Вопрос №10. Валентные возможности атомов элементов и химических соединений.

Валентность – это количество ковалентных связей, которое образует атом в соединении с ковалентной связью.

Валентность атома химического элемента не может быть выше полного числа орбиталей на внешнем уровне этого элемента.

Валентные возможности атомов определяются числом неспаренных электронов, а так же числом неподелённых электронных пар, способных переходить на свободные орбитали атома другого элемента (участвовать в образовании ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму).

Например, образование третьей связи при образовании иона гидроксония, неподелённая пара электронов атома кислорода (донор) переходит на свободную орбиталь иона водорода (акцептор):

Валентные возможности атомов химических элементов определяются:

1) числом неспаренных электронов (одноэлектронных орбиталей);

2) наличием свободных орбиталей;

3) наличием неподеленных пар электронов.

Вопрос №12. Гидролиз солей, образованных: а) сильным основанием и слабой кислотой; б) слабым основанием и сильной кислотой; в) слабым основанием и слабой кислотой.

Гидролиз солей — разновидность реакций гидролиза, обусловленного протеканием реакций ионного обмена в растворах (преимущественно водных) растворимых солей-электролитов. Движущей силой процесса является взаимодействие ионов с водой, приводящее к образованию слабого электролита в ионном или (реже) молекулярном виде («связывание ионов»).

Различают обратимый и необратимый гидролиз солей:

1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания (гидролиз по аниону):

CO3²⁻ + H₂O = HCO₃⁻ + OH⁻
Na₂CO₃ + Н₂О = NaHCO₃ + NaOH
(раствор имеет слабощелочную среду, реакция протекает обратимо, гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени)

2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания (гидролиз по катиону):

Cu²⁺ + Н₂О = CuOH⁺ + Н⁺
CuCl₂ + Н₂О = CuOHCl + HCl
(раствор имеет слабокислую среду, реакция протекает обратимо, гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени)

3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания:

2Al³⁺ + 3S²⁻ + 6Н₂О = 2Al(OH)₃(осадок) + ЗН₂S(газ)
Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S
(равновесие смещено в сторону продуктов, гидролиз протекает практически полностью, так как оба продукта реакции уходят из зоны реакции в виде осадка или газа).

Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален.

Степень гидролиза

Под степенью гидролиза подразумевается отношение части соли, подвергающейся гидролизу, к общей концентрации её ионов в растворе. Обозначается α (или hгидр);
α = (С_гидр/С_общ)·100 %
где С_гидр — число молей гидролизованной соли, С_общ — общее число молей растворённой соли.
Степень гидролиза соли тем выше, чем слабее кислота или основание, её образующие.

Вопрос №13. Конденсированное состояние вещества. Валентные и невалентные взаимодействия между молекулами при образовании жидких и твердых веществ. Ионные, молекулярные и металлические кристаллические решетки.

Конденсированное состояние вещества, твёрдое и жидкое состояния вещества. В отличие от газообразного состояния, у вещества в конденсированном состоянии существует упорядоченность в расположении частиц (ионов, атомов, молекул). Кристаллические твёрдые тела обладают высокой степенью упорядоченности — дальним порядком в расположении частиц. Частицы жидкостей и аморфных твёрдых тел располагаются более хаотично, для них характерен ближний порядок. Свойства веществ в конденсированном состоянии определяются их структурой и взаимодействием частиц.

Межа́томное взаимоде́йствие, взаимодействие между атомами как свободными, так и входящими в состав одной или разных молекул, кристаллов и т.д.

Межатомное взаимодействие может осуществляться между атомами, находящимися как в одинаковых, так и в различных энергетических состояниях. Межатомное взаимодействие характеризуется потенциальной энергией взаимодействия, зависящей от взаимного расположения взаимодействующих атомов и от расстояния между их ядрами. Межатомное взаимодействие связано в основном с электростатическими и электромагнитными силами, действующими между атомами. Но и упругое столкновение атомов идеальных газов также является межатомным взаимодействием.

Различают химические (валентные) и физические (невалентные) межатомные взаимодействия

К химическим межатомным взаимодействиям, которые являются причиной образования химической связи в молекулах, атомных и ионных кристаллах, металлах и сплавах, относятся ковалентная связь (гомополярная, обменная или донорно-акцепторная), ионная связь (гетерополярная), металлическая связь.

К физическим межатомным взаимодействиям относятся ван-дер-ваальсова связь. Ван-дер-ваальсовое межатомное взаимодействие обусловливает межмолекулярное взаимодействие и более характерно именно для него.

Невалентное межатомное взаимодействие может включать индукционное, поляризационное, электростатическое и другие виды взаимодействия. Энергия невалентного межатомного взаимодействия почти на два порядка меньше энергии валентного взаимодействия.

Промежуточным между валентным и невалентным типом взаимодействия является межатомное взаимодействие, называемое водородной связью. Водородные связи могут образовываться внутри молекул и между различными молекулами в случае, когда между двумя электроотрицательными атомами располагается электроположительный атом водорода.

Обычно конкретное взаимодействие включает в себя различные типы межатомных взаимодействий.

Молекулярные кристаллические решетки образуются из полярных молекул, между которыми возникают силы взаимодействия, так называемые ван-дер-ваальсовы силы, имеющие электрическую природу. В молекулярной решетке они осуществляют довольно слабую связь. В-ва с молекулярной решеткой менее прочны, чем в-ва с ионной решеткой, поэтому они имеют низкие Тплав и почти не проводят электрический ток. К в-вам с мол кр решеткой относятся: инертные газы, СО2, Н2, галогены и др.

Ионная кристаллическая решетка присуща солям галогеноводородных кисл. Характер правильным чередованием противоположно заряж ионов. Силы связи м/д ионами в таком кристалле достаточно велики и поэтому в-ва с ион кр решеткой обладают высокой тв и Тплав. Хорошо растворяются в Н2О и плохо в органических жидкостях, неплохо проводят эл. ток.

Атомными называют кристаллические решётки, в узлах которых находятся отдельные атомы, которые соединены очень прочными ковалентными связями. В природе встречается немного веществ с атомной кристаллической решёткой. К ним относятся бор, кремний, германий, кварц, алмаз. Вещества с АКР имеют высокие температуры плавления, обладают повышенной твёрдостью. Алмаз-самый твёрдый природный материал.

Металлическая кристаллическая решетка присуща элементарным металлам, а также соединениям металлов друг с другом. Такие свойства металлических кристаллов, как летучесть, механическая прочность, температура плавления, сильно колеблются. Однако такие физические свойства, как пластичность, ковкость, высокая электро- и теплопроводность, характерный металлический блеск свойственны лишь исключительно кристаллам с металлической решеткой.