Файл: Атомы и химические элементы. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Изотопы.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.03.2024
Просмотров: 164
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Следует подчеркнуть, что с водой непосредственно реагируют только те основные оксиды, которые образуют растворимые в воде основания – щелочи.
Классификация оксидов не исчерпывается основными и кислотными. Ряд оксидов и соответствующих им гидроксидов проявляют двойственные свойства: реагируют с кислотами как основания и с основаниями как кислоты (в обоих случаях образуются соли). Такие оксиды и гидроксиды называются амфотерными:
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O,
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O (сплавление тв. вещ-в),
Некоторым оксидам невозможно сопоставить соответствующие им кислоту или основание. Такие оксиды называются несолеобразующими, например, оксид углерода (II) CO, оксид азота (I) N2O. Они не участвуют в кислотно-основных взаимодействиях, но могут вступать в другие реакции. Так, N2O – сильный окислитель, CO – хороший восстановитель. Иногда кислотные, основные и амфотерные оксиды объединяют в класс солеобразующих.
Среди кислот выделяются бескислородные – например, хлороводородная (соляная) HCl, сероводородная H2S, циановодородная (синильная) HCN. По кислотно-основным свойствам они не отличаются от кислородсодержащих кислот. Существуют также вещества, обладающие основными свойствами, но не содержащие атомов металла, например, гидроксид аммония NH4OH – производное аммиака NH3.
По числу содержащихся в молекуле кислоты атомов водорода, способных замещаться атомами металла, различают кислоты одноосновные (например, хлороводород НСl, азотистая кислота НNО2), двухосновные (сернистая Н2SО3, угольная Н2СО3), трехоcновные (ортофосфорная Н3РO4).
Среди соединений важную группу образуют основания (гидроксиды), т.е. вещества, в состав которых входят гидроксильные группы ОН-. Названия гидроксидов образуются из слова «гидроксид» и названия элемента в родительном падеже, после которого, в случае необходимости, римскими цифрами в скобках указывается степень окисления элемента. Например, Li
ОН – гидроксид лития, Fe(ОН)2 – гидроксид железа (II).
Характерным свойством оснований является их способность взаимодействовать с кислотами, кислотными или амфотерными оксидами с образованием солей, например:
KOH + HCl = KCl + Н2O,
Ва(ОН)2 + СО2 = ВаСО3 + Н2О
2NаОН + Аl2O3 = 2NаАlO2 + Н2О
Амфотерные гидроксиды (Al(ОН)3, Zn(ОН)2) способны диссоциировать в водных растворах как по типу кислот (с образованием катионов водорода), так и по типу оснований (с образованием гидроксильных анионов). Поэтому амфотерные гидроксиды образуют соли при взаимодействии как с кислотами, так и с основаниями. При взаимодействии с кислотами амфотерные гидроксиды проявляют свойства оснований, а при взаимодействии с основаниями – свойства кислот:
Zn(ОН)2 + 2НСl = ZnСl2 + 2Н2О,
Zn(ОН)2 + 2NаОН = Nа2ZnО2 + 2Н2О.
Существуют соединения элементов с кислородом, которые по составу относятся к классу оксидов, но по своему строению и свойствам принадлежат к классу солей. Это так называемые пероксиды, или перекиси. Пероксидами называются соли пероксида водорода Н2О2, например, Nа2О2, СаО2. Характерной особенностью строения этих соединений является наличие в их структуре двух связанных между собой атомов кислорода («кислородный мостик»): -О-О-.
Соли при электролитической диссоциации образуют в водном растворе катион К+ и анион А–. Соли можно рассматривать как продукты полного или частного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла или как продукты полного или частичного замещения гидроксогрупп в молекуле основного гидроксида кислотными остатками.
Реакция нейтрализации может протекать не до конца. В этом случае при избытке кислоты образуются кислые соли, при избытке основания – основные (соли, образующиеся при эквивалентном соотношении, называются средними). Понятно, что кислые соли могут быть образованы только многоосновными кислотами, основные соли – только многокислотными основаниями:
Ca(OH)2 + 2H2SO4 = Ca(HSO4)2 + 2H2O,
Ca(OH)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2H2O,
2Ca(OH)2 + H2SO4 = (CaOH)2SO4 + 2H2O.
Классификация химических реакций
1.По типу взаимодействия
Разложения 2КNО
3= 2 КNО2+ О2
Присоединения СаСО3 +СО2+Н2О= Са(НСО3)2
Замещения СиSО4+Fе = Fе SО4+Си
Обмена AgNО3 + NаCI =AgCI +NаNО3
Каталитические N2+3Н2=2 NН3
2.По изменению степени окисления . ОВР
3.По тепловому эффекту
Экзотермические С +О2 =СО2 +Q
Эндотермические С +СО2=2СО – Q
4.По направлению процесса
Необратимые ZnCI2 +Na2 S=ZnS↓ +2NaCI
2Na+2H2 O=2NaOH +H2↑
Обратимые Н2+CI2=2НCI
5.По фазовому состоянию
Гомогенные 2СО+О2=2СО2
Гетерогенные FеО +Н2 = Fе +Н2О
8.История развития строения атома. Радиоактивность.α-β- γ- излучения.
Модель Томсона. Опыты Резерфорда по рассеиванию α- частиц. Модель атома по Э.Резерфорду ее недостатки.
9.Теория атома водорода по Бору (постулаты Бора). Закон и уравнение Планки.
Корпускулярно-волновые свойства электрона. Уравнение де Бройля. Уравнение Шредингера.
Способность неустойчивых ядер самопроизвольно распадаться называются радиоактивностью, а сами неустойчивые атомы – радиоизотопами.
Процессы, в которых атомы одних видов превращаются друг в друга, называются, ядерными реакциями их изучают специальные разделы физики и химии (ядерная физика и ядерная химия).
Процесс радиоактивного распада(Rа) сопровождается выделением энергии в виде потока ά - частиц, β-частиц, γ- излучения.
ά -распад ядро испускает ά -частицу, которое представляет собой ядро атома гелия 42Не, т.е. состоит из 2х протонов и 2х нейтронов.
При ά - это поток положительных заряженных ά – частиц при распаде массовое число атома уменьшается – на 4, а заряд ядра на 2
Например: 22688R→ 22286 Rn +42Не
β-распад. В неустойчивом ядре нейтрон превращается в протон, при этом ядро испускает электрон β-частицу: n→p+е
При β - распаде массовое число изотопа не изменяется т.к. общее число протонов и нейтронов сохраняется, а заряд ядра увеличивается на 1 .
Например: 23490Th→23491Ра + е
Торий протактиний
Т.о. β – излучение – это поток отрицательно заряженных частиц электронов, которое является следствием внутриядерного превращения нейтронов в протоны (n→р + е) в результате чего масса остается без изменения а заряд ядра увеличивается на 1.
γ- излучение – это излучение очень высокой энергии, являющееся следствием перехода атома из одного энергетического состояния в другое, при этом ни массовое число, ни заряд ядра – не изменяются.
открытие рентгеновских лучей Конрадом Рентгеном показало, что атом сложен и состоит из положительных и отрицательных частиц, наименьшую из которых Томсон назвал электроном. Более того, Малликен измерил её заряд е = -1,6×10-19 Кл. и нашел массу электрона m = 9,11×10
-31 кг.
На основании вышеприведенных исследований в 1903 г. Томсон предложил модель атома, которая была названа «пудинг с изюмом», положительный заряд в атоме распределен равномерно с вкрапленным в него отрицательным зарядом. Но дальнейшие исследования показали несостоятельность этой модели.
Модели атома: а) Томсона ("сливовый пудинг"),б) Резерфорда ("электронный рой" в пространстве вокруг ядра), в) планетарная
Резерфорд (1910 г.) пропускал через слой вещества (фольга) поток a-лучей и измеряя отклонение отдельных частиц после прохождения через фольгу. Обобщая результаты наблюдений Резерфордом было установлено, что тонкий металлический экран отчасти прозрачен для a-частиц, которые, проходя через листок, либо не изменяли своего пути, либо отклонялись на малые углы. Отдельные же a-частицы отбрасывались назад, как мячик от стены, будто встречали на своем пути непреодолимое препятствие. Так как отбрасывалось назад весьма небольшое число проходящих через фольгу a-частиц, то это препятствие должно занимать в атоме объем, неизмеримо малый даже по сравнению с самим атомом, при этом оно должно обладать большой массой, так как в противном случае a-частицы от него не рикошетировали бы. Таким образом, появилась гипотеза о ядре атома, в котором сосредоточена практически вся масса атома и весь положительный заряд. При этом становятся понятными отклонения пути большинства a-частиц на небольшие углы, под влиянием сил электростатического отталкивания со стороны атомного ядра. В дальнейшем было установлено, что диаметр ядра порядка 10–5 нм, а диаметр атома – 10–1 нм, т.е. объем ядра в 1012 раз меньше объема атома.
В модели атома, предложенной Резерфордом, в центре атома расположено положительно заряженное ядро, а вокруг него движутся электроны, число которых равно величине заряда ядра или порядковому номеру элемента, подобно планетам вокруг Солнца (планетарная модель атома). Развитая Резерфордом ядерная модель была крупным шагом вперед в познании строения атома. Она была подтверждена большим числом экспериментов. Однако в некоторых отношениях модель противоречила твердо установленным фактам. Отметим два таких противоречия.