Составьте схему образования химической связи в молекулах следующих соединений: (а) бром Br 2 (b) бромоводород HBr (c) Определите тип химической связи в молекулах Br 2 и HBr
Электро́нная конфигура́ция — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.
Электронные атомные и молекулярные орбитали
Электронная конфигурация обычно записывается для атомов в их основном состоянии. Для определения электронной конфигурации элемента существуют следующие правила:
Принцип заполнения. Согласно принципу заполнения, электроны в основном состоянии атома заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.
Принцип запрета Паули. Согласно этому принципу, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа).
Правило Хунда. Согласно этому правилу, заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заполнение орбиталей парами электронов с противоположными спинами.
С точки зрения квантовой механики электронная конфигурация — это полный перечень одноэлектронных волновых функций, из которых с достаточной степенью точности можно составить полную волновую функцию атома (в приближении самосогласованного поля).
Если говорить в общем, атом, как составную систему, можно полностью описать только полной волновой функцией. Однако такое описание практически невозможно для атомов сложнее атома водорода — самого простого из всех атомов химических элементов. Удобное приближённое описание — метод самосогласованного поля. В этом методе вводится понятие о волновой функции каждого электрона. Волновая функция всей системы записывается как надлежащим образом симметризованное произведение одноэлектронных волновых функций. При вычислении волновой функции каждого электрона поле всех остальных электронов учитывается как внешний потенциал, зависящий в свою очередь от волновых функций этих остальных электронов.
В результате применения метода самосогласованного поля получается сложная система нелинейных интегродифференциальных уравнений, которая всё ещё сложна для решения. Однако уравнения самосогласованного поля имеют вращательную симметрию исходной задачи (то есть они сферически симметричны). Это позволяет полностью классифицировать одноэлектронные волновые функции, из которых составляется полная волновая функция атома.
Для начала, как в любом центрально симметричном потенциале, волновую функцию в самосогласованном поле можно охарактеризовать квантовым числом полного углового момента {\displaystyle l}l и квантовым числом проекции углового момента на какую-нибудь ось {\displaystyle m}m. Волновые функции с разными значениями {\displaystyle m}m соответствуют одному и тому же уровню энергии, т. е. вырождены. Также одному уровню энергии соответствуют состояния с разной проекцией спина электрона на какую-либо ось. Всего для данного уровня энергии {\displaystyle 2(2l+1)}2(2l+1) волновых функций. Далее, при данном значении углового момента можно перенумеровать уровни энергии. По аналогии с атомом водорода принято нумеровать уровни энергии для данного {\displaystyle l}l начиная с {\displaystyle n=l+1}n=l+1. Полный перечень квантовых чисел одноэлектронных волновых функций, из которых можно составить волновую функцию атома, и называется электронной конфигурацией. Поскольку всё вырождено по квантовому числу {\displaystyle m}m и по спину, достаточно только указывать полное количество электронов, находящихся в состоянии с данными {\displaystyle n}n, {\displaystyle l}l.
Уравнение экзотермической реакции: 2Н2+О2=2Н2О+571,6 кДж Продукт, образующийся в результате горения - вода.
Если пропустить водород через плавленую серу, то ощущается запах тухлых яиц, выделяется сероводород. Н2+S=H2S
При взаимодействии водорода с хлором, выделяется газ с резким запахом - хлороводород НCl: H2+Cl2=2HCl
Одним из важных свойств водорода, является взаимодействие его с оксидами металлов. Например, пронаблюдаем на опыте взаимодействие оксида меди (II) с водородом. Пробирку, в которую помещен черный порошок - оксид меди (II) закрепляют в штатив, как показано на рисунке, наклонно, чтобы ее горлышко находилось ниже дна. К ней подводится трубка, соединенная с пробиркой, в которой получают водород взаимодействием цинка с соляной кислотой. Сначала нагревают пробирку с оксидом меди (II). Затем над оксидом мед пропускают водород из пробирки для получения газа. В результате реакции оксида металла с водородом, образуется вода и металлическая медь. Этот процесс называется восстановлением. Водород отнимает кислород у оксида. Уравнение реакции: CuO+H2=Cu+H2O
При обычной комнатной температуре, водород взаимодействует с активными металлами - натрием, кальцием, алюминием. В результате реакции, образуются гидриды: 2 Na+ H2=2 NaH гидрид натрия Ca+H2=CaH2 гидрид кальция 2Al+3H2=2AlH3 гидрид алюминия
Водород бурно реагирует со многими неметаллами. При взаимодействии водорода с некоторыми основными оксидами, можно получить чистые металлы. В этих реакциях, водород является восстановителем, а оксид металла - окислителем.
Электро́нная конфигура́ция — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.
Электронные атомные и молекулярные орбитали
Электронная конфигурация обычно записывается для атомов в их основном состоянии. Для определения электронной конфигурации элемента существуют следующие правила:
Принцип заполнения. Согласно принципу заполнения, электроны в основном состоянии атома заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.
Принцип запрета Паули. Согласно этому принципу, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа).
Правило Хунда. Согласно этому правилу, заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заполнение орбиталей парами электронов с противоположными спинами.
С точки зрения квантовой механики электронная конфигурация — это полный перечень одноэлектронных волновых функций, из которых с достаточной степенью точности можно составить полную волновую функцию атома (в приближении самосогласованного поля).
Если говорить в общем, атом, как составную систему, можно полностью описать только полной волновой функцией. Однако такое описание практически невозможно для атомов сложнее атома водорода — самого простого из всех атомов химических элементов. Удобное приближённое описание — метод самосогласованного поля. В этом методе вводится понятие о волновой функции каждого электрона. Волновая функция всей системы записывается как надлежащим образом симметризованное произведение одноэлектронных волновых функций. При вычислении волновой функции каждого электрона поле всех остальных электронов учитывается как внешний потенциал, зависящий в свою очередь от волновых функций этих остальных электронов.
В результате применения метода самосогласованного поля получается сложная система нелинейных интегродифференциальных уравнений, которая всё ещё сложна для решения. Однако уравнения самосогласованного поля имеют вращательную симметрию исходной задачи (то есть они сферически симметричны). Это позволяет полностью классифицировать одноэлектронные волновые функции, из которых составляется полная волновая функция атома.
Для начала, как в любом центрально симметричном потенциале, волновую функцию в самосогласованном поле можно охарактеризовать квантовым числом полного углового момента {\displaystyle l}l и квантовым числом проекции углового момента на какую-нибудь ось {\displaystyle m}m. Волновые функции с разными значениями {\displaystyle m}m соответствуют одному и тому же уровню энергии, т. е. вырождены. Также одному уровню энергии соответствуют состояния с разной проекцией спина электрона на какую-либо ось. Всего для данного уровня энергии {\displaystyle 2(2l+1)}2(2l+1) волновых функций. Далее, при данном значении углового момента можно перенумеровать уровни энергии. По аналогии с атомом водорода принято нумеровать уровни энергии для данного {\displaystyle l}l начиная с {\displaystyle n=l+1}n=l+1. Полный перечень квантовых чисел одноэлектронных волновых функций, из которых можно составить волновую функцию атома, и называется электронной конфигурацией. Поскольку всё вырождено по квантовому числу {\displaystyle m}m и по спину, достаточно только указывать полное количество электронов, находящихся в состоянии с данными {\displaystyle n}n, {\displaystyle l}l.
2Н2+О2=2Н2О+571,6 кДж
Продукт, образующийся в результате горения - вода.
Если пропустить водород через плавленую серу, то ощущается запах тухлых яиц, выделяется
сероводород.
Н2+S=H2S
При взаимодействии водорода с хлором, выделяется газ с резким запахом - хлороводород НCl:
H2+Cl2=2HCl
Одним из важных свойств водорода, является взаимодействие его с оксидами металлов.
Например, пронаблюдаем на опыте взаимодействие оксида меди (II) с водородом.
Пробирку, в которую помещен черный порошок - оксид меди (II) закрепляют в штатив, как
показано на рисунке, наклонно, чтобы ее горлышко находилось ниже дна.
К ней подводится трубка, соединенная с пробиркой, в которой получают водород
взаимодействием цинка с соляной кислотой. Сначала нагревают пробирку с оксидом меди (II).
Затем над оксидом мед пропускают водород из пробирки для получения газа. В результате
реакции оксида металла с водородом, образуется вода и металлическая медь. Этот процесс
называется восстановлением. Водород отнимает кислород у оксида. Уравнение реакции:
CuO+H2=Cu+H2O
При обычной комнатной температуре, водород взаимодействует с активными металлами -
натрием, кальцием, алюминием. В результате реакции, образуются гидриды:
2 Na+ H2=2 NaH гидрид натрия
Ca+H2=CaH2 гидрид кальция
2Al+3H2=2AlH3 гидрид алюминия
Водород бурно реагирует со многими неметаллами. При взаимодействии водорода с некоторыми
основными оксидами, можно получить чистые металлы. В этих реакциях, водород является
восстановителем, а оксид металла - окислителем.