ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

С. Н. Соловьев

НАЧАЛА ХИМИИ

ЭЛЕМЕНТЫ СТРОЕНИЯ ВЕЩЕСТВА

Конспект лекций, задачи и упражнения

Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области химической технологии и биотехнологии в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по химико-технологическим направлениям подготовки дипломированных специалистов.

Москва 2004

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Строение атома                                                                                        

              1.1. Спектры испускания                                                                           

              1.2. Теория Н. Бора                                                                                     

              1.3. Волновые свойства материальных объектов                                   

              1.4. Представление о квантовой механике                                              

              1.5. Характеристика состояния электрона в атоме системой квантовых чисел      

              Задачи и упражнения                                                                            

2. Периодический закон Д.И. Менделеева                                               

              2.1. Периодическая система элементов                                                  

              2.2. Периодический закон и электронное строение атомов элементов        

              2.3. Примеры периодического изменения свойств                               

                      2.3.1. Атомные и ионные радиусы  

                      Относительная сила кислот и оснований (схема Косселя)                                                         

                      2.3.2. Энергия ионизации                            

                      Задачи и упражнения                                                                            

3. Химическая связь и строение молекул                                                

                 3.1. Типы химической связи                                                                    

                 3.2. Донорно-акцепторный механизм образования связи                   

                 3.3. Основные характеристики химической связи                               

                 3.4. Квантово-химическое описание ковалентной связи                      

                 3.5. Геометрия молекул                                                                           

3.5.1. Гибридные представления                                                               

3.5.2. Метод Гиллеспи                                                                                 

              3.6. Метод наложения валентных схем                                                 

              Задачи и упражнения                                                                           

4. Химическая связь в комплексных соединениях                                 

4.1. Метод валентных связей                                                                  

4.2. Теория кристаллического поля                                                        

Задачи и упражнения                                                                           

5. Метод молекулярных орбиталей                                                          

Задачи и упражнения                                                                            

Рекомендуемая литература       

 

УДК 546 (075.8)

ББК 24.1; 24.5; 22.36я73

С 60

Рецензенты

кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой неорганической и аналитической химии Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева С.Н. Смарыгин

доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой физической химии Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева А.В. Вишняков

Соловьев С.Н.

С 60   Начала химии. Элементы строения вещества. Конспект лекций, задачи

           и упражнения. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2004. 108 с.

 ISBN 5-7237-0481-8  

                В пособии рассмотрено электронное строение атомов и периодический закон Д.И. Менделеева; химическая связь и строение молекул; химическая связь в комплексных соединениях; основные представления метода молекулярных орбиталей.

 

 УДК 546 (075.8)

 ББК 24.1; 24.5; 22.36я73

ISBN      5-7237-0481-8

© Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, 2004.

© Соловьев С.Н., 2004

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Данное пособие представляет собой вторую часть курса “Теоретические основы химии” и включает в себя изложение ряда вопросов строения вещества. Основой для написания пособия послужил материал лекций и семинаров, читаемых и проводимых автором со студентами первого курса РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Наличие упражнений и задач по каждому разделу позволяет студенту  самостоятельно готовиться как к контрольным работам и коллоквиумам, так и к экзаменам.

В пособии рассмотрены лишь начальные сведения о природе химической связи и принципах устройства молекул. Более глубоко и подробно эти вопросы будут освещаться в курсе “Квантовая химия” и специальных курсах. Тем не менее, эти начальные знания необходимы, а порой и достаточны, для успешного изучения неорганической химии или химии элементов. Изложению этих вопросов будет посвящено третье учебное пособие, входящее в группу учебных пособий, объединённых названием “Начала химии”.

Пособие будет полезно старшеклассникам школ с углубленным изучением химии и их педагогам, слушателям подготовительных курсов и студентам заочных форм обучения.

 

1. СТРОЕНИЕ АТОМА

 

1.1.   Спектры испускания

 

Количественные спектральные данные – один из основных источников информации о внутреннем строении вещества. Все виды излучений – радио, микроволновое, тепловое или инфракрасное (ИК), видимое, ультрафиолетовое (УФ), рентгеновское и гамма – являются различными проявлениями одного и того же электромагнитного излучения. Характеристиками излучения (волнового процесса) являются: амплитуда (А), длина волны (l), частота излучения (n) и скорость (с) (рис. 1.1).

 

 

Рис. 1.1. Характеристики волнового процесса

 

         Электромагнитное излучение распространяется со скоростью света (С»300000 км/с). Для характеристики волнового процесса (излучения) широко используется так называемое волновое число   ( ν ), равное величине, обратной длине волны: