Избранные главы физической химии

– уменьшение радиусов ионов и атомов в ряду d-элементов

бразуется в результате бокового перекрывания валентных р орбиталей атомов.

– характеризует вероятность пребывания нелокализованного p-электрона у рассматриваемого атома, например, нитробензола: по 0,79 электронной плотности в двух ортоположениях, 0,95 – в двух метаположениях и 0,61 в параположении. Таким образом, в параположении p-электронная плотность наименьшая.

 – имеющие валентные электроны на s, p, d, f подуровнях.

 образуется в результате перекрывания валентных орбиталей на прямой, соединяющей ядра атомов

Пропорциональна  средней кинетической энергии молекул газа :3/2кТ=1/2mv2.

 – любой газ при одинаковых температуре, давлении, объеме содержит одинаковое количество молекул.

При 1 атм. , 273,16 К и V = 22,4 л. NA= 6,02×1023.

Полярность связи – характеризуется дипольным моментом М=е×l, где е– заряд электрона и l – расстояние между центрами положительных и отрицательных зарядов.

Порядок связи у ординарной связи в этане равен 1, у этилена – 2, у бутадиена для трех связей 1,894; 1,447; 1,894. По методу МО равен полуразности числа электронов на связывающих и разрыхляющих орбиталях.

Резонанса теория – теория Л. Полинга. Правила написания и граничные структуры (предельные формы) молекул, которые не существуют и применяются для представления структурных формул молекул с нецелочисленными связями.

Свободным радикалом называется частица, обладающая ненасыщаемыми валентностями (неспаренными электронами).

Связывающая и разрыхляющая орбиталь – орбиталь в методе МО. Переход электрона на связывающую орбиталь стабилизирует (уменьшает энергию) систему (связывает атомы). Наоборот, разрыхляющей орбитали соответствует более высокая энергия.

s-Связь образуется в результате перекрывания валентных орбиталей на прямой, соединяющей ядра атомов.

p-Связь образуется в результате бокового перекрывания валентных р орбиталей атомов.

Угол связи – угол между линиями связи в молекуле. У H2O угол связи 104,5°.

Энергия связи – энергия, выделяющаяся при образовании связи.

Периодический закон и строение атомов элементов

Большие периоды содержат 18 или 32 элемента, например, четвертый период (К – Kr).

Вставные декады d- и f- элементов в больших периодах.

Вторичная периодичность является следствием d- и f-сжатия и появления кайносимметричных 2p- и 3d-орбиталей у первых представителей тип-аналогов.

Внутренняя периодичность состоит в немонотонном изменении в некоторых рядах характеристик атомов, отражающих устойчивость заполняющихся валентных электронных орбиталей.

Ряды B - C - N и O - F - Ne.

Вторые побочные подгруппы состоят из лантаноидов и актиноидов.

Главная подгруппа – вертикальный ряд элементов, атомы которых имеют одинаковое число электронов на внешнем электронном слое. Это число равно номеру группы. Сверху вниз число электронных слоев увеличивается, радиус атомов увеличивается, прочность связи электронов внешнего слоя с ядром уменьшается, энергия ионизации уменьшается, сродство к электрону уменьшается, электроотрицательность уменьшается, металличность элементов увеличивается, неметалличность элементов уменьшается.

d - сжатие – уменьшение радиусов ионов и атомов в ряду d-элементов.

Закон Мозли:

n = А(Z-b),

где n – волновое число определенной (первой, второй и т. д.) линии серии рентгеновского спектра; Z – порядковый номер элемента; А и b – константы. Работа Мозли позволила доказать, что заряд ядра атома численно равен порядковому номеру элемента, и заставляет думать о существенном факторе при классификации элементов. Постоянная экранирования b в уравнении Мозли характеризует уменьшение действующего на электрон заряда ядра электронами, находящимися между ядром и электроном.

Изоэлектронные ионы содержат одинаковое число электронов:

S2-, Cl- , К+.

Кайносимметричные орбитали – орбитали, которые появляются впервые, в них отсутствуют внутренние заполненные орбитали той же симметрии: 1s, 2p, 3d. Этим объясняется, что бор и углерод менее металличны, чем алюминий и кремний.

Контракционная аналогия – совместное влияние кайносимметрии 3d-оболочки и лантаноидной контракции (сжатия) для d-элементов 6-го периода. Пары Zr-Hf, Nb-Ta, Mo-W обладают особенно близкими свойствами, а их более легкие аналоги – Ti, V, Cr - отличаются от них.

Лантаноиды и актиноиды – элементы, сходные по свойствам с La и Ac.

Лантаноидное сжатие – уменьшение радиусов ионов и атомов в группе лантаноидов.

Малые периоды – II, III периоды периодической системы, II период – Li - Ne . В них слева направо заряд ядра атома увеличивается, число электронных слоев атомов не изменяется, число электронов на внешнем слое атомов увеличивается от 1 до 8, радиус атома уменьшается, прочность связи электронов внешнего слоя с ядром увеличивается, энергия ионизации увеличивается, сродство к электрону увеличивается, электроотрицательность увеличивается, металличность элементов уменьшается, неметалличность элементов увеличивается.

Метод – Менделеев находил неизвестные свойства как среднее арифметическое из свойств, окружающих элемент в периодической системе: справа и слева, сверху и снизу. Менделеев предсказал существование и свойства около 10 элементов.

Метод сравнительного расчета (метод ) – для предсказания свойств проводится сравнение свойств родственных веществ. Например, для предсказания межатомного расстояния Ge-S рассматривают взаимосвязь известных межатомных расстояний Э-О и Э - S, где Э – элемент.

Металличность (металлические свойства) – способность атомов элементов отдавать электроны. Количественной характеристикой металличности элемента является энергия ионизации.

Неметаличность (неметаллические свойства) – способность атомов элемента присоединять электроны.

Первые побочные (дополнительные) подгруппы состоят из элементов вставных декад d-элементов.

Периодический закон (1869 г.) – свойства элементов, а также образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов.

Периодическая система – систематизация элементов путем сведения в таблицу. Табличное выражение периодического закона.

s, p, d, f - элементы – имеющие валентные электроны на s, p, d, f подуровнях.

Период – последовательность элементов, атомы которых имеют одинаковое число электронных слоев. Это число равно номеру периода.

Побочная подгруппа – вертикальный ряд d-элементов, которые имеют одинаковое суммарное число электронов на d-подуровне предвнешнего слоя и s-подуровне внешнего слоя. Это число обычно равно номеру группы.

Полные электронные аналоги, например кислород и сера, имеют сходное электронное строение во всех степенях окисления.

Простое вещество – форма существования элемента в свободном состоянии. Элемент может существовать в виде нескольких простых веществ (аллотропия).

Свойства простых веществ – атомные объемы, температуры кипения, температуры плавления, первые энергии ионизации, коэффициенты расширения, энергии диссоциации, радиусы ионов и т. д.

Свойства соединений элементов – теплоты образования и энергия Гиббса образования оксидов, длины связей водородных соединений и т. д.

Семейство платиновых металлов – Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt.

Семейство железа – Fe, Co, Ni.

Слоевые аналоги – элементы, которые являются типовыми аналогами, но не имеют внешних или предвнешних кайносимметричных электронов. К таким аналогам относятся K, Rb, Cs, Fr, но не Li, Na.

Теория периодической системы – сходные электронные конфигурации внешних электронных оболочек в атомах периодически повторяются, что и обусловливает периодическое повторение свойств элементов.

Типические аналоги – элементы малых периодов.

Элемент – вид изолированного атома с определенной совокупностью свойств: зарядом ядра, атомной массой, особенностью электронного строения, потенциалами ионизации и т. д. Элемент следует отличать от простого вещества. Периодическая система является системой элементов, а не простых веществ.

Эффект отталкивания наименьший, когда два электрона с противоположными спинами находятся на одной орбитали.

Эффект проникновения электронов к ядру обусловлен тем обстоятельством, что согласно квантовой механике электрон может находиться в любой точке атома. Наиболее проникающими к ядру являются s-электроны, менее – d-электроны.

Агрегатное состояние. В 

- жидкие системы такого состава полностью выкипают, подобно чистым жидкостям, при постоянной температуре без изменений состава.

– поток альфа-частиц, один из видов радиоактивного излучения атомных ядер.