|
|
|
|
Главная Переработка нефти и газа 1.8. ХИМИЯ 1.8.1. Теория атома и химические связи 1.8.1.1. Строение атома Атом состоит из центрального ядра, в котором сосредоточена практически вся его масса. Ядро несет положительный заряд и окружено облаком электронов, отрицательных электрических частиц, имеющих в сумме заряд, противоположный заряду ядра. Электроны вращаются слоями вокруг ядра; их масса очень мала по сравнению с массой атома. Масса одного электрона m = 9,11 • 10"" г (в покое), а его заряд - в = 1,60 • 10"" Кулон. Атомное ядро состоит из двух типов частиц: - протонов, число которых равно числу электронов, они несут положительный заряд (+е) и имеют массу, равную 1,66 • 10" г; - нейтронов, не имеющих электрического заряда, масса которых близка к массе протонов {т = = 1,6627-10-" г). Атомное ядро характеризуется: - атомным номером Z, равным числу его протонов, которое меняется от 1 (для водорода) до 109; - массовое число А рассматриваемого элемента, равное Z + N, где N - число нейтронов. Масса ядра в точности равна (Z + N) • М, где М есть масса протона. Элементы, атомный номер которых одинаков, но число нейтронов неодинаково, называются изотопами. Например, никель имеет 28 протонов, но может содержать 30, 32, 33 или 36 нейтронов. 1.8.1.1.1. Атомная масса, грамм-атом По определению единицей массы атома (и) является 1/12 массы атома углерода-12; она равна: и =1.660 565 5-10- г Атомная масса есть отношение массы атома элемента к 1/12 массы атома углерода-12. Так, атомная масса водорода равна: Н = 1,007 94, а масса атома равна 1,00794 и (см. таблицу атомных масс). Грамм-атом представляет собой массу N атомов рассматриваемого элемента. N является числом Авогадх) и равно 6,023 -10. в оригинальном тексте последние элементы таблицы Менделеева с номерами 105-109 имеют названия, являющиеся соответствующими именами числительными нв латинском языке, например, элемент 109 называется как "уннилениум" ("унни" - девять) и т.п. В отечественной литературе подобные названия не используются. {Прим. перев.) 1.8.1.1.2. Молекулярная масса, моль Молекулярной массой вещества является отношение массы моле1лы этого вещества к 1 /12 массы атома углерода-12; следовательно, она формируется атомными массами элементов, входящих в состав молекулы. Пример: молекула HjS содержит один атом серы и два атома водорода, молекулярная масса равна: 2-1,008 + 32,066 = 34,082 Грамм-молекула или моль вещества есть некоторая масса этого вещества, которая выражается в фаммах числом, равным молекулярной массе рассматриваемого вещества. Пример: 1 моль HzS равен 34,082 г. 1.8.1.2. Электронная структура атома Электроны вращгиотся вокруг ядра. Область пространства, в которой можно встретить данный электрон, называется атомной орбитой. Квантовая механика показывает, что положение", или, более точно, состояние отдельного электрона в атоме определяется четырьмя целыми числами, названными квантовыми числами. 1.8.1.2.1. Главное квантовое число Главное квантовое число п характеризует уровень энергии электрона, который называется электронным слоем. Эти слои обозначаются заглавными буквами К, L, М и т.д. соответственно последовательным значениям числа л: 1, 2, 3 и т.д. 1.8.1.2.2. Вторичное квантовое число Вторичное квантовое число / определяет форму орбиты, а вместе с числом п и среднее расстояние от электрона до ядра. Оно может принимать значения 0,1, 2 ... л - 1, которые соответствуют энергетическим состояниям, называемым подслоями и обозначаемым буквами s, р, d, f, когда / имеет значение 0,1, 2, или 3. 1.8.1.2.3. Магнитное квантовое число Магнитное квантовое число т определяет угловую ориентацию орбиты в пространстве. Оно может принимать значения между -/и +/. Каждый подслой содержит фиксированное число квантовых ячеек, определяемое величиной т (см. следующую таблицу).
Распределение электронов по трем первым слоям в атоме. 1.8.1.2.4. Спиновое квантовое число Спиновое квантовое число s определяет направление вращения электрона вокруг самого себя; возможны лишь два его значения: s=1/2 либо s = -1/2 Принцип исключения Паули указывает, что два электрона из одного атома не могут иметь одинаковую тетраду (л, /, т, s) квантовых чисел. Исходя из этих сведений можно определить распределение электронов по различным электронным слоям; в вышеприведенной таблице представлены распределения, соответствующие трем первым слоям. 1.8.1.3. Периодическая классификация элементов (таблица Менделеева, 1869) Периодическая таблица содержит семь строк, указывающих число электронных слоев вокруг ядра. Каждая строка составляет один период. Число элементов, соответствующих каждому периоду, зависит от возрастающей емкости электронных слоев. Последний слой пока не заполнен. Периодическая таблица, используемая в настоящее время, состоит из 18 вертикальных рядов, которые объединены в 9 фупп, занумерованных римскими цифрами. Каждая цифра соответствует числу электронов на внешней орбите (валентные электроны). Элементы одного ряда имеют сходные химические свойства. Первые семь групп разделены на две подфуппы А и В: - подгруппы А: от 1-А до VII-A характеризуются пустым или заполненным подслоем &, - подгруппы В: от III-B до VII-B, а также фуппа VIII, состоящая из элементов рядов 8, 9 и 10, являются переходными элементами, соответствующими заполнению подслоя d. 1.8.1.4. Понятие химической связи Связи формируются за счет взаимодействий электронов внешних слоев соседних атомов. Существуют различные типы связей, основными из которых являются следующие. 1.8.1.4.1. Ионная связь Это электростатическая связь, которая устанавливается между двумя ионами противоположного знака: многие атомы металлов леп<о теряют один или несколько электронов, образуя катионы (Na*, Са*), другие атомы способны леп<о их присоединять, образуя анионы (Ch Р- S-). Пример: соли металлов, такие как NaCI, имеющие кристаллическую структуру (ионные кристаллы). 1.8.1.4.2. Ковалентная связь Устанавливается путем объединения электронов внешних слоев. В простейшей двухэлектрон-ной связи каждый атом предоставляет по одному электрону для образования дублета. Связь называется кратной, если она формируется несколькими дублетами. Ковалентная связь является более сильной, чем ионная. Пример: Иг (простая связь), СОг (двойная связь).
О 01 £
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
