Химия 4. А.И. Горбунов, А.А. Гуров и др.Теоретические основы общей химии 5

химии 5.

2 – Уч.пос. Часть 1 Строение вещества 2002 г.(552)

Часть 2 Термодин.и кинетика химического процесса 2003(599) г.(599)

- теоретические основы

Часть 3 Электрохим. и коррозионные процессы 2007(837)

Химическая кинетика
6. Равновесие в химических системах

– Натурфилософские представления об атомном строении материи.

2 – Химическая гипотеза об атоме, как наименьшей частице химического
элемента. Атомы отличаются массой. Парацельс, Бойль, Берцелиус
(16-17 в.)

3 – Физические модели. Описывают сложное строение атома (на рубеже 19-
20 в. по настоящее время) на основании:

Атомы содержат разноименно заряженные частицы

модель атома (1911 г.)
Эрвин Шредингер - [квантово-механическая модель]
Квантовая (волновая)

Электромагнитное излучение
Волна: l - длина волны
n- частота
Т - период
Частица:

hn = mc2

Корпускулярно-
волновой дуализм
ЭМИ:фотон - частица и/или волна

связи импульса P любого движущегося матер.объекта с длиной волны λ,

Частица: m - масса, v – скорость

электрон

Ek = 100 эВ (1эВ=1,60210-19Дж) ,  = 1.2 Å (1 Å =10-10 м)

Луи де Бройль

∆р х – неопределенность координаты частицы и соответствующего ей импульса

0  Р  1

Р - вероятность

Эрвин Шредингер – квантово-механическая модель строения атома на основе квантовой (волновой) механики - теории, устанавливающей способ описания и законы движения микрочастиц - базируется на 2-х основных гипотезах-постулатах Л. Де Бройля и В. Гейзенберга

– для описания движения электрона

пространстве с координатами (x,y,z) - (x,y,z,t)
(x,y,z,t) - волновая функция

 - длина волны

m 2 v 2 / 2m mv =

E = Ek + U E - полная энергия U- потенциальная энергия

2. Уравнение должно содержать в себе характеристики электрона как волны - , так и частицы - m (дуализм микромира)

Борн, 1926 г.
волновая функция(амплитудная) и физического смысла не имеет
Принцип нормирования

яма (ящик) - область пространства, вне которой потенциальная энергия электрона

Граничные условия:
внутри ящика: V=0 (x)
на границах ящика: V=  (0)=0; (а)=0

- набор волн.функций Ψ(х), где a - параметр потенциального ящика,
n

квантовое число

дискретные значения Е: E1, E2, E3… n

Энергетическое состояние - {En - n }- определяют величина Е и соответствующая ей волновая функция (распределение вероятности нахождения эл-на в пространстве. Каждому энергетическому состоянию соответствует своё n, где n = 1,2,3… – квантовое число

nz – квантовые числа
Выводы:
1. Энергия электрона дискретна (квантована).
2. Энергетическое

чисел - несколько волновых функций
а = b = c
[1,1,1]
[2,2,2]

[k=1/4πε0]

x = rsincos
y = rsinsin
z = rcos

Ψ(r) – волновая функция (собственная функция), явл. решением ур.Шредингера,
а – const, А – нормирующий коэффициент

4r2dr
Объём сферич.слоя тощиной dr
Орбиталь электрона – (объём) область пространства (для

=

(r,,). Используя метод разделения переменных (r,,) представляют в виде R(r)Y(,)

R(r)n, l -функция радиального распределения электронной плотности в явном виде(получают при решении ур. Шреденгера) содержит n и l

Y(,)l,m -функция углового распределения электронной плотности в явном виде(получают при решении ур. Шреденгера) содержит l и m

Квантовые числа:

главное – n = 1,2,3,4…

орбитальное – l = 0,1,2,3...(n -1)

магнитное – m = -l, (-l+1),...,0,...,(+l–1), +l

полной энергии электрона, размер орбитали(расстояния е до ядра)
орбитальное : l

s- орбиталь

р- орбиталь

d- орбиталь

магнитное : m = -l, (-l+1),...,0,..., (l-1), +l Разрешенные направления в пространстве вектора орбит.момента кол.движения-число орбиталей(Епот –зависит от положения е в пространстве)

s- орбиталь- m = 0

р- орбиталь m = 1, 0,-1

cпиновое : ms ±1/2 Собственный момент кол.движения

2p
0 1
+1, 0, -1
3
E3
5
3
0 – 3s
1 – 3p
2 – 3d

+2, +1, 0, -1, -2

4

0 – 1s

E3s = E3p = E3d < E4s = E4p =

водорода. Проникающая способность орбиталей: ns>np>nd

Число
максимумов
ns-орбиталей равно n




Число
максимумов орбиталей равно
n -

n,l
Z – заряд ядра
Zэ - эффективный заряд ядра
n,l -

различия радиального распределения электронной плотности s,p и d-орбиталей (проникающей способности

E1s < E2s < E2p< E3s < E3p < E4s < E3d < E4p < E5s < E4d <… снятие вырождения по орбит.кв.ч. l. E e зaвисит от n и l

энергии электронов.
2. Принцип (запрет) Паули
3. Правило Хунда

e  A–

хим.связи с другим атомом)
по Малликену
Шкала Олреда-Рохова
по Полингу