химия-1. 1 Термодинамическая система
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
1)Термодинамическая система Физическое тело, способное обмениваться с другими телами энергией и веществом; выделяемая для изучения макроскопическая физическая система, состоящая из большого числа частиц и не требующая для своего описания привлечения микроскопических характеристик отдельных частиц, «часть Вселенной, которую мы выделяем для исследования». Единицей измерения числа частиц в термодинамической системе обычно служит число Авогадро, дающее представление, о величинах какого порядка идёт речь. Внутренняя энергия представляет собой сумму кинетической энергии хаотичного теплового движения и потенциальной энергии взаимодействия всех молекул, составляющих тело. Теплоемкость представляет собой энергию, которая численно равна количеству тепла, которое выделяется или поглощается, когда температура тела изменяется на 1 К. Первый закон термодинамики формулируется так: Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе: ΔU=. A+ Q, где. ΔU — изменение внутренней энергии, A — работа внешних сил, Q — количество теплоты, переданной системе. Из (ΔU= A+ Q) следует закон сохранения внутренней энергии. З) Термохимические уравнения реакций – это уравнения, в которых около символов химических соединений указываются агрегатные состояния этих соединений или кристаллографическая модификация и в правой части уравнения указываются численные значения тепловых эффектов. Этот раздел не завершён. Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). В частности, энтальпия образования — это количество теплоты, которое поглощается (если энтальпия образования положительна) или выделяется (если энтальпия образования отрицательна) при образовании сложного вещества из простых веществ. 4) Закон Гесса и следствия из него. • Из выражений QV = ∆U, или δQV = dU • и Qp = ∆H, или δQp = dH • следует: • «Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изохорно-изотермических или изобарно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания». 5) Самопроизвольные процессы – это неравновесные процессы, которые протекают без воздействия внешней силы в направлении достижения равновесия. Для проведения самопроизвольных процессов не только не затрачивается работа, но и при соответствующих условиях эта система сама может произвести работу в количестве, пропорциональном происходящему изменению. Пример: переход тепла от более нагретого тела к менее нагретому, смешение газов, расширение газов а вакуум и т.д. Несамопроизвольные процессы – процессы, удаляющие систему от состояния равновесия, которые не могут происходить без внешнего давления, т.е. для проведения таких процессов необходимо затратить работу в количестве, происходящим изменениям. Энтропи́я (от др.-греч. ἐν «в»+ τροπή «обращение; превращение») — широко используемый в естественных и точных науках термин (впервые введён в рамках термодинамики как функция состояния термодинамической системы), обозначающий меру необратимого рассеивания энергии или бесполезности энергии (потому что не всю энергию системы можно использовать для превращения в какую-нибудь полезную работу). 6) В изолированной системе самопроизвольно идут только процессы с увеличением энтропии. S > 0 – процесс возможен, S < 0 – невозможен. Когда S достигает максимума, наступает равновесие, макроскопические изменения прекращаются. Типичный пример – диффузия, которая происходит без теплового эффекта: система самопроизвольно переходит в состояние с максимальной вероятностью – молекулы, атомы, ионы перемешиваются. Энергия Гиббса показывает, какая часть от полной внутренней энергии системы может быть использована для химических превращений или получена в их результате в заданных условиях и позволяет установить принципиальную возможность протекания химической реакции в заданных условиях. Классическим определением энергии Гиббса является выражение: G = U + PV – TS, где U – внутренняя энергия, P – давление, V – объем, T – абсолютная температура, S – энтропия. 7) Скорость гомогенной реакции (v г о м о г.) определяется как изменение количества вещества в единицу времени в единице объема: υ г о м о г.= ∆ n ∆ t · V, где ∆ n — изменение числа молей одного вещества (чаще всего исходного, но может быть и продукта реакции); ∆ t — интервал времени (с, мин.); V — объем газа или раствора (л). В гетерогенных (неоднородных) – взаимодействие протекает на границе раздела между реагирующими веществами, находящимся в разных фазах. Например: А – твёрдое вещество, В – газ или А – твёрдое вещество, В – вещество в растворе. ● Скорость химической реакции в гетерогенных системах – это изменение количества веществ, вступивших в реакцию или образовавшихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности раздела фаз. 8) Кроме концентрации на скорость химической реакции оказывают влияние следующие факторы: Природа реагирующих веществ Наличие катализатора Температура (правило Вант-Гоффа, Уравнение Аррениуса) Давление(P) Площадь поверхности реагирующих веществ Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ выражает закон действующих масс: Для химической реакции A + Б = В, протекающей между двумя веществами в жидкости или газе в одну стадию, этот закон можно выразить в математической форме: ʋ = k ∙ c(A) ∙ c(Б). В этом выражении ʋ — скорость реакции, которая измеряется в моль/(дм3 · с); c(A) и c(Б) — концентрация вещества, соответственно А и Б; k — коэффициент пропорциональности, который называют константой скорости реакции. Для химической реакции A + Б = В, протекающей между двумя веществами в жидкости или газе в одну стадию, этот закон можно выразить в математической форме: ʋ = k ∙ c(A) ∙ c(Б). В этом выражении ʋ — скорость реакции, которая измеряется в моль/(дм3 · с); c(A) и c(Б) — концентрация вещества, соответственно А и Б; k — коэффициент пропорциональности, который называют константой скорости реакции. Для химической реакции A + Б = В, протекающей между двумя веществами в жидкости или газе в одну стадию, этот закон можно выразить в математической форме: ʋ = k ∙ c(A) ∙ c(Б). В этом выражении ʋ — скорость реакции, которая измеряется в моль/(дм3 · с); c(A) и c(Б) — концентрация вещества, соответственно А и Б; k — коэффициент пропорциональности, который называют константой скорости реакции. Для химической реакции A + Б = В, протекающей между двумя веществами в жидкости или газе в одну стадию, этот закон можно выразить в математической форме: ʋ = k ∙ c(A) ∙ c(Б). В этом выражении ʋ — скорость реакции, которая измеряется в моль/(дм3 · с); c(A) и c(Б) — концентрация вещества, соответственно А и Б; k — коэффициент пропорциональности, который называют константой скорости реакции 9  ) Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант – Гоффа: при повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. Причиной повышения скорости является увеличение числа столкновений реагирующих частиц за счёт увеличения частиц в единице объёма. 1  0) Активные молекулы – такие молекулы, запас энергии которых несколько выше среднего уровня энергии в системе. Чем выше концентрация, тем активность молекул . С ростом температуты число активных молекул возрастает 11) Необратимыми называются химические реакции, которые происходят только в одном направлении до полного расходования одного из реагентов. Обратимыми называются химические реакции, которые осуществляются во взаимно противоположных направлениях при одних и тех же условиях. Факторы, влияющие на смещение равновесия. Если изменить внешние условия, то состояние химического равновесия нарушится. Химическое равновесие – это состояние системы, при котором скорости прямой и обратной реакций равны. Условием равновесия системы с химической реакцией является равенство полных химических потенциалов исходных веществ и продуктов. Конста́нта равнове́сия — величина, определяющая для данной химической реакции соотношение между термодинамическими активностями (либо, в зависимости от условий протекания реакции, парциальными давлениями, концентрациями или фугитивностями) исходных веществ и продуктов в состоянии химического равновесия (в соответствии с законом действующих масс). 12) Принцип Ле Шателье описывает качественное поведение систем, в которых происходит внешне индуцированное мгновенное изменение одного из параметров системы; он утверждает, что в системе происходит поведенческий сдвиг, противодействующий (частично отменяющий) изменению параметра. На состояние химического равновесия оказывает влияние концентрация реагирующих веществ, температура, а для газообразных веществ – и давление. При изменении одного из этих параметров равновесие нарушается, и концентрация всех реагирующих веществ будет изменяться до тех пор, пока не установится новое равновесие, но уже при иных значениях равновесных концентраций. 1  3) Квантово-механическая модель атома предполагает, что в ядре атома находятся не имеющие заряд нейтроны и положительно заряженные протоны. Вокруг него расположены отрицательно заряженные электроны. 14)Квантовые числа — энергетические параметры, определяющие состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится.  15) Волновые свойства электрона проявляются в особенностях его движения, в дифракции и интерференции электронов. Когда говорят, что электрон, помимо корпускулярных, обладает и волновыми свойствами, то подразумевается, что движение электронов описывается как процесс корпускулярный и волновой. Атомная орбиталь — одноэлектронная волновая функция, полученная решением уравнения Шрёдингера для данного атома; задаётся: главным n, орбитальным l, и магнитным m — квантовыми числами. Атом каждого элемента имеет полный набор всех орбиталей на всех электронных уровнях. Орбитали существуют независимо от того, находится на них электрон или нет, их заполнение электронами происходит по мере увеличения порядкового номера то есть, заряда ядра и соответственно числа электронов. Ну это та залупа гле рисуется ромашка или лепестки (p d f s подуровни) 16) Орбитали заполняются электронами так: сначала в каждую ячейку помещают по одному электрону, после чего орбитали дополняются еще одним электроном с противоположным направлением. Порядок заполнения орбиталей: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3D → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s. В чем сущность принципа Паули? Принцип исключения Паули (принцип запрета Паули или просто принцип запрета) — это квантово-механический принцип, который гласит, что два или более идентичных фермиона (частицы с полуцелым спином) не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии в квантовой системе. 17) Орбитали заполняются электронами так: сначала в каждую ячейку помещают по одному электрону, после чего орбитали дополняются еще одним электроном с противоположным направлением. Порядок заполнения орбиталей: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3D → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s. Принцип наименьшей энергии определяет порядок заполнения электронами атомных орбиталей: Электроны заполняют энергетические уровни в порядке увеличения их энергии: 18) Правило Хунда — правило квантовой химии, которое определяет порядок заполнения орбиталей определённого подслоя и формулируется следующим образом: суммарное значение спинового квантового числа электронов данного подслоя должно быть максимальным. Сформулировано Фридрихом Хундом в 1925 году. Это означает, что в каждой из орбиталей подслоя заполняется сначала один электрон, а только после исчерпания незаполненных орбиталей на эту орбиталь добавляется второй электрон. Электронные конфигурации валентных подуровней (просто берёшь какой то элемент и ебешишь его схему по клеточкам которая хуйня) 19) Периодический закон — это фундаментальный закон, который был сформулирован Д.И. Менделеевым в 1869 году. В формулировке Дмитрия Ивановича Менделеева периодическ ий закон звучал так: «Свойства элементов, формы и свойства образуемых ими соединений находятся в периодической зависимости от величины их атомной массы.». Периодическое изменение свойств элементов Менделеев связывал с атомной массой. 20) Принцип построения периодической системы заключается в выделении в ней периодов (горизонтальные ряды) и групп (вертикальные столбцы) элементов Как изменяются химические свойства элементов в периоде? В периодах (слева направо): увеличивается заряд ядра, число электронов на внешнем уровне, уменьшается радиус атомов, в связи с этим увеличивается прочность связи электронов с ядром и электроотрицательность, что в свою очередь ведет к усилению окислительных свойств (неметаличности) и ослаблению восстановительных (металличности 21) При движении в группе сверху вниз восстановительные свойства (способность отдавать электроны) увеличиваются. Это происходит из-за увеличения размеров атома и экранирования внешних электронов внутренними от притяжения центрального ядра; При движении в периоде слева направо окислительные свойства (способность принимать электроны) увеличивается. 22) Энергия ионизации — это количество энергии, которое изолированный атом в основном электронном состоянии должен поглотить для освобождения электрона, в результате чего образуется ион.   Электроотрицательность — это способность атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары. Она является необходимым показателем для описания молекулярных систем, определения типа связей в молекуле, распределения ионного заряда между взаимодействующими элементами. К факторам, которые влияют на эту величину, относятся: валентное состояние атома, степень окисления, координационное число и другие. Чтобы определить параметр «электроотрицательность» по таблице Менделеева, нужно всего лишь знать, что наиболее электроотрицательные свойства имеют те элементы, которые располагаются вверху таблицы и в правой ее части. То есть, чем выше и правее э лемент находится в таблице Менделеева, тем выше у него электроотрицательность и наоборот, чем ниже и левее — тем выше у него электроположительность. 23) Ковалентная связь (от лат. Co — «совместно» и vales — «имеющий силу») — химическая связь, образованная перекрытием (обобществлением) пары валентных (находящихся на внешней оболочке атома) электронных облаков. Обеспечивающие связь электронные облака (электроны) называются общей электронной парой. Важнейшими характеристиками ковалентной связи являются длина, полярность и прочность. Эти характеристики определяют физические и химические свойства вещества: их температуры плавления и кипения, растворимость, химическую активность. 2  4) Гибридизация — это выравнивание формы и энергии электронных орбиталей разных типов. В результате гибридизации электронные орбитали изменяют свою форму. Они выравниваются и становятся одинаковыми (гибридными). 25) Обменный механизм — объединение в пару свободных электронов от взаимодействующих атомов (по одному электрону от каждого). Донорно-акцепторный механизм — процесс, при котором атом-донор отдает два электрона, а атом-акцептор предоставляет для них орбиталь. 26) Неэлектролитами называются вещества, растворы которых не проводят электрический ток. О́смос (от греч. ὄσμος — толчок, давление) — самопроизвольный перенос (диффузия) растворителя через полупроницаемую мембрану, не пропускающую растворённое вещество, и разделяющую два раствора одного и того же вещества с различными концентрациями, либо чистый растворитель и раствор.  |