Механизм металлической связи

Во всех узлах кристаллической решётки расположены положительные ионы металла. Между ними беспорядочно, подобно молекулам газа движутся валентные электроны, отцепившиеся от атомов при образовании ионов. Эти электроны играют роль цемента, удерживая вместе положительные ионы; в противном случае решётка распалась бы под действием сил отталкивания между ионами. Вместе с тем и электроны удерживаются ионами в пределах кристаллической решётки и не могут её покинуть. Силы связи не локализованы и не направлены. Поэтому в большинстве случаев проявляются высокие координационные числа (например, 12 или 8).

Другие свойства

Свободно движущиеся электроны обусловливают высокую электро- и теплопроводность. Вещества, обладающие металлической связью, часто сочетают прочность с пластичностью, так как при смещении атомов друг относительно друга не происходит разрыв связей.

 

Водородная связь — форма ассоциации между электроотрицательным атомом и атомом водорода H, связанным ковалентно с другимэлектроотрицательным атомом. В качестве электроотрицательных атомов могут выступать N, O или F. Водородные связи могут бытьмежмолекулярными или внутримолекулярными.

1) силы ориентационные, или Кэзома (1912), возникающие вследствие взаимодействия дипольных моментов молекул и их взаимного ориентирования.

2) силы индукционные, или Дебая (1920), дополнительные к ориентационным силам, они возникают вследствие взаимного усиления или наведения дипольных моментов (напр., в результате воздействия полярных молекул на неполярные);

3) силы дисперсионные — Лондоновские (1930), наиболее универсальные, возникающие как между атомами, так в молекулами на малом расстоянии и действующие только в сторону притяжения. Природа их состоит в синхронизации движения электронов и смещения ядер атомов, что ведет к возникновению меняющихся диполей. У благородных газов и некоторых молекул это единственные силы связи. Иногда полагают, что С. х. в. является дополнительной и накладывается на другие связи, напр. ионные.

Билет 7

Химическая кинетика-раздел физ химии изучающий закономерности протекания хим реакций во времени, зависимости этих закономерностей от внешних условий, а также механизмы хим превращений.

Хим равновесие- состояние хим системы в которой обратимо протекает одна или несколько хим реакций, причем скорость в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой.

 

Гетерогенные реакции- хим реакции с участием веществ находящихся в различных фазах и состовляющие в совокупности гетерогенную систему.

 

Гомогенные реакции-это реакции протекающие полностью в одной фазе.

 

Скорость хим реакции- изменения количества одного из реагирующих веществ за еденицу времени в еденице реакционного ространства.

 

Закон действия масс- устанавливает соотношение между массами реагирующих веществ в хим реакциях при равновесии , а также зависимость скорости хим реакции от концентрации исходных веществ.

 

Правило Вант-Гоффа - при повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в 2-4 раза.

 

Уравнение Аррениуса- устанавливает зависимость константы скорости хим реакции от температуры.

 

Энергия активации- мин количество энергии которую нужно сообщить системе, чтобы прошла реакция.

 

Цепная реакция – хим и ядерная реакции, в которых появление активной частицы вызывает большое число последовательных превращений неактивных молекул и ядер.

 

Катализ- изберательное ускорение одного из возможных термодинамических разрешенных направлений хим реакции под действием катализатора, который многократно вступает в промежуточные хим воздействия с учасниками реакции и восстанавливает свой хим состав после каждого цикла промежуточных хим воздействий.

 

Обратимые реакции- хим реакции протекающие одновременно в двух противоположных направлениях.

 

Необратимые реакции- реакции при которых взятые вещества нацело превращаются в продукты реакции, не реагирующие между собой при данных условиях.

 

Принцип Ле Шетелье – внешнее воздействие на систему, нахдящиеся в состоянии равновесия, приводит к смещению этого равновесия в направлении, при котором эффект произведенного воздействия ослобляется.

Константа равновесия- величина определяющая для данной хим реакции соотношение между термрдинамическими активностями исходных веществ и продуктов в сост хим равновесия.

Билет 8

Электролиты - вещества, проводящие в расплавах или водных растворах электрический ток. Электролиты в расплавах или водных растворах диссоциируют на ионы. Неэлектролиты - вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток, так как их молекулы не диссоциируют на ионы. Электролиты при растворении в подходящих растворителях (вода, другие полярные растворители) диссоциируют на ионы. Сильное физико-химическое взаимодействие при растворении приводит к сильному изменению свойств раствора (химическая теория растворов).Вещества, распадающиеся на ионы в растворах или расплавах и потому проводящие электрический ток, называются электролитами.

Вещества, которые в тех же условиях на ионы не распадаются и электрический ток не проводят, называются неэлектролитами.

К электролитам относятся кислоты, основания и почти все соли, к неэлектролитам — большинство органических соединений, а также вещества, в молекулах которых имеются только ковалентные неполярные или малополярные связи.

 

 

Слабые электролиты — химические соединения, молекулы которых даже в сильно разбавленных растворах незначительно диссоциированны на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К слабым электролитам относится большинство органических кислот и многие органические основания в водных и неводных растворах.

 

Сильные электролиты — химические соединения, молекулы которых в разбавленных растворах практически полностью диссоциированы на ионы.

 

Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при растворении его в полярном растворителе или при плавлении.

 

 

Билет 9

Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции (ОВР) — это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем.

 

Типы ОВР

1) межмалекулярное-процессы, в которых атомы элемента-окислителя и элемента-восстановителя входят в состав разных молекул

2) Внутримолекулярныминазываются реакции, в которых окислитель и восстановитель в виде атомов разных элементов находятся в составе одной и той же молекулы.

3) Реакциями диспропорционирования называют процессы, в которых окислителем и восстановителем является один и тот же элемент в одной и той же степени окисления, которая в реакции одновременно как снижается, так и повышается

 

ОВР число электронов, отдаваемых восстановителем ровно числу эл-ов принимаемых окислителем, т.е. соблюдается электронный баланс.
метод эл. баланса применяют для записей электронных уравнений процессов окисления и восстановления.

 

 

Общие свойства металлов
Виды кристаллических решеток

атомная ионная металлическая

Кристаллические решетки металлического типа содержат в узлах положительно заряженные ионы и нейтральные атомы; между ними передвигаются относительно свободные электроны.

 

Общие физические свойства

 

Объясняются особым строением кристаллической решетки - наличием свободных электронов ("электронного газа").

1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду ––Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe® уменьшается.

 

2) Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.

3) Электропроводность.

Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду ––Ag,Cu,Al,Fe® уменьшается.

При нагревании электропроводность уменьшается, т.к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".

4) Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.

5) Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.

6) Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий - литий (r=0,53 г/см3); самый тяжелый – осмий (r=22,6 г/см3).

Металлы, имеющие r < 5 г/см3 считаются "легкими металлами".

7) Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть (т.пл. = -39°C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t°пл. = 3390°C).

Металлы с t°пл. выше 1000°C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими.