Методические рекомендации Архангельск
Скачать 0.99 Mb.
|
| химия Часть I. Общая химия Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации Северный научный центр РАМН Химия Часть I. Общая химия Методические рекомендации Архангельск 2015 Печатается по решению центрального координационно-методического совета Северного государственного медицинского университета Авторы-составители: Е.А. Айвазова, кандидат биологических наук, заведующая кафедрой общей и биоорганической химии СГМУ; Е.А. Журавлева, кандидат биологических наук, доцент кафедры общей и биоорганической химии СГМУ; Т.А. Корельская, кандидат химических наук, доцент кафедры общей и биоорганической химии СГМУ; Г.П. Суханова, кандидат технических наук, доцент кафедры общей и биоорганической химии СГМУ; Н.А. Матонина, старший преподаватель кафедры общей и биоорганической химии СГМУ; Д.Р. Гамыркина, ассистент кафедры общей и биоорганической химии СГМУ. Рецензенты: И.А. Крылов, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой фармакологии СГМУ; М.В. Никитина, кандидат химических наук, доцент кафедры химии ИЕНБ САФУ им. М.В. Ломоносова. Методические рекомендации содержат материал по основным разделам общей химии и предназначены для самостоятельной работы студентов лечебного, педиатрического, стоматологического факультетов и медико-профилактического отделения факультета медицинской профилактики и экологии. В каждом разделе содержится теоретический материал, вопросы и задания для самоподготовки. Могут быть полезны студентам других факультетов медицинских ВУЗов, учителей гимназий, лицеев и школ с углубленным изучением химии. © Северный государственный медицинский университет, 2015 ВВЕДЕНИЕ Для успешного усвоения знаний в смежных дисциплинах студент медицинского ВУЗа должен хорошо усвоить теоретические основы химии. Этому несомненно способствует решение логических и расчетных задач, касающихся основных разделов общей химии: строение атома, химическая связь, термодинамика, кинетика, физико-химические свойства растворов. Решение задач является важнейшим средством формирования химического мышления, одним из путей осуществления связи теории с практикой, практического применения полученных знаний. Велика и развивающая функция решения задач: формирование рациональных приемов мышления и устранение формализма знаний, развитие самостоятельности. Данные методические рекомендации соответствуют программе по химии лечебного, педиатрического, стоматологического факультетов и факультета медицинской профилактики. В каждом разделе представлено краткое теоретическое введение, облегчающее понимание основных положений изучаемой темы, приведены вопросы и задания для самостоятельного решения. РАЗДЕЛ I. Строение атома и химическая связь Актуальность Все разнообразие объектов живой и неживой природы состоит из атомов тех или иных химических элементов. Наблюдаемые свойства различных веществ окружающего мира (способность к окислению, восстановлению, комплексообразованию, диссоциации, гидролизу, растворимости и т.д.) в итоге определяются строением электронных оболочек атомов, образующих данное соединение. Однако, свойства веществ определяются не только строением их атомов, качественным и количественным составом, но и внутренней структурой молекул, типом химических связей между атомами, их образующих. От типа данных связей и их свойств зависит скорость и направление протекания реакций. Знание материала данной темы необходимо для изучения строения и свойств различных неорганических и органических биологически активных соединений. Цель: сформировать современные представления о строении атома, природе химической связи и её влиянии на строение и свойства химических соединений. 1.1 Строение атома Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Атом – это наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Атомы данного элемента характеризуются одинаковыми свойствами. Квантовая теория строения атома Электрон в атоме может находиться только во вполне определенных состояниях. При переходе электрона из одного состояния в другое энергия поглощается или выделяется порциями – квантами энергии. В 1913 г. Нильс Бор предложил квантовую теорию строения атома водорода, которая была основана на следующих постулатах: 1) в изолированном атоме электрон движется по круговым стационарным орбитам, на которых он не излучает и не поглощает энергии. Каждой такой орбите соответствует определенное значение энергии (E1, E2, E3,…n), где n– целое число, отвечающее возможному стационарному состоянию; 2) переход электрона из одного стационарного состояния (E2) в другое (E1) сопровождается испусканием кванта монохроматического (λ = const) излучения с частотой  .Корпускулярно-волновой дуализм Электрон в одних случаях проявляет свойства частицы вещества, а в других – волновые свойства. Луи де Бройль (1924) получил простую зависимость, в которой между собой связаны как корпускулярные (E, m, V), так и волновые (λ, ν) свойства:  , откуда  , гдеh – постоянная Планка; c – скорость света в вакууме; m – масса частицы, г; V – скорость частицы, м/с. Принцип неопределённости Чем с большей точностью определяют положение электрона в пространстве, тем с меньшей точностью можно определить его скорость. И наоборот, чем с большей точностью определяют скорость электрона (абсолютную величину и направление), тем с меньшей точностью можно определить его положение в пространстве. Характерная для электронов двойственность поведения отражена в соотношении неопределённостей, предложенном Гейзенбергом (1927):  , гдеΔp = mΔVx – ошибка в определении (неопределённость) импульса микрообъекта по координате x; Δx – ошибка в определении положения микрообъекта по этой координате. Таким образом, невозможно одновременно определить положение и импульс любого микрообъекта с одинаково высокой точностью. Следствие: движение электрона в атоме – движение без траектории. Квантовые числа описывают всю совокупность движений электрона в атоме; определяют размер (n), форму (l) и ориентацию (ml) атомной орбитали (АО) в пространстве (рис. 1). Они связаны с физическими свойствами электрона. n – главное квантовое число – характеризует энергетический (квантовый) уровень электрона; может принимать любые целые положительные значения от 1 до ∞. l – орбитальное квантовое число – характеризует энергетический подуровень электрона; связано со значением главного квантового числа n; оно изменяется в интервале 0….(n– 1). ml – магнитное квантовое число – магнитный момент, определяет расположение атомной орбитали в пространстве; может принимать значения (-l….0.... +l), а всего это число может принимать (2l + 1) значений, включая нулевое. ms – спиновое число – характеризует вращение электрона вокруг своей оси; принимает два значения: +1/2 и –1/2.  Рис. 1. Формы s-, p-, d- и f- электронных облаков (орбиталей) Электронный уровень – совокупность орбиталей с одинаковыми значениями главного квантового числа (2s- и 2р-подуровни образуют второй электронный уровень; 3s-, 3p- и 3d-подуровни образуют третий электронный уровень). Электронный подуровень – совокупность орбиталей одного уровня с одинаковыми значениями орбитального квантового числа. Электронное облако – область пространства, в каждой из точек которой может находиться данный электрон. Атомная орбиталь (АО) – геометрический образ одноэлектронной волновой функции, зависящей от квантовых чисел n, l и ml, представляющий собой область наиболее вероятного пребывания электрона в атоме. Для условного изображения АО принят символ квадрата, называемый квантовой или электронной ячейкой. Так как каждой АО отвечает только одно значение ml, то число АО, или квантовых ячеек, для данной величины орбитального квантового числа l будет следующим:  Квантовая ячейка – символическое изображение орбитали на энергетической диаграмме. Принципы заполнения атомных орбиталей Запись распределения электронов в атомах по электронным уровням и подуровням называется электронной конфигурацией элемента, которая может быть записана как в основном, так и возбужденном состоянии атома. Электронная формула обозначается группой символов nlx, где n – главное квантовое число, l – орбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение – s, p, d, f), x – число электронов данного подуровня (АО). Для определения конкретной электронной конфигурации элемента в основном состоянии существуют следующие правила: Принцип Паули: в атоме не может быть двух электронов, характеризующихся одинаковым набором квантовых чисел. Из этого следует, что каждая АО может быть занята не более чем двумя электронами, причем их спиновые квантовые числа должны быть различными, что графически обозначают  .Правило Клечковского: АО заполняются электронами в порядке последовательного увеличения суммы (n + l), а при одинаковых значениях этой суммы – в порядке последовательного возрастания главного квантового числа n. Порядок расположения АО по возрастанию их энергий следующий: 1s<2s<2p<3s<3p<4s≤3d<4p<5s≤4d<5p<6s<4f<5d<6p... Правило Хунда: минимальной энергии атома соответствует такое распределение электронов по АО данного подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально. Электронные аналоги – элементы, у которых валентные электроны расположены на орбиталях, описываемых общей для данных элементов формулой. В периодической системе элементов электронные аналоги входят в состав одной подгруппы. Вопросы для самоконтроля |
Похожие:
 | Борчук А. В., Мосягина С. Ю., Овчинникова Н. П., Пушкина И. М., СмирноваЕ. В. Психология и педагогика: Методические рекомендации... | | Филиал федерального государственного бюджетного учреждения «Администрация морских портов западной арктики» |
| Филиал федерального государственного бюджетного учреждения «Администрация морских портов западной арктики» | | Приказ и о Начальника -капитана порта о внесении изменений в оп 2007 №82 от 20. 11. 2007 |
| Опубликовать постановление в газете «Архангельск- город воинской славы» и на официальном информационном Интернет-портале муниципального... | | «Город Архангельск» при проведении выборов главы муниципального образования «Город Архангельск» мэра города Архангельска |
| «Город Архангельск» при проведении выборов главы муниципального образования «Город Архангельск» мэра города Архангельска |  | Архангельская область, г. Архангельск, Соломбальский территориальный округ, ул. Кедрова, д. 34 |
| ... | | Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией института энергетики и транспорта Северного (Арктического) федерального... |