления Степени окисления металлов главных подгрупп I и II групп во всех соединениях соответственно равны -Ы и , степень окисления алюминия -ЬЗ.

Во многих случаях степень окисления атома элемента не совпадает с числом образуемых им связей, т. Например, в молекулах Hg и N2 степени окисления атомов водорода и азота равны нулю, а валентности соответственно — I и Ш, так как атом водорода предоставляет один электрон на образование связи, а атом азота — три: Например, в молекуле пероксида водорода Н2О2 степень окисления кислорода равна -1, а валентность — II: Например, рассмотрим нитрат аммония.

Любое вещество электронейтрально, поэтому алгебраическая сумма положительных степеней окисления должна быть равна сумме отрицательных. Пользуясь этим правилом, можно определить степень окисления любого атома в соединении. Исходим из того, что сумма степеней окисления всех атомов равна нулю: Алгебраическая сумма положительных и отрицательных степеней окисления атомов в сложном ионе равна заряду иона.

Например, определим степень окисления атома хрома в ионе Сг У: Для удобства этапы выполнения этого задания представим в виде табл. Из приведенных формул соединений выпишите формулы веществ с ионной связью: Составьте схемы их образования и укажите число атомов всех элементов в формульных единицах этих веществ. Наиболее выражен ионный характер связи в соединении: Определите валентности и степени окисления атома азота по формулам: При выполнении задания составьте таблицу, аналогичную табл.

Установите соответствие между формулой частицы и степенью окисления атома фосфора в ней. Вычислите массовую долю соли в таком растворе. В соединениях водорода с атомами более электроотрицательных элементов на атоме водорода возникает частичный положительный заряд.

Водородная связь — это связь, которая образуется между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом сильно электроотрицательного элемента другой молекулы. Чем больше электроотрицательность атома, с которым соединяется атом водорода, тем больше энергия водородной связи.

Водородная связь наиболее характерна для соединений фтора и кислорода, менее — для соединений азота. Образование водородной связи приводит к ассоциации соединению молекул. Рассмотрим образование водородной связи между двумя молекулами воды. В молекуле воды связь 0-Н сильно полярная. На атоме кислорода сосредоточен отрицательный заряд, а на атомггх Водородная связь может быть и внутримолекулярной.

С такой водородной связью вы познакомитесь при изучении органической химии. Это приводит к притяжению атома водорода одной молекулы воды к атому кислорода другой молекулы — возникает водородная связь ее обозначают тремя точками: Следовательно, образование водородной связи обусловлено как электростатическим, так и донорно-акцепторным взаимодействием. В результате образуется ажурная с большими пустотами структура льда. Из-за этого плотность льда меньше, чем плотность воды рис. Структура льда Способностью к ассоциации обладают молекулы как неорганических, так и органических соединений вода, аммиак, спирты и др.

Водородная связь, как и ковалентная, имеет направленность в пространстве и насыщаемость. Длина водородной связи больше длины обычной ковалентной связи, энергия — в раз меньше. В связи с этим водородные связи малоустойчивы и довольно легко разрываются например, при таянии льда и кипспии Рис 20 Лед воды. Но на разрыв этих связей требуется до- плавает в воде полнительная энергия, поэтому температуры 77 плавления и кипения веществ, в которых молекулы ассоциированы, оказываются выше, чем у подобных веществ, но без водородных связей.

Например, между молекулами фтороводорода и воды образуются водородные связи, а между молекулами хлоро-водорода и сероводорода — практически нет табл.

Она в значительной мере определяет свойства и таких биологически важных веществ, как белки и нуклеиновые кислоты, а поэтому имеет большое значение в химии жизненных процессов. Энергия водородной связи увеличивается в ряду: Метан и вода имеют примерно одинаковую относительную молекулярную массу и примерно равное число электронов в молекулах. Вода — одно из немногих веществ, которые в твердом состоянии обладают меньшей плотностью, чем в жидком. Как вы думаете, чем это объясняется?

Определите массовые доли солей в полученном растворе. Силы межмолекулярного взаимодействия, называемые также ван-дер-ваальсовыми по имени голландского физико-химика Я. Ван дер Ваальса , значительно слабее ковалентных, ионных или металлических связей. Межмолекулярные силы быстро ослабевают при увеличении расстояния между молекулами. Они проявляются при переходе вещества из газообразного состояния в жидкое, при кристаллизации сжиженных газов и других процессах.

В основе ван-дер-ваальсовых сил лежит электростатическое взаимодействие диполей. В различных веществах механизм возникновения диполей различен, поэтому различают три типа межмолекулярного взаимодействия: При сближении полярные молекулы ориентируются друг относительно друга так, что между противоположно заряженными полюсами диполей возникают силы электростатического притяжения рис.

Чем больше полярность молекул, тем больше силы ориентационного взаимодействия табл. Тепловое движение молекул препятствует их взаимной ориентации, поэтому повышение температуры ослабляет ориентационное взаимодействие. В этом случае под действием электрического поля полярной молекулы А происходит поляризация неполярной молекулы В.

В результате в неполярной молекуле возникает временный индуцированный наведенный диполь. Между постоянным диполем молекулы А и наведенным диполем молекулы В возникает межмолекулярное взаимодействие, которое называют индукционным рис. В отличие от ориентационного индукционное взаимодействие не зависит от температуры, но зависит от напряженности электрического поля полярной молекулы и поляризуемости неполярной молекулы.

Дисперсионное взаимодействие характерно для неполярных молекул. Например, благородные газы, молекулы которых неполярны, при понижении температуры переходят в жидкое, а затем в твердое состояние.

При этом взаимодействие между частицами усиливается. Вследствие движения электронов и колебаний ядер в молекуле атоме происходит смещение электронов относительно ядер. Он, в свою очередь, поляризует соседнюю молекулу, вызывая в ней образовалис мгновенного наведенного диполя. Между возникшими диполями осуществляется межмолекулярное дисперсионное взаимодействие рис. Оно тем 80 больше, чем легче поляризуется молекула или атом и чем меньше расстояние между взаимодействующими частицами.

Следует отметить, что при взаимодействии молекул в определенной мере проявляются все три типа межмолекулярных сил. В зависимости от полярности и поляризуемости молекул преобладает тот или другой вид межмолекулярного взаимодействия см. За счет каких связей удерживакэтся: Для испарения 1 моль жидкого хлороводорода требуется 16 кДж теплоты, а для диссоциации 1 моль хлороводорода на атомы — кДж.

Объясните, почему различаются эти энергетические затраты. Укажите тип взаимодействия между молекулами: Укажите природу сил взаимодействия в кристаллах: Ориентационное взаимодействие наибольшее между молекулами: Каждое агрегатное состояние отличается от другого расположением частиц друг относительно друга и характером их движения.

При переходе вещества из одного состояния в другое состав его частиц не изменяется, изменяется лишь их взаимное расположение. Оно занимает весь предоставленный ему объем и принимает форму сосуда. Газы обладают большой сжимаемостью и образуют однородные смеси. Эти свойства газов обусловлены тем, что расстояния между их молекулами в десятки раз превышают размер самих молекул рис. На таком расстоянии практически отсутствует межмолекулярное взаимодействие.

Газообразное состояние характеризуется полной неупорядоченностью расположения молекул друг относительно друга. Молекулы в газах движутся хаотически. Например, средняя молярная масса смеси газов X, Y, Z определяется так: Четвертое агрегатное состояние -ионизированный газ.

Это подтверждает, например, тот факт, что один объем воды образуется в результате конденсации объемов пара. Расстояние между частицами в жидкостях невелико, поэтому жидкости обладают незначительной сжимаемостью, при данной температуре им присущ определенный объем.

Чтобы заметно уменьшить их объем, требуется очень большое давление. В то же время силы межмолекулярного притяжения в жидкостях недостаточно велики, чтобы придать им определенную форму.

Молекулы в жидкости свободно перемещаются друг относительно друга, поэтому жидкости обладают текучестью и приобретают форму содержащего их сосуда. Следовательно, жидкости по структуре и свойствам занимают промежуточное положение между газообразными и твердыми веществами. С повышением температуры жидкости усиливается беспорядок во взаимном расположении частиц, что приближает их к газам. При понижении температуры упорядоченность внутренней структуры возрастает, что сближает их с твердыми веществами.

Частицы, образующие твердое вещество, не могут свободно перемещаться друг относительно друга, они лишь совершают колебательные движения около положения равновесия. Этим объясняются наличие у твердых веществ определенного объема и формы, их механическая прочность и незначительная сжимаемость. В зависимости от строения и физических свойств твердые вещества подразделяют на аморфные и кристаллические.

Аморфное состояние Вещества в аморфном состоянии характеризуются некоторой упорядоченностью частиц, расположенных только в непосредственной близости друг от друга так называемый ближний порядок рис.

Пятно расплавленного воска на поверхности: Нанесем на поверхность стекла тонкий слой расплавленного воска и дадим ему застыть. Коснемся застывшего вещества раскаленной иглой. Вокруг иглы воск расплавится. При этом пятно расплавленного воска примет форму круга рис. Следовательно, теплопроводность стекла не зависит от направления. Аморфные вещества не имеют определенной температуры плавления. При нагревании они постепенно размягчаются, начинают растекаться и, наконец, становятся жидкими.

При охлаждении они так же постепенно затвердевают. Аморфные вещества по структуре представляют собой переохлажденные жидкости. Подобно жидкостям они проявляют свойства текучести, т. Примерами веществ в аморфном состоянии могут служить стекла, смолы, клеи, большинство полимеров и т. Кристаллическое состояние Большинство твердых веществ в окружающем нас мире являются кристаллическими.

Для этого состояния характерно строго определенное расположение частиц во всем объеме кристалла дальний порядок рис. Так, если вышеописанный опыт проделать на гладкой поверхности гипса, то пятно расплавленного воска примет форму эллипса рис. Значит, теплопроводность гипса в одном направлении более высокая, чем в других. Кристаллическое вещество в отличие от аморфного плавится при строго определенной температуре, которую называют температурой плавления.

Температура плавления — одно из важнейших физических свойств вещества, измеряя ее, можно определить чистоту данного вещества. Основные типы кристаллических решеток: В узлах ионных кристаллических решеток находятся, чередуясь, положительно и отрицательно заряженные ионы рис. Ионную решетку имеют кристаллы большинства солей, некоторых оксидов и гидроксидов. Связи между ионами в кристалле прочные, поэтому вещества с ионной решеткой обладают высокой твердостью и термостойкостью, они тугоплавки и малолетучи, в твердом состоянии не проводят электрический ток и тепло, диссоциируют в полярных растворителях исключение — оксиды , их растворы и расплавы электропроводны.

Ионные соединения хрупкие, поскольку при смещении слоев в кристаллах с ионной решеткой рядом оказываются одноименно заряженные ионы, и вследствие их взаимного отталкивания кристалл разрушается. В узлах атомных решеток находятся атомы рис.

К веществам с атомной решеткой относятся некоторые простые вещества, например алмаз, кремний, германий, бор, а также сложные вещества, такие, как кварц, карбид кремния и др. По прочности атомные решетки превосходят ионные. Вследствие этого вещества с атомными кристаллическими решетками обладают более высокой твердостью, тугоплавкостью, они не проводят тепло и 85 электрический ток кроме германия и кремния, которые являются полупроводниками и практически не растворимы ни в каких растворителях.

В узлах молекулярных решеток находятся молекулы полярные или неполярные , состоящие из атомов, связанных ковалентной полярной или ковалентной неполярной связью. В кристалле эти молекулы удерживаются слабыми по сравнению с ионной и ковалентной связями межмолекулярными силами рис.

Поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления и кипения, высокую летучесть, многие из них при комнатной температуре являются жидкостями или газами, обладают запахом, они не проводят электрический ток и нерастворимы или малорастворимы в полярных растворителях.

В узлах металлических решеток рис. Металлическая связь — это связь между ионами метал лов и относительно свободными электронами, движущимися по всему объему кристалла. Она характерна для металлов в твердом и жидком состояниях. Атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов, но много свободных валентных орбиталей. Например, в атоме магния на два валентных электрона приходится девять валентных орбиталей одна 3s, три Зр и пять 3d.

Кроме этого, атомы металлов обладают большими радиусами, поэтому валентные электроны слабо удерживаются в атоме и перемещаются по всему кристаллу.

В отличие от ковалентной связи металлическая связь не имеет направленности и не обладает насыщаемостью. Особенности металлической связи определяют общие физические и механические свойства металлов: Простые вещества, образованные остальными элементами кроме радона , имеют металлическую решетку. В Периодической системе в начале периодов расположены химические элементы, атомы которых содержат на внешнем уровне небольшое число электронов, а образованные ими простые вещества имеют металлическую решетку.

Далее следуют элементы с большим числом электронов на внешнем уровне атома, образующие простые вещества с атомной решеткой. И завершают периоды элементы, атомы которых образуют простые вещества, имеющие молекулярную решетку. Приведите примеры явлений перехода веществ из одного агрегатного состояния в другое. Как вы думаете, почему старые оконные стекла внизу несколько толще, чем в верхней части? Из приведенных формул выпишите отдельно формулы веществ с: Для каждого соединения с ионной кристаллической решеткой укажите число атомов всех элементов в формульной единице вещества.

Установите соответствие между названием вещества и типом его кристаллической решетки. В двух емкостях объемом 10 и 40 л н. Емкости соединили тонкой трубкой и газы перемешали. При этом происходит разрыв одних химических связей и образование других, поэтому химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии в различных формах теплота, свет, работа расширения образовавшихся газов. Но химические реакции, как правило, протекают между молекулами веществ.

Сравним количество энергии, выделяющейся при образовании молекулы НС1 из атомов водорода Н и хлора С1, с количеством энергии, выделяющейся при образовании этой же молекулы из простых веществ Щ и Clg: В зависимости от соотношений энергий разрыва и образования соответствующих связей наблюдается выделение или поглощение теплоты.

Следовательно, знак величины ЛЯ противоположен знаку Q: В термохимических уравнениях обязательно указывают агрегатное состояние исходных веществ и продуктов реакции: Например, термохимическое уравнение образования жидкой воды из простых веществ может быть записано двумя способами: Следовательно, в данном случае энергия продуктов реакции меньше, чем исходных веществ.

Чтобы показать тепловой эффект при образовании 1 моль вещества, в термохимических уравнениях применяют дробные коэффициенты: По термохимическим уравнениям реакций можно проводить различные расчеты.

Открыл основной закон термохимии, названный его именем. Исследовал каталитические свойства платины, состав кавказской нефти. Написал учебник химии, который многие годы был основным для всех учебных заведений России.

Например, тепловой эффект реакции окисления углерода до оксида углерода 1У не зависит от того, проводят ли это окисление в одну стадию, сжигая уголь, или в две стадии, получая сначала угарный газ, а затем сжигая его до углекислого газа: Таким образом, на основании закона Гесса можно рассчитать тепловые эффекты реакций, для которых экспериментально измерить их невозможно.

Например, практически невозможно измерить теплоту окисления углерода до оксида углерода П , так как продукт реакции всегда будет состоять из смеси оксидов углерода. Имея эти данные, по закону Гесса легко рассчитать теплоту окисления углерода до оксида углерода П , т.

Стандартная теплота энтальпия образования соединения — это количество теплоты, которое выделяется или поглощается при образовании 1 моль химического соединения в стандартных условиях из простых веществ, устойчивых в этих условиях. Например, из двух аллотропных модификаций кислорода кислород Og и озон Од в стандартных условиях устойчивой формой является кислород Og.

Чем меньше значение теплоты образования, тем выше устойчивость соединения при стандартных условиях. Стандартную теплоту энтальпию образования простого вещества принимают равной нулю. Стандартные теплоты энтальпии образования некоторых веществ приведены в табл. В то же время система стремится перейти в состояние с наименьшей минимальной энергией.

Благодаря этому происходит объединение частиц в более сложные частицы, например образование молекул из атомов. Этот процесс сопровождается выделением энергии вспомните причины образования молекул из атомов, см. Переход системы в состояние с наименьшей энергией характеризуется уменьшением энтальпии АН 0.

Положительное значение изменения энергии Гиббса свидетельствует о невозможности самопроизвольного осуществления реакции в данных условиях: Это означает, что система реакция в данных условиях находится в состоянии химического равновесия: На основании стандартных теплот образо-вания табл. Возможна ли эта реакция при стандартных ус-ювиях? Вычисляем тепловой эффект реакции: Вычисляем изменение энтропии реакции: Говоря о скорости химических реакций, следует иметь в виду, что характер взаимодействия зависит от агрегатного состояния веществ.

По этому признаку различают гомогенные и гетерогенные реакции. Они протекают во всем объеме. Это взаимодействия между газо--образными веществами, реакции, протекающие в растворах между электролитами и неэлектролитами, и др.: Скорость гомогенной реакции определяется изменением количества вещества, вступивщего в реакцию или образовавшегося в результате реакции за единицу времени в единице объема.

Гетерогенные реакции — это реакции, при протекании которых реагенты отделены друг от друга поверхностью раздела вещества находятся в разных фазах. К ним относятся, например, реакции горения твердого топлива, взаимодействие металлов с кислотами, водой и др.: Си ОН 2 ТВ.

В связи с этим скорость гетерогенной реакции определяется изменением количества вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции за единицу времени на единице поверхности.

Обычно они протекают в несколько стадий через образование промежуточных соединений, поэтому в химии обращают большое внимание на механизм протекания реакций. По механизму протекания различают элементарные и сложные реакции.

Элементарные простые реакции — это реакции, протекающие в одну стадию. Уравнение такой реакции отражает и ее механизм. Большинство же химических реакций представляют собой сложные процессы, протекающие в несколько стадий, т. Вследствие этого суммарные уравнения таких реакций не отражают их реальный механизм. Они лищь свидетельствуют о том, какие вещества и в каких количествах вступают в реакцию, а какие образуются.

Между тем в большинстве слзшаев механизм реакции очень сложен. Например, реакция между водородом и хлором описывается относительно простым уравнением: В действительности она имеет сложный механизм и относится к так называемым цепным реакциям. Процесс начинается с расщепления молекул хлора на атомы радикалы за счет энергии света или тепла: Затем начинается процесс развития цепи, который включает две чередующиеся стадии: Радикал хлора реагирует с молекулой водорода, образуя молекулу хлороводорода и радикал водорода: Образовавшийся радикал взаимодействует с молекулой хлора, образуя молекулу НС1 и радикал хлора: Следовательно, механизм реакции — это последовательность элементарных стадии, через которые проходят реагенты, превращаясь в продукты реакции.

Вычислите исходные концентрации веществ А и В. В сосуде объемом 5 л смешали кислород количеством вещества 2 моль и оксид азота Н количеством вещества 3 моль. Образовался оксид азо-Ta IV , количество вещества которого через 5 с составило 2,5 моль.

Определите среднюю скорость реакции по оксиду азота И и количество вещества каждого из газов, находящихся в сосуде после реакции. Так, галогены фтор, бром с одним и тем же веществом — водородом реагируют с различными скоростями.

Фтор взаимодействует с водородом очень быстро со взрывом уже при обычных условиях, а бром — медленно даже при нагревании. Вещества с ионными и полярными ковалентными связями взаимодействуют друг с другом с большими скоростями, чем соединения с малополярными и неполярными связями, поэтому реакции между органическими веществами они образованы малополярными и неполярными связями протекают более медленно, чем между неорганическими многие из которых относятся к ионным соединениям.

Полученный раствор разольем примерно поровну в две пробирки. В одну из них добавим капель раствора сульфита калия неорганическое вещество , во вторую капель этилового спирта органическое вещество.

Мы увидим, что в пробирке, в которую был добавлен сульфит калия, обесцвечивание раствора происходит значительно быстрее. Число столкновений пропорционально числу частиц реагирующих веществ в единице объема, т.

Известно, что горение веществ в чистом кислороде происходит активнее, чем в воздухе, где концентрация кислорода почти в пять раз меньше. Убедимся в этом на опыте. Один сосуд заполним воздухом, а другой кислородом. В каждый из этих сосудов внесем одинаковые порции горящей серы рис. Отметим, что в кислороде сера горит более интенсивно и сгорает быстрее.

Количественно зависимость скорости элементарной реакции от концентрации реагирующих веществ выражают законом действующих масс сформулирован норвежскими учеными К.

Вааге в г. Она зависит от природы реагирующих веществ, температуры, катализатора, но не зависит от концентрации реагирующих веществ. Выражение зависимости скорости реакции от концентрации называют кинетическим уравнением реакции.

Като Максимилиан Гульдберг Норвежский физикохимик. Основные научные работы — в области химической кинетики и термодинамики. Совместно с норвежским ученым П.

Вааге установил закон действующих масс и разработал его молекулярно-кинетическую интерпретацию. Вывел уравнения для вычисления коэффициентов расширения тел, теплот плавления и теплоемкостей. Для сложных химических реакций закон действующих масс применим к каждой отдельной стадии и неприменим ко всей реакции в целом, т. Так, для реакции между водородом и хлором кинетическое уравнение можно записать только для отдельных стадий, которые являются элементарными реакциями: Если реакция протекает в гетерогенной системе, например газ — твердое вещество, то столкновения между частицами происходят лишь на поверхности раздела, и скорость реакции зависит только от концентрации газообразного вещества.

Поэтому концен- трация твердого вещества не входит в кинетическое уравнение. Например, для гетерогенной реакции горения серы S ТВ. Константа скорости гетерогенных реакций зависит от площади поверхности раздела фаз.

Составляем для данной реакции кинетическое уравнение: Обозначим концентрацию N0 через а, концентрацию — через Ь, тогда кинетическое уравнение реакции примет вид: Определяем скорость реакции при увеличении концентрации N0 в два раза: Математически эта зависимость выражается формулой: Это правило выполняется лишь в определенном интервале температур.

Якоб Хендрик Вант-Гофф Голландский физикохимик. Разработал теорию пространственного расположения атомов в молекуле. Исследовал кинетику химических реакций. Заложил основы количественной теории разбавленных растворов, показав, что растворенные вещества аналогичны веществам в газообразном состоянии и что к разбавленным растворам могут быть применены газовые законы.

Вывел закон осмотического давления закон Вант-Гоффа. Вант-Гофф — первый лауреат Нобелевской премии по химии. Более точно зависимость скорости химической реакции от температуры выражается уравнением С. Аррениуса, которое рассматривают в курсе физической химии. Почему же температура оказывает столь сильное влияние на скорость реакции? Одно из условий химического взаимодействия — столкновение частиц.

Однако этого недостаточно, так как только малая доля соударений приводит к реакции. Так, в обычных условиях число столкновений, испытываемых каждой молекулой газа, достигает десятков миллиардов в секунду. Если бы каждое из них приводило к взаимодействию, то все реакции между газами протекали бы прадстичсски мгновенно.

В действительности же этого не происходит. Возможность взаимодействия между частицами при столкновении зависит от их состояния. В среднем энергия молекул, например, газа при каждой температуре постоянна, однако всегда в нем имеются молекулы, которые обладают в данный момент большим запасом энергии — такие молекулы более реакционноспособны.

Частицы, обладающие повышенным запасом энергии, достаточным для осуществления данной реакции в определенных условиях, называют активными. Химические реакции протекают при столкновении активных частиц. С повышением температуры резко возрастает их доля и, следовательно, скорость химической реакции. Неактивные частицы можно перевести в активное состояние, для этого им нужно сообщить дополнительную энергию. Значение энергии активации зависит от природы реагирующих веществ.

При одинаковых условиях наибольшую скорость имеют те реакции, для которых энергия активации меньше. Пример — реакции ионного обмена, которые протекают практически мгновенно. Чем выше энергия активации, тем меньше число активных молекул. Скорость таких реакций очень мала. Реакцией с высокой энергией активации является синтез аммиака из азота и водорода. Протекание этой реакции при комнатной температуре практически невозможно.

Приведенные пары веществ расположите в порядке увеличения скорости реакции между ними: С наибольшей скоростью при комнатной температуре протекает реакция между: Почему в домашних и производственных условиях для сохранения продуктов питания пользуются холодильниками? Составьте кинетические уравнения для реакций: Вычислите, как изменится скорость реакции: Температурный коэффициент скорости реакции равен 4. Одни из них увеличивают скорость реакции.

Например, в роли ускорителя часто выступает вода. Если поместить в тигель или фарфоровую чашку немного смеси порошкообразного алюминия с предварительно растертым в порошок иодом и тщательно перемешать ее стеклянной палочкой, видимых изменений не наблюдается. Однако достаточно к этой смеси добавить одну каплю воды рис.

Изменение скорости химической реакции под действием катализатора называют катализом. Химические реакции, которые протекают в присутствии катализаторов, называют каталитическими. Вода — катализатор реакции между алюминием и иодом в большинстве случаев действие катализатора объясняется тем, что он снижает энергию активации, необходимую для протекания реакции. Влияние катализатора на энергию активации процесса можно проиллюстрировать на примере реакции разложения иодоводорода табл.

Так, для окисления оксида серы 1У в оксид серы У1 в качестве катализатора используют оксид ванадия У , который неэффективен при окислении аммиака до оксида азота П. Активность катализаторов может изменяться при добавлении некоторых веществ. Посторонние вещества, которые резко снижают действие катализатора, называют каталитическими ядами. Например, в производстве серной кислоты оксид мышьяка У является ядом для катализатора, поэтому оксид серы ГУ тщательно очищают от соединений мышьяка.

Вещества, повышающие активность катализаторов, называют промоторами. Так, каталитическая активность оксида вана-дия У У2О5 по отношению к реакции окисления оксида серы 1У повышается при добавлении небольших количеств щелочи. В зависимости от агрегатного состояния реагирующих веществ и катализаторов различают гомогенный и гетерогенный катализ. При гомогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе газовой или жидкой и между ними отсутствует поверхность раздела, как, например, при окислении оксида серы 1У до оксида серы У1 в присутствии оксида азота П , образовании простых и сложных эфиров в присутствии минеральных кислот.

Механизм гомогенного катализа объясняет теория промежуточных соединений, согласно которой в присутствии катализатора реакция протекает с его участием и в несколько стадий. Образовавшееся промежуточное соединение АК по той же причине легко реагирует со вторым исходным веществом В, образуя конечный продукт АВ и катализатор К, который вновь участвует в реакции.

Например, действие катализатора оксида азота П при окислении оксида серы 1У можно схематически представить так: Таким образом, ускорение реакции под действием катализатора происходит благодаря тому, что скорость отдельных стадий во много раз больше скорости суммарной реакции окисления оксида серы 1У в оксид серы У1. При гетерогенном катализе катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах обычно катализатор — твердое вещество, реагирующие вещества — газы или жидкости , как, например, в реакциях окисления аммиака в присутствии платины, оксида серы 1У в присутствии оксида ванадия У.

Полагают, что на ней имеются активные центры, на которых главным образом и протекают каталитические реакции. При этом реагирующее вещество, например водород, адсорбируется на этих центрах, в результате чего в адсорбированных молекулах ослабляются связи между атомами и увеличиваются расстояния между ними рис.

Молекулы становятся более реакционноспособными. Для того чтобы реакция началась, потребуется меньшая энергия активации, чем для той же реакции, но без катализатора. Таким образом, снижение энергии активации, необходимой для протекания реакции, является главной причиной ускоряющего действия катализаторов. Показателен тот факт, что с участием катализатора реакции протекают при температуре более низкой, чем без него.

Велика роль катализаторов в химическом производстве. Их используют при получении серной кислоты, синтетического каучука, лекарственных препаратов, жидкого топлива из угля, синтезе аммиака, переработке нефти и природного газа и т. Применение катализаторов позволяет интенсифицировать многие технологические процессы, осуществлять их при более низкой температуре.

Поиски новых, более совершенных катализаторов способствуют повышению производительности труда и снижению себестоимости продукции. Широко распространены каталитические рюакции и в природе.

Все биохимические превращения в живых организмах — син- Рис. Но имеется целый ряд веществ, которые понижают скорость химической реакции. В две пробирки нальем разбавленную соляную кислоту, в одну из них добавим немного уротропина его можно купить в аптеке. В каждый раствор опустим предварительно зачищенный железный гвоздь. В кислоте гвоздь растворяется, покрываясь пузырьками выделяющегося водорода.

В присутствии уротропина выделение водорода практически не наблюдается. Вещества, которые снижают скорость химической реакции, называют ингибиторами.

Укажите, от каких факторов зависит скорость химической реакции. Влияет ли катализатор на значение теплового эффекта реакции? Температурный коэффициент скорости реакции равен 2. Скорость реакции С тв. Необратимые реакции — это реакции, в ходе которых хотя бы одно из исходных веществ расходуется полностью.

Они протекают до конца. К практически необрати- ИВ мым относят реакции, в которых хотя бы один продукт выводится из сферы реакции, например реакции в растворах, сопровождающиеся образованием осадка, газа или малодиссо-циирующего вещества: В уравнениях подобных реакций вместо знака равенства ставят противоположно направленные стрелки. По мере протекания реакции исходные вещества расходуются, и их концентрации уменьшаются.

В результате этого уменьшается скорость прямой реакции. Одновременно появляются продукты реакции, и их концентрация возрастает. Вследствие этого начинает идти обратная реакция, причем ее скорость постепенно увеличивается. Химическое равновесие является динамическим, так как сколько молекул продукта прямой реакции образуется в единицу времени, столько их и разлагается при протекании обратной реакции, поэтому концентрации всех реагирующих веществ в системе остаются постоянными при данных условиях.

Изменение скоростей прямой и обратной реакций в ходе обратимой реакции концентрации называют равновесными и обозначают квадратными скобками: Химическое равновесие — это такое состояние реакционной системы, при котором концентрации реагирующих веществ и продуктов реакции не изменяются во времени, так как скорости прямой и обратной реакций равны и отличны от нуля: Она зависит от природы реагирующих веществ и температуры, но не зависит от катализатора и концентрации веществ.

По значению константы равновесия можно судить о полноте протекания реакции. Чем больше значение константы равновесия, тем в большей степени равновесие смещено в сторону образования продуктов реакции. Для любой равновесной гомогенной реакции оА -l-feB сС -I- dD константа равновесия связана с равновесными концентрациями общей формулой: Оно показывает, что в обратимых реакциях равновесие устанавливается в тот момент, когда отношение, произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веш,еств становится величиной постоянной.

Причем каждая концентрация входит в выражение константы равновесия в степени, равной стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции. Например, для гетерогенной реакции COg г. Найдите исходные концентрации оксида азота П и кислорода. Многие гели вам известны из повседневной жизни; желе, мармелад, простокваша и др. К грубодисперсным системам относят суспензии и эмульсии. Суспензии — это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой — твердое вещество, нерастворимое в жидкости, например глина в воде, строительные растворы, взвешенный в воде речной или морской ил и т.

Эмульсии — это дисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза являются несмешивающимися жидкостями, например молоко мелкие шарики жира в жидкости , лимфа, смесь бензина с водой, водоэмульсионные краски и т. Суспензии и эмульсии мутные, частицы или капельки видны невооруженным глазом. Суспензии легко осаждаются, взвешенные твердые частицы задерживаются обычными фильтрами например, фильтровальной бумагой.

Классификацию дисперсных систем можно представить в виде схемы 2. Схема 2 Классификация дисперсных систем Дисперсионная среда и дисперсная фаза могут быть в различных агрегатных состояниях, что приводит к большому разнооб- разию дисперсных систем. Например, различают дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой туман, дым, пыль в атмосфере, где воздух является средой, а частицы воды или твердые частицы — фазой , жидкой дисперсионной средой эмульсии, суспензии, пена , твердой средой сплавы металлов.

Дисперсные системы распространены в природе яичный белок, цитоплазма, кровь и играют важную роль в физиологических процессах. Они применяются в быту продукты питания, зубная паста, клей, лаки, духи , медицине, сельском хозяйстве, промышленности производство сплавов, красок, обогащение руд методом флотации и т. Системы с размерами частиц, не превышающими размеров отдельных молекул или ионов до 1 нм , относят к истинным растворам, или просто растворам. Назовите известные вам дисперсные системы с газообразной, жидкой и твердой дисперсионной средой.

Укажите, как можно отличить коллоидный раствор от истинного. Укажите, что здесь является дисперсионной средой, а что — дисперсной фазой. Определите количество вещества, объем н. Растворы, как правило, прозрачные и устойчивые системы, не осаждаются и не расслаи- ваются при длительном стоянии, растворенные частицы фильтрами не задерживаются.

Растворы могут быть как водными растворитель — вода , так и неводными растворители — спирт, эфир, бензин и др. На практике чаще применяют водные растворы, так как в воде растворяются многие твердые, жидкие, газообразные вещества схема 3. Схема 3 Разновидности водных растворов При растворении веществ протекают два основных процесса. Это эндотермические процессы Qj. Это экзотермический процесс Qg - Общий тепловой эффект процесса растворения зависит от соотношения выделяемой и поглощаемой энергии.

Молярная концентрация растворенного вещества с раств. Единицу молярной концентрации обозначают также буквой М, которую ставят после числа. Например, если в 1 л раствора содержится 1 моль растворенного вещества, то раствор называют одномолярным 1 М , 0,1 моль — децимолярным 0,1 М , 0,01 моль — сантимоляр-ным 0,01 М , 0, моль — миллимолярным 0, М.

Моляльная концентрация растворенного вещества раств. Мерные колбы с раств. Для приготовления растворов заданной молярной концентрации применяют мерные колбы рис. В верхней части мерной колбы на горлышке имеется метка, которая показывает, до какого уровня надо налить в колбу жидкость, чтобы колба была заполнена до требуемого объема.

По формуле m раств. Взвесьте навеску соли рассчитанной массы. В горлышко мерной колбы рис. Последовательность действий при приготовлении раствора заданной молярной концентрации: Через воронку небольшими порциями налейте в колбу воду примерно до половины ее объема.

Все кристаллы с воронки смойте в колбу. Закройте колбу пробкой и встряхните несколько раз до полного растворения соли. Осторожно долейте в колбу воды до метки. Нижний мениск раствора должен касаться метки рис.

Содержимое колбы снова перемешайте. Приготовленный раствор сдайте зрителю. Нижний мениск раствора должен касаться метки Задача. Определяем молярную концентрацию растворенного вето NaOH щества: К 1 л этого раствора прибавили 2 л воды. В г воды содержится 1,32 г этилового спирта. Вычислите молельную концентрацию растворенного вещества. Определите молельную концентрацию растворенного вещества. Электролиты — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток обладают ионной проводимостью.

Это соли, кислоты, основания. В электролитах имеются ионные или ковалентные сильнополярные связи. Неэлектролиты — это вещества, растворы и расплавы которых не проводят электрический ток не обладают ионной проводимостью , например многие органические вещества эфир, углеводы, бензол и др. В молекулах этих веществ действуют ковалентные неполярные или малополярные связи.

В зависимости от степени полярности связи в электролите, процесс электролитической диссоциации может быть необратимым или обратимым. Диссоциация в воде ионных соединений и веществ с ковалентными сильнополярными связями является необратимым процессом: В водном растворе сильного электролита находятся только его гидратированные ионы, К сильным электролитам относят: Диссоциация веществ с менее полярной связью является обратимым процессом: Раствор слабого электролита содержит как исходные молекулы, так и продукты диссоциации — гидратированные ионы.

Степень диссоциации выражают в долях единицы или процентах: Так, при разбавлении раствора уксусной кислоты ее степень диссоциации увеличивается: Степень диссоциации воды с повышением температуры возрастает.

Константа диссоциации, как и степень диссоциации, служит количественной характеристикой процесса диссоциации слабого электролита. Значение константы диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, а также от температуры. В отличие от степени диссоциации константа диссоциации не зависит от концентрации электролита в растворе, так как изменение концентрации одного из ионов в растворе вызывает изменение концентраций всех остальных, т.

Поэтому константа диссоциации более удобна для характеристики электролита. По значению константы диссоциации можно судить о силе электролита табл. Чем больше константа диссоциации, тем легче электролит распадается на ионы, следовательно, тем он сильнее. Так, сероводородная кислота имеет две ступени диссоциации, ее характеризуют два значения константы диссоциации: Это обусловлено тем, что при диссоциации по первой ступени ион водорода отрывается от нейтральной молекулы кислоты, а следующий — от отрицательно заряженного кислотного остатка, что значительно труднее.

Аналогично протекает диссоциация и многокислотных оснований. Обратимо диссоциируют все вещества набора: Напишите уравнения их диссоциации. Определите количество вещества ионов, образующихся при диссоциации одного моля: При растворении в одном литре воды фтороводорода количеством вещества 2,5 моль на ионы распалось 0,03 моль.

Укажите, какой это электролит — сильный или слабый. Напишите уравнения ступенчатой диссоциации и выражения констант диссоциации для следующих веществ: Вычислите массу серной кислоты в растворе.

При растворении такого электролита, например соли, в раствор переходят не молекулы, а ионы, следовательно, в его насыщенном растворе устанавливается равновесие между твердой солью и перешедшими в раствор ионами. Например, в насыщенном растворе хлорида серебра устанавливается равновесие: Это равновесие характеризуется величиной, которую называют произведением растворимости. Обозначают ее символом ПР с индексом, указывающим, к какому электролиту она относится.

Таким образом, в насыщенном растворе малорастворимого электролита произведение концентраций его ионов есть величина постоянная при данной температуре. В тех случаях, когда формульная единица электролита содержит два одинаковых иона или более, концентрация этих ионов при вычислении произведения растворимости возводится в соответствующую степень.

Так, согласно данным табл. Значение произведения растворимости позволяет выяснить условия образования и растворения осадков. Когда произведение концентраций ионов равно значению ПР малорастворимого электролита, то в системе устанавливается динамическое равновесие между раствором и твердой фазой: Такой прием используют для наиболее полного осаждения ионов.

Корощенко, Яшукова контрольные измерительные материалы химия 10 класс Просмотров: Базовый уровень Новошинский 10 класс химия Просмотров: Ответы гдз к рабочей тетради по химии 10 класс Габриелян, Сладков Просмотров: Рабочая тетрадь по химии 10 класс Габриелян, Сладков к учебнику Габриеляна Просмотров: Кузнецова и Титова 10 класс химия Просмотров: Кузнецова 10 класс химия скачать или смотреть онлайн Просмотров: В начало Назад 1 2 Вперёд В конец.

Генденштейн задачник базовый и углубленн Груздева рабочая тетрадь комплексный ана Драбкина, Субботин практикум по орфограф Курлыгина, Харченко предварительный, тек

Related Posts

Свежие записи

Свежие комментарии

Архивы

Рубрики

Мета