![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Пример решения 1.1
Задачник по химии Для студентов заочного отделения
Составитель: ст. преподаватель Костернова С.П.
Ишимбай 2012 Тема I. СТРОЕНИЕ АТОМА
Задание 1.1. Для приведенных в варианте (табл. I.1) 4-х химических элементов определить: А) группу и период, в которых находится данный элемент в периодической таблице Д.И. Менделеева. Сколько протонов и нейтронов у данного атома? Б) электронную формулу атома элемента, валентные электроны и указать, к какому семейству относится данный элемент; В) электронную конфигурацию атома в возбуждённом состоянии, перечислить все теоретически возможные степени окисления для нормального и возбужденного состояния атома и привести примеры соединений, в которых данный элемент имеет разные степени окисления; Г) набор четырёх квантовых чисел для последнего электрона атома; Д) как изменяются радиус атома, энергия ионизации, электроотрицательность, окислительные и восстановительные свойства по периодам и группам таблицы Д.И. Менделеева. Пример решения 1.1
Элемент 34Se (Селен) А) Исходя из положения данного элемента в таблице Д.И. Менделеева определяем, что селен, имеющий порядковый номер 34, находится в 4 периоде и VI A группе. Число протонов (p+) равно порядковому номеру элемента в таблице Д.И. Менделеева. Число нейтронов рассчитывается по формуле: n0 = Ar- p+. Для селена: число протонов- p+ = 34, Число нейтронов - n0 = 79- 34=45. Б). Чтобы записать электронную формулу атома селена воспользуемся общей формулой распределения электронов по энергетическим уровням и подуровням: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s25d14f145d2-106p67s26d15f146d2-10... Записываем электронную формулу, валентные электроны и определяем, к какому семейству относится данный элемент. Электронная формула селена: 34Se 1s22s22p63s23p6 4s2 3d10 4p4. Валентные электроны находятся на 4-м энергетическом уровне: 4s24p4. Так как последний электрон на р-подуровне, то селен относится к элементам р-семейства. В) Чтобы записать степени окисления элемента, нужно иметь ввиду, что степень окисления – это условный заряд атома в соединении, указывающий сколько электронов оттянуто или притянуто к атому элемента. Все металлы способны только отдавать электроны, они находятся слева от границы Цинтля, проходящей по линии, соединяющей элементы 5В и 85At. Отдавая электроны, атом элемента приобретает положительный заряд. Все металлы являются восстановителями. Справа от границы Цинтля находятся элементы, которые являются окислителями. Самый электроотрицательный элемент – 9F. Это самый сильный окислитель. Фтор способен только принимать электроны и, кроме степени окисления, равной " 0" (в соединении F2) может иметь степень окисления (-1). Остальные элементы, расположенные между границей Цинтля и фтором, несмотря на преимущественные окислительные свойства могут как отдавать, так и принимать электроны и имеют степени окисления как со знаком " +", так и со знаком " -" в зависимости от атома элемента, вступающего с ним в связь. Знаки при степенях окисления показаны на схеме. Чтобы определить степени окисления селена записываем валентные электроны для селена в нормальном состоянии.
34Se
Селен может не только принимать, но и отдавать электроны. Учитывая число " посадочных мест", определяем, что селен может принять 1 или 2 электрона, а имея в виду, что неспаренных электронов также 2, делаем вывод, что селен может отдать 1 или 2 электрона. Селен в нормальном состоянии имеет следующие степени окисления: –2, –1, 0, +1, +2, устойчивыми из них являются –2, 0, +2. Далее записываем валентные электроны для селена в возбужденном состоянии. При получении дополнительной энергии происходит распаривание неподеленных пар электронов. Электроны переходят в более высокое энергетическое состояние. Следует отметить, что переход электронов происходит только в пределах внешнего уровня, в данном случае четвертого.
В возбужденном состоянии увеличиваются возможности селена к отдаче электронов, поэтому теоретически возможные степени окисления Se в возбужденном состоянии атома следующие: -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6. Однако устойчивыми степенями окисления являются: - 2, 0, +2, +4, +6. Приведем примеры соединений, в которых селен имеет различные степени окисления (табл. 1.1). В случае затруднений при ответе на данный вопрос следует воспользоваться учебниками по химии для ВУЗов. Таблица 1.1
![]() ![]()
![]()
34Se
Набор квантовых чисел для данного электрона: n=4, (электрон находится на 4 энергетическом уровне) l=1 (электрон находится на p- подуровне, значит у него p-орбиталь) ml=1 s=+1/2 Д) В справочной литературе приводятся разные выражения для радиуса атома (металлический, орбитальный, эффективный и др.). За эффективный радиус атома принимают половину расстояния между ядрами атомов, связанных в молекулу в ее устойчивом состоянии. Энергия ионизации, I (эВ/атом) – это энергия, которая необходима, чтобы оторвать от невозбуждённого атома один электрон. Энергия ионизации выражается в размерности энергии кДж/моль. Э0 – 1e- → Э+, процесс окисление восстановитель ион Энергия сродства к электрону, F, (кДж/моль) – энергетический эффект присоединения электрона к нейтральному атому или иону. Э0 + 1e- → Э-, процесс восстановление Окислитель ион Электроотрицательность, (Э.О.) - способность атома принимать электроны. Рассмотрим изменение свойств атомов элементов по периоду слева направо: 1) заряд ядра и суммарный заряд электронов увеличиваются – сила притяжения между ядром и электронами возрастает; 2) число энергетических уровней остается постоянным; 3) у элементов больших периодов заполняется d-подуровень (а начиная с 6 периода и f-подуровень) – действует эффект d- и f-сжатия. В конечном итоге: сила притяжения между ядром и электронами возрастает, радиус атома уменьшается, энергия ионизации увеличивается, восстановительная активность снижается, усиливаются окислительные свойства и электроотрицательность. Рассмотрим изменение свойств атомов s- и p-элементов (по группам сверху вниз): 1) заряд ядра и суммарный заряд электронов возрастают; 2) число энергетических уровней увеличивается, электроны уда-ляются от ядра, и сила притяжения уменьшается; 3) d- и f-сжатие действует слабо, так как эти электроны остаются во внутренних оболочках. Таким образом по группе сверху вниз: радиус атома увеличивается; энергия ионизации уменьшается, восстановительная активность возрастает, а окислительные свойства и электроотрицательность уменьшаются. Проанализируем изменение свойств атомов d-элементов по группе сверху вниз (правая часть d-семейства): 1) заряд ядра и суммарный заряд электронов возрастают; 2) число энергетических уровней увеличивается, но незначи-тельно; 3) очень сильно действует эффект d и f-cжатия, так как d- и f- подуровни все более близки к заполнению. В результате – радиус атома уменьшается, энергия ионизации возрастает, восстановительная активность уменьшается, электроотрицательность также уменьшается. Следует иметь в виду, что, если элемент находится в левой части d-семейства, эффект d- и f-сжатия действует слабо, так как на d- и f-подуровнях еще мало электронов. Поэтому сохраняются закономерности, характерные для изменения по группам свойств s- и p-элементов. Данный элемент (селен) относится к семейству р-элементов. По периоду слева направо от калия до криптона сила взаимодействия между ядром и электронами увеличивается, радиус атома уменьшается, энергия ионизации возрастает, восстановительная активность уменьшается, электроотрицательность возрастает. По группе сверху вниз от кислорода до полония сила взаимодействия между ядром и электронами возрастает, радиус атома уменьшается, восстановительная активность уменьшается, электроотрицательность уменьшается.
Таблица I.1
Тема II. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ Задание 2.1. Для указанных по варианту молекул (табл. II.1), с позиций метода валентных связей показать образование молекул, дать характеристику связям и молекуле.
|