Доклад. Тема Строение атома
 Скачать 64.5 Kb.
|
|
Тема 1. Строение атома Атом является мельчайшей частицей химического вещества, неделимой химическим путем. Сам атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки, заряды которых взаимно равны, что обеспечивает электронейтральность атома в целом. Ядро атома состоит из заряженных частиц – протонов – и частиц, не имеющих заряда – нейтронов. Масса каждой из этих частиц равна 1 а.е.м. (атомной единице массы). Масса электрона при расчете атомной массы не учитывается, поскольку масса его ничтожно мала по сравнению с массами ядерных частиц. Однако размеры атомного ядра настолько же малы, по сравнению с общими размерами атома. Ядро атома не участвует в химическом взаимодействии, так же, как и глубинные электронные уровни. Следовательно, ядро подобно материальной точке в центре атома, а сам атом следует рассматривать, как совокупность электронов в устойчивых состояниях. Для того чтобы описать электронное строение атома следует охарактеризовать состояния электрона в атоме, которые являются устойчивыми. Электроны в атоме При описании электронов в атоме в рамках квантовой механики обычно рассматривают распределение вероятности в 3n-мерном пространстве для системы n электронов. Электроны в атоме притягиваются к ядру, между электронами также действует кулоновское взаимодействие. Эти же силы удерживают электроны внутри потенциального барьера, окружающего ядро. Для того чтобы электрон смог преодолеть притяжение ядра, ему необходимо получить энергию от внешнего источника. Чем ближе электрон находится к ядру, тем больше энергии для этого необходимо. Электронам, как и другим частицам, свойственен корпускулярно-волновой дуализм. Иногда говорят, что электрон движется по орбитали, что неверно. Состояние электронов описывается волновой функцией, квадрат модуля которой характеризует плотность вероятности нахождения частиц в данной точке пространства в данный момент времени, или, в общем случае, оператором плотности. Существует дискретный набор атомных орбиталей, которым соответствуют стационарные чистые состояния электронов в атоме. Каждой орбитали соответствует свой уровень энергии. Электрон в атоме может перейти на уровень с большей энергией при столкновении данного атома с другим атомом, электроном, ионом, или же поглотив фотон соответствующей энергии. При переходе на более низкий уровень электрон отдаёт энергию путём излучения фотона, либо путём передачи энергии другому электрону. Свойства атома По определению, любые два атома с одним и тем же числом протонов в их ядрах относятся к одному химическому элементу. Атомы с одним и тем же количеством протонов, но разным количеством нейтронов называют изотопами данного элемента. Например, атомы водорода всегда содержат один протон, но существуют изотопы без нейтронов (водород-1, иногда также называемый протием — наиболее распространённая форма), с одним нейтроном (дейтерий) и двумя нейтронами (тритий). Известные элементы составляют непрерывный натуральный ряд по числу протонов в ядре, начиная с атома водорода с одним протоном и заканчивая атомом оганесона, в ядре которого 118 протонов. Все изотопы элементов периодической системы, начиная с номера 83 (висмут), радиоактивны. Тема 2. Типы химических связей Под химической связью в химии понимается взаимное сцепление атомов в молекуле и кристаллической решетке, в результате действия силы притяжения, существующей между атомами. Именно благодаря химическим связям происходит образование различных химических соединений, в этом заключается природа химической связи. Механизм образования химической связи сильно зависит от ее типа или вида, в целом различаются такие основные виды химической связи: • Ковалентная химическая связь (которая в свою очередь может быть полярной и неполярной); • Ионная связь; • Химическая связь металлов; • Водородная связь. Ковалентная связь Ковалентная связь образуется за счёт общих электронных пар, возникающих в оболочках связываемых атомов. В результате ковалентного связывания атомов образуются либо молекулы, либо атомные кристаллические решётки со строго определенным геометрическим расположением атомов. Каждому веществу соответствует своя структура. Неполярной связь называется в том случае, когда она образована атомами одного и того же элемента. Если в образовании участвуют атомы разных элементов, то такая связь – полярная. Ионная связь Образование ионной химической связи возникает при взаимном электрическом притяжении двух ионов, имеющих разные заряды. Ионы обычно при таких химических связях простые, состоящие из одного атома вещества. Характерной особенностью ионного типа химической связи является отсутствие у нее насыщенности, и как результат, к иону или даже целой группе ионов может присоединиться самое разное количество противоположно заряженных ионов. Металлическая связь У металлов есть свой собственный тип химической связи – атомы всех металлов расположены определенным образом, порядок их расположения называется кристаллической решеткой. Электроны различных атомов образуют общее электронное облако, при этом они слабо взаимодействуют друг с другом. В качестве примера металлической химической связи могут выступать любые металлы: натрий, железо, цинк и так далее. Водородная связь Водородная связь – это связь, образующаяся между атомом водорода, который уже связан с атомом, имеющим высокую электроотрицательность, и другим электроотрицательным атомом. Как известно, атомы, имеющие большую электроотрицательность, имеют тенденцию притягивать к себе электроны менее электроотрицательного партнера, давая ему низкий положительный заряд. В случае с водородом этот заряд позволяет ему взаимодействовать с другим атомом. У второго атома должны присутствовать неподеленные электронные пары, которые позволят ему взаимодействовать с водородом. Механизм образования связи схож с ковалентной и может быть рассмотрен в качестве ее разновидности. Тема 3. Типы химических реакций Химическая реакция — это процесс, во время которого из одних веществ получаются другие. В процессе химической реакции происходит разрыв одних и образование других химических связей, т.е. атомы одного вещества разрывают связь друг с другом и соединяются с атомами другого вещества, тем самым образуя абсолютно новое вещество. Химические реакции записывают с помощью схем или уравнений, которые содержат формулы исходных веществ и продуктов реакций. Уравнения реакций отличаются от схем наличием коэффициентов, с помощью которых уравнивают число атомов каждого элемента в исходных веществах (левая часть уравнения) и продуктах (правая часть уравнения). Коэффициенты позволяют отразить закон сохранения массы. Химические реакции можно классифицировать по различным признакам, например: • по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции; • по агрегатному состоянию; • по тепловому эффекту; • по изменению степени окисления; • по наличию или отсутствию катализатора. Реакции обмена, разложения, соединения и замещения По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции различают реакции соединения, разложения, замещения и обмена. Реакции соединения — реакции, в результате которых из нескольких исходных веществ образуется одно сложное вещество. Реакции разложения — реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуются два и несколько новых веществ. Реакции замещения — реакции между простым и сложным веществами, протекающие с образованием двух новых веществ — простого и сложного. В реакциях замещения атомы простого вещества замещают атомы одного из химических элементов в сложном веществе. еакции обмена — реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются атомами или группами атомов. Окислительно-восстановительные реакции Окислительно-восстановительные реакции - реакции, в которых изменяются степени окисления некоторых элементов. Окислением называют процесс потери электронов, сопровождающийся увеличением степени окисления. Восстановление - процесс присоединения электронов, сопровождающийся уменьшением степени окисления. Окисление всегда сопровождается восстановлением и наоборот. Реакции с участием катализатора Катализатор — это такое вещество, которое ускоряет реакцию, но не входит в состав продуктов реакции. Катализатор участвует в реакции, но практичсеки не расходуется в ходе реакции. Условно схему действия катализатора К при взаимодействии веществ A + B можно изобразить так: A + K = AK; AK + B = AB + K. В зависимости от наличия катализатора различают каталитические и некаталитические реакции. Каталитические реакции — это реакции, которые идут с участием катализаторов. Некаталитические реакции — это реакции, которые идут без участия катализатора. Тема 4. Основные свойства твердых тел В твердых телах частицы (молекулы, атомы, ионы) расположены так близко друг от друга, что силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания. Частицы колеблются вокруг определенной точки и не могут далеко переместиться от нее. Поэтому твердое тело сохраняет не только объем, но и форму. Твердым телам свойственны: упругость, пластичность и хрупкость. • Упругость – свойство тела возвращать форму в исходное положение после прекращения действия физической силы извне. К примерам можно отнести резину. • Пластичность – свойство, заключающееся в закреплении приобретенной формы после остановки или прекращения внешнего воздействия. Это свойство не восстанавливать свою форму. Примеры: пластилин, глина. • Хрупкость – свойство тела разрушаться при малых деформациях. Примеры: стекло, фарфор. В зависимости от степени проявления тех или иных свойств, все твердые тела можно поделить на такие основные типы: аморфные и имеющие кристаллическую структуру. Тела с кристаллической структурой Свойства кристаллических твердых тел предполагают наличие кристаллической решетки. В этих телах частицы имеют четкую структуру, четкую периодичность и порядок размещения структурных единиц и составляющих элементов всей конструкции. Свойства твердого вещества аморфного типа – совершенно иные. Они представляют собой хаотичное скопление атомов. Еще одной отличительной чертой кристаллического тела является анизотропность. Данная характеристика твердых тел-кристаллов предполагает зависимость свойств тела от направления внутри кристалла. Кристаллическая структура присуща всем металлам, именно поэтому они – лучшие материалы для строительства. Однако важно обратить внимание на то, что анизотропность не проявляется постоянно. В обычном состоянии эта характеристика никак не проявляется у металлов. Оказывается, в некоторых случаях вещество может пребывать в аморфном и кристаллическом состоянии одновременно. Аморфные тела Аморфные тела - это твердые тела, которые не имеют строгого порядка в расположении частиц (атомов, молекул, ионов) и не образуют кристаллической решетки. В кристаллических веществах проявляется строгий порядок расположения частиц, а в аморфных телах частицы расположены хаотично. Примерами аморфных веществ является стекло, пластмасса, смола, канифоль, янтарь. Аморфные вещества образуются при быстром охлаждении расплавов, во время которого атомы не успевают занять правильные положения, или при конденсации из газа. Но со временем они могут кристаллизоваться, однако процесс кристаллизации при комнатных температурах может продолжаться много лет, веков, или даже тысячелетий. Прочность аморфных веществ, как правило, ниже прочности кристаллических, поэтому для получения материалов повышенной прочности специально проводят кристаллизацию. Список использованных источников: https://www.tyuiu.ru/wp-content/uploads/2017/05/1.-MU-Stroenie-atoma.pdf http://www.alhimikov.net/himsvyas/Page-1.html https://sitekid.ru/himiya/himicheskie_reakcii.html https://foxford.ru/wiki/himiya/klassifikatsiya-himicheskih-reaktsiy https://www.homework.ru/spravochnik/svojstva-tverdih-tel/ https://ru.wikiversity.org/wiki/Строение_атома Доклад по темам: «Строение атома. Типы химических связей. Типы химических реакций. Основные свойства твердых веществ» Подготовил: Петрухин Михаил Владимирович Группа РКБО-01-21 |