Курсовая работа по химии

Курсовая работа по химии заказать готовую онлайн

Если у вас нету времени выполнить курсовую по химии вы всегда можете попросить меня, вам нужно написать мне, и я вам помогу с курсачом или в срок 1-3 дня всё зависит что там у вас за работа, вдруг тема огромная! Чуть ниже размещён теоретический и практический материал, которым вам поможет сделать работу если у вас много свободного времени и желания!

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Заказать работу по химии помощь в учёбе

Модели строения атома

Первые указания о сложном строении атома были получены при изучении процессов прохождения электрического тока через жидкости. Опыты выдающегося английского ученого М. Фарадея в тридцатых годах XIX в. навели на мысль о том, что электричество существует в виде отдельных единичных зарядов.

  • Величины этих единичных зарядов электричества были определены в более поздних экспериментах по пропусканию электрического тока через газы (опыты с так называемыми катодными лучами). Было установлено, что катодные лучи — это поток отрицательно заряженных частиц, которые получили названия электронов.

Прямым доказательством сложности строения атома было открытие самопроизвольного распада атомов некоторых элементов, названное радиоактивностью, (А. Беккерель, 1896 г.). Последовавшее за этим установление природы Курсовая работа по химии образующихся при радиоактивном распаде (Э. Резерфорд, 1899-1903 гг.), открытие ядер атомов (Э. Резерфорд, 1909-1911 гг,), определение заряда электрона (Р. Милликен, 1909 г.) позволили Э. Резерфорлу в 1911 г.. предложить одну из первых моделей строения атома.

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Решение задач по химии с примерами онлайн

Модель Резерфорда. Суть планетарной модели строения атома можно свести к следующим утверждениям:

  • 1. В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома.
  • 2. Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в его ядре (масса электрона равна 1/1S23 а.е.м.).
  • 3. Вокруг ядра вращаются электроны. Их число равно положительному заряду ядра.

Эта модель оказалась очень наглядной и полезной для объяснения многих экспериментальных данных, но она сразу обнаружила и свои недостатки. В частности, электрон, двигаясь вокруг ядра с ускорением (на пего действует центростремительная сила), должен был бы, согласно электромагнитной теории, непрерывно излучать энергию. Это привело бы к тому, что электрон должен был бы двигаться вокруг ядра по спирали и в конце концов упасть на него. Никаких доказательств того, что атомы непрерывно исчезают, не было, отсюда следовало, что модель Резерфорда в чем-то ошибочна.

Теория Бора. В 1913 г. датский физик Н. Бор предложил свою теорию строения атома. При этом Бор не отрицал полностью предыдущие представления о строении атома: как и. Резерфорд, он считал, что электроны двигаются вокруг ядра подобно планетам, движущимся вокруг Солнца.

Однако к этому времени Дж. Франк и Г. Герц (1912 г.) доказали дискретность энергии электрона в атоме и это позволило Бору положить в основу, новой теории два необычных предположения (постулата):

  • 1. Электрон может врагцаться вокруг ядра не по произвольным, а только по строго определенным (стационарным) круговым орбитам. Радиус орбиты г и скорость электрона v связаны квантовым соотношением Бора: Курсовая работа по химии (2.1) где Курсовая работа по химии Планка Курсовая работа по химии
  • 2. При движении по стационарным орбитам электрон не излучает и не поглощает энергии, Таким образом, Бор предположил, что электрон в атоме не подчиняется законам классической физики. Согласно Бору, излучение или поглощение энергии определяется переходом из одного состояния, например с энергией Курсовая работа по химии в другое — с энергией Курсовая работа по химии что соответствует переходу электрона с одной стационарной орбиты на другую. При таком переходе излучается или поглощается энергия Курсовая работа по химии величина которой определяется соотношением Курсовая работа по химии (2.2) где Курсовая работа по химии

Бор, используя уравнение (2.2), рассчитал частоты линий спектра атома водорода, которые очень хорошо согласовывались с экспери-ментальными значениями, но было обнаружено также и то, что для других атомов эта теория не давала удовлетворительных результатов.

Квантовая модель строений атома. В последующие годы некоторые положения теории Бора были переосмыслены и дополнены. Наиболее существенным нововведением явилось понятие об электронном облаке, которое пришло на смену понятию об электроне только как частице. Теорию Бора сменила квантовая теория, которая учитывает волновые свойства электрона и других элементарных частиц, образующих атом {см. табл. 2,1).

Курсовая работа по химии

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Теоретические основы химии контрольная работа

В основе современной теории строения атома лежат следующие основные положения:

  • 1. Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу. Он может вести себя и как частица, и как волна: подобно частице, электрон обладает определенной массой и зарядом; в то же время, движущийся электрон проявляет волновые свойства, например характеризуется способностью к дифракции. Длина волны электрона А, и его скорость v связаны соотношением де Бройля: Курсовая работа по химии (2.3) где Курсовая работа по химии — масса электрона.
  • 2. Для электрона невозможно одновременно точно измерить координату и скорость. Чем точнее мы измеряем скорость, тем больше неопределенность в координате, и наоборот. Математическим выражением принципа неопределенности служит соотношение Курсовая работа по химии (2.4) где Курсовая работа по химии — неопределенность положения координаты, Курсовая работа по химии — погрешность измерения скорости.
  • 3. Электрон е атоме не движется по определенным траекториям, а может находиться в любой части околоядерного пространства, однако вероятность его нахождения в разных частях этого пространства неодинакова. Пространство вокруг ядра, в котором вероятность нахождения электрона достаточно велика, называют орбиталью.
  • 4. Ядра атомов состоят из протонов и нейтронов (общее название — нуклоны). Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента, а сумма чисел протонов я нейтронов соответствует его массовому числу. Последнее положение было сформулировано после того, как в 1920 г. Э. Резерфорд открыл протон, а в 1932 г. Дж. Чедвик нейтрон. Различные виды атомов имеют общее название — нуклиды, Нуклиды достаточно характеризовать любыми двумя числами из трех фундаментальных параметров: Курсовая работа по химии — массовое число, Курсовая работа по химии — заряд ядра, равный числу протонов, и Курсовая работа по химии — число нейтронов в ядре. Эти параметры связаны между собой соотношениями: Курсовая работа по химии (2.5) Нуклиды с одинаковым Курсовая работа по химииназывают изотопами.

Сформулированные выше положения составляют суть новой теории, описывающей движение микрочастиц, — квантовой механики1 (механику, применимую к движению обычных тел и описываемую законами Ньютона, стали называть классической механикой), Наибольший вклад в развитие этой теории внесли француз де Бройяь, немец В. Гейзенберг, австриец Э. Шредингер, англичанин П. Дирак. Впоследствии каждый из этих ученых был удостоен Нобелевской премии.

Уравнение Шредингера (иногда это уравнение называют волновым) является очень сложным, и здесь мы его не приводом. Для нас важно, что в соответствии с квантовой механикой движение электрона вокруг ядра атома нельзя рассматривать просто как механическое перемещение. Сложность и своеобразие такого движения детально и описывается уравнением Шредингера.

Оказывается, что поскольку электрон обладает волновыми свойствами, то его движение можно описать с помощью так называемой волновой функции, обозначаемой греческой буквой Курсовая работа по химии Физический смысл волновой функции таков Курсовая работа по химии что квадрат абсолютного значения волновой функции Курсовая работа по химии пропорционален вероятности нахождения электрона в какой-либо точке пространства с координатами Курсовая работа по химии

В отличие от теории Бора, согласно которой электрон движется по определенным орбитам (траекториям), квантовая механика показывает, что электрон может находиться в любой точке вблизи ядра атома, но вероятность его пребывания в различных точках неодинакова.

Таким образом, если бы можно было наблюдать электрон в атоме, то увидели бы, что в одних местах он бывает чаще, а в других — реже.

Вероятностное нахождение электрона в определенном положении в любой момент времени соответствует принципу неопределен-иости Гейзенберга (см. выше пункт 2 новой теории строения атома), согласно которому положение и момент электрона не поддаются одновременному определению с абсолютной точностью. Поэтому, согласно современным представлениям, электроны, двигаясь в атоме, образуют так называемое электронное облако, а «орбиты движения электронов» (понятие, введенное Бором) суть не что иное, как те места в пространстве, в которых чаще всего находятся электроны.

Таким образом, каждый электрон находится не только на боровской орбите, а в некотором объеме пространства (пункт 3 новой теории). По современной терминологий обычно вместо термина «орбита», введенного Бором в своей теории, чтобы отличить, какой теорией пользуются, применяют термин «орбиталь».

Квантовая механика имеет сложный математический аппарат, поэтому сейчас важны лишь те следствия теории, которые помогут разобраться в вопросах строения атома и молекулы. С этой точки зрения, наиболее важным следствием из квантовой механики является то, что вся совокупность сложных движении электрона в атоме описывается пятью квантовыми числами: главным Курсовая работа по химии побочным Курсовая работа по химии магнитным Курсовая работа по химии спиновым Курсовая работа по химии и проекцией спина Курсовая работа по химии Что же представляют собой квантовые числа?

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Контрольная работа по химии заказать

Квантовые числа электронов

Главное квантовое число Курсовая работа по химии определяет общую энергию электрона на данной орбитали, Оно может принимать любые целые значения, начиная с единицы Курсовая работа по химии Под главным квантовым числом, равным оо, подразумевают, что электрону сообщена энергия, достаточная для его полного отделения 6т ядра (ионизация атома).

Кроме того, оказывается, что в пределах определенных уровней энергии электроны могут отличаться своими энергетическими подуровнями. Существование различий в энергетическом состоянии электронов, принадлежащих к различным подуровням данного энергетического уровня, отражается побочным (иногда его называют ор-битапъним) квантовым числом Курсовая работа по химии Это квантовое число может принимать целочисленные значения от Курсовая работа по химии Обычно численные значения / принято обозначать следующими буквенными символами:

Курсовая работа по химии

В этом случае говорят о Курсовая работа по химии состояних электронов, или о Курсовая работа по химии орбиталях.

Орбиталь — совокупность положений электрона в атоме, т.е. область пространства, в которой наиболее вероятно нахождение электрона. Побочное {орбитальное) квантовое число I характеризует различное энергетическое состояние электронов на данном уровне, определяет форму электронного облака, а также орбитальный момент р — момент импульса электрона при его вращении вокруг ядра (отсюда и второе название этого квантового числа — орбитальное) Курсовая работа по химии (2.6)

Таким образом, электрон, обладая свойствами частицы и волны, с наибольшей вероятностью движется вокруг ядра, образуя электронное облако, форма которого в Курсовая работа по химии-состояниях различна. Подчеркнем, что форма электронного облака зависит от значения побочного квантового числа Курсовая работа по химии Так, если Курсовая работа по химии то электронное облако имеет шаровидную форму (сферическую симметрию) и не обладает направленностью в пространстве (рис. 2.1)

Курсовая работа по химии

При Курсовая работа по химии (р-орбиталь) электронное облако имеем форму гантели, т.е. форму тела вращения, полученного из «восьмерки» (рис. 2.2), Формы электронных облаков и ^-электронов намного сложнее, Рис. 2.2.

Курсовая работа по химии

Магнитное квантовое число Курсовая работа по химии Движение электрона по замкнутой орбите вызывает появление магнитного поля. Состояние электрона, обусловленное орбитальным магнитным моментом электрона (в результате его движения по орбите), характеризуется третьим квантовым числом — магнитным Курсовая работа по химии Это квантовое число характеризует ориентацию орбитали в пространстве,, выражая проекцию орбитального момента импульса на направление магнитного поля.

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Помощь по химии онлайн

Соответственно ориентации орбитали относительно направления вектора напряженности внешнего магнитного поля, магнитное квантовое число mt может принимать значения любых целых чисел, как положительных, гак и отрицательных, от -1 до +1, включая 0, т.е. всего (21 + 1) значений. Например, при Курсовая работа по химии при Курсовая работа по химии Курсовая работа по химии; при Курсовая работа по химии например, магнитное квантовое число может иметь семь (21 +1 = 7) значений: -3, -2, -1,0, +1, +2, +3.

Таким образом, Курсовая работа по химии характеризует величину проекции вектора орбитального момента количества движения на выделенное направление. Например, Курсовая работа по химии-орбиталь («гантель») в магнитном поле может ориентироваться в пространстве в трех различных положениях, так как в случаеКурсовая работа по химии магнитное квантовое число может иметь три значения: -1, 0, +1. Поэтому электронные облака вытянуты по осям Курсовая работа по химии причем ось каждого из них перпенд икулярна двум другим (рис, 2,2).

Спиновое квантовое число Курсовая работа по химии Для объяснения всех свойств атома в 1925 г. была выдвинута гипотеза о наличии у электрона так называемого спина ( сначала — для наглядности — считалось, что это явление аналогично вращению Земли вокруг своей оси при движении ее по орбите вокруг Солнца). На самом деле, спин — это чисто квантовое свойство электрона, не имеющее классических аналогов. Строго говоря, спин — это собственный момент импульса электрона, не связанный с движением в пространстве. Для всех электронов абсолютное значение спина всегда равно Курсовая работа по химии Проекция спина на ось Курсовая работа по химии (магнитное спиновое число ms) может иметь лишь да а значения: Курсовая работа по химии

Поскольку спин электрона s является величиной постоянной, его обычно не включают в набор квантовых чисел, характеризующих движение электрона в атоме, и говорят о четырех квантовых числах.

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

РГР по химии расчетно графическая работа

Электронные конфигурации атомов

Так как при химических реакциях ядра реагирующих атомов остаются без изменения (за исключением радиоактивных превращений), то химические свойства атомов зависят от строения их электронных оболочек.

Выше показано, что состояние электронов можно описать набором четырех квантовых чисел, но для полного объяснения строения электронных оболочек атомов нужно знать еще три основных положения;

  • 1) принцип Паули,
  • 2) принцип наименьшей энергии и
  • 3) правило Гунда

Принцип Паули. В 1925 г, швейцарский физик В.Паули (в 1945 г. ему была присуждена Нобелевская премия по физике) устанавил правило, названное впоследствии принципом Паули (или запретом Паули): В атоме не может быть двух электронов обладающих одинаковыми свойствами.

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Задачи по химии с решением

Поскольку свойства электронов характеризуются квантовыми числами, принцип Паули часто формулируется так:

В атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковы.

Хотя бы одно из квантовых чисел Курсовая работа по химии должно обязательно различаться. Поэтому в атоме могут быть лишь два электрона с одинаковыми и, Курсовая работа по химии Напротив, если проекции спина двух электронов одинаковы, должно отличаться одно из квантовых чисел Курсовая работа по химии

Зная принцип Паули, посмотрим, сколько же электронов в атоме может находиться на определенной «орбите» с главным квантовым числом. Первой «орбите» соответствует Курсовая работа по химии может иметь произвольные значения. Мы видим, что если таких электронов может быть только два.

В общем случае, при любом заданном значении п электроны прежде всего отличаются побочным квантовым числом Курсовая работа по химии принимающим значения от 0 до Курсовая работа по химии При заданных Курсовая работа по химии может быть Курсовая работа по химии электронов с разными значениями магнитного квантового числа Курсовая работа по химии Это число должно бьггь удвоено, так как заданным значениям Курсовая работа по химии соответствуют два разных значения проекции спина Курсовая работа по химии Следовательно, максимальное число электронов с одинаковым квантовым числом п выражается суммой

Курсовая работа по химии (2.7)

Отсюда ясно, почему на первом энергетическом уровне может быть не больше 2 электронов, на втором — 8, на третьем — 18 и т.д. Рассмотрим, например, атом водорода iH.

В нем имеется один электрон, и спин этого электрона может быть направлен произвольно Курсовая работа по химиии электрон находится в Курсовая работа по химии-состоянии на первом энергетическом уровне с Курсовая работа по химии (напомним еще раз, что первый энергетргческий уровень состоит из одного подуровня — Курсовая работа по химии второй энергетический уровень — из двух подуровней — Курсовая работа по химии третий — из трех подуровней — Курсовая работа по химии и т.д.).

Подуровень, в свою очередь, делится на квантовые ячейки1 (энергетические со-стояния, определяемые числом возможных значений Курсовая работа по химии Ячейку приЕ!ято графически изображать прямоугольником, направление спина электрона — стрелками. Состояние электрона в атоме водорода Курсовая работа по химии можно представить как Курсовая работа по химии или, что то же самое

Курсовая работа по химии

В атоме гелия Курсовая работа по химии квантовые числа Курсовая работа по химии одинаковы для обоих его элеюронов, а квантовое число ms отличается. Проекции спина электронов гелия могут быть Курсовая работа по химии Строение электронной оболочки атома гелия Курсовая работа по химии можно представить как Курсовая работа по химии или, что то же самое

Курсовая работа по химии

Заметим, что в одной квантовой ячейке согласно принципу Паули никогда нг может быть двух электронов с параллельными спинами. Третий электрон лития согласно принципу Паули уже не может находиться в состоянии Курсовая работа по химии а только в состоянии Курсовая работа по химии

Курсовая работа по химии

У бериллия:

Курсовая работа по химии

Пятый электрон бора Курсовая работа по химии обязан попасть в состояние Курсовая работа по химии Но при Курсовая работа по химии побочное квантовое число Курсовая работа по химии может иметь значения О и 1. При Курсовая работа по химии магнитное квантовое число Курсовая работа по химии (21-состояние), а приКурсовая работа по химии (2р-состояние) Курсовая работа по химии принимает значения -1, 0, +1. Этому состоянию Курсовая работа по химии соответствуют три квантовые ячейки. Заполнение электронов будет следующим:

Курсовая работа по химии

Изобразим строение электронных оболочек оставшихся пяти атомов элементов второго периода периодической таблицы Менделеева:

Курсовая работа по химии

То, что электронные оболочки Курсовая работа по химии должны быть заполнены именно так, заранее не очевидно. Приведенное расположение спинов определяется так называемым правилом Гунда (впервые сформулировано в 1927 г. немецким физиком Ф. бундом).

Правило Гунда. При данном значении Курсовая работа по химии (т.е. в пределах определенного подуровня) электроны располагаются таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным. Если, например, в трех Курсовая работа по химии-ячейках атома азота необходимо распределить три электрона, то от будут располагаться каждый в отдельной ячейке, т.е. размещаться на трех разных Курсовая работа по химии-орбиталях:

Курсовая работа по химии

В этом случае суммарный спин разе к 3/2, поскольку его проекция равна Курсовая работа по химии Эти же три электрона ка могут быть расположены таким образом:

Курсовая работа по химии

потому что тогда проекция суммарного спина Курсовая работа по химии По этой же причине именно так, как приведено выше, расположены электроны в атомах углерода, азота и кислорода.

Рассмотрим далее электронные конфигурации атомов следующего, третьего периода. Начиная с натрия Курсовая работа по химии заполняется третий энергетический уровень с главным квантовым числом л = 3, Атомы первых восьми элементов третьего периода обладают следующими электронными конфигурациями:

Курсовая работа по химии

Рассмотрим теперь электронную конфигурацию первого атома четвертого периода калия Курсовая работа по химии. Первые 18 электронов заполняют следующие орбитапи: Курсовая работа по химии Казалось бы, что девятнадцатый электрон атома калия должен попасть на подуровень Курсовая работа по химии которому соответствуют Курсовая работа по химии Однако на самом деле валентный электрон атома калия располагается на орбитали Курсовая работа по химии Дальнейшее заполнение оболочек после 18-го элемента происходит не в такой последовательности, как в двух первых периодах. Электроны в атомах располагаются в соответствии с принципом Паули и правилом Г>н-да, но так, чтобы их энергия была наименьшей.

  • Принцип наименьшей энергии, В атоме каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была минимальной (что отвечает наибольшей связи его с ядром).

Энергия электрона в основном определяется главным квантовым числом п и побочным квантовым числом Курсовая работа по химии поэтому сначала заполняются те подуровни, .для которых сумма значений квантовых чисел Курсовая работа по химии является наименьшей.

Например, энергия электрона на подуровне Курсовая работа по химии меньше, чем на подуровне Курсовая работа по химии так как в первом случае Курсовая работа по химии Курсовая работа по химии а во втором Курсовая работа по химии на подуровне Курсовая работа по химии энергия меньше,чем на Курсовая работа по химии на Курсовая работа по химии энергия меньше,чем на Курсовая работа по химии и т.д.

В,М. Клечковский впервые в 1961 г. сформулировал общее положение, гласящее, что электрон занимает в основном состоянии уровень не с минимальным возможным значением Курсовая работа по химии с наименьшим значением суммы Курсовая работа по химии

В том случае, когда для двух подуровней суммы значений Курсовая работа по химии равны, сначала идет заполнение подуровня с меньшим значением п. Например, на подуровнях Курсовая работа по химии сумма значений Курсовая работа по химии равна 5. В этом случае происходит сначала заполнение подуровней с меньшими значениями Курсовая работа по химии и т.д. В периодической системе элементов Менделеева последовательность заполнения электронами уровней и подуровней выглядит следующим образом (рис. 2,3).

Курсовая работа по химии

Следовательно, согласно принципу наименьшей энергии во многих случаях электрону энергетически выгоднее занять подуровень «вышележащего» уровня, хотя подуровень «нижележащего» уровня не заполнен:

Курсовая работа по химии

Именно поэтому в четвертом периоде сначала заполняется подуровень Курсовая работа по химии и лишь после этого подуровень Курсовая работа по химии Следующий элемент этого периода — Курсовая работа по химии На основании трех основных положений — принципа Паули, правила Гунда и принципа наименьшей энергии — его электронную конфигурацию можно представить так:

Курсовая работа по химии

хотя на самом деле у атома Курсовая работа по химии обнаружена аномалия и действительная его электронная конфигурация несколько иная (как и еще у одного элемента Курсовая работа по химии

Курсовая работа по химии

Для атомов Курсовая работа по химии электронные конфигурации следующие:

Курсовая работа по химии

Наконец, последние восемь элементов четвертого периода имеют конфигурации:

Курсовая работа по химии

Мы рассмотрели электронные оболочки атомов элементов четырех первых периодов. Теперь вы в состоянии сами написать электронную конфигурацию атома любого элемента периодической системы. В заключение необходимо подчерюгуть, что принцип наименьшей энергии справедлив только для основных состояний атомов. В возбужденных состояниях электроны могут находиться на любых орбиталях атомов, если при этом не нарушается принцип Паули.