Pozdrav draga djeco i roditelji! Ponekad televizijske vijesti prikazuju ne baš ugodne priče o potresima koji su se dogodili u svijetu. Obično slika na TV ekranu pogađa svojim zastrašujućim karakterom: uništene kuće, suze ljudi, gorčina gubitka. Zašto nas je majka priroda toliko uvrijedila i je li moguće nešto spriječiti ako se zna zašto dolazi do potresa? Pokušajmo to shvatiti.

Ove informacije pomoći će vam u pripremi projekta istraživački rad posvećena ovom strašnom i opasnom prirodnom fenomenu.

Plan učenja:

Što je potres?

Ukratko opišite prirodna pojava, onda je potres podrhtavanje i pomicanje Zemljine površine. Te su fluktuacije destruktivne prirode i javljaju se iznenada, bez puno upozorenja.

Prirodna katastrofa može se dogoditi u bilo kojoj zemlji iu bilo koje doba godine, njezina je geografija široka. U procesu potresa dolazi do kidanja zemljine kore, pomicanja pojedinih njezinih dijelova, što često dovodi do uništenja gradova, a ponekad i do brisanja čitavih civilizacija sa Zemlje.

Svake godine u svijetu se dogodi stotine tisuća potresa, samo što mnogi od njih obični ljudi prođu nezapaženo. Fiksiraju ih samo stručnjaci uz pomoć posebne opreme. Samo najjači šokovi i promjene Zemljina površina ostaviti trag na ljudima.

Nitko nije vidio potrese koji se događaju na dnu oceana, jer njihovo djelovanje gasi voda. Ako su udari oceana prejaki, stvaraju goleme valove koji odnose sve što im se nađe na putu.

Prirodni uzroci potresa

Potresi se mogu dogoditi na inicijativu prirode, bez intervencije čovjeka.

Tektonsko kretanje

To je zbog takozvanih tektonskih pomaka negdje duboko Zemljina kora. Površinski globus ne tako nepomično kao što nam se čini na prvi pogled, kao što je, na primjer, ploča stola. Sastoji se od litosfernih ploča koje se polako, ali konstantno pomiču brzinom ne većom od 7 centimetara godišnje.

Ovo se kretanje objašnjava činjenicom da viskozna magma ključa u utrobi planete Zemlje, a ploče plutaju na njoj, poput ledenih santi uz rijeku tijekom nanošenja leda. Tamo gdje se ploče dodiruju, njihove se površine deformiraju. Posljedice ovoga vidjeli ste vlastitim očima. Da, nemojte se iznenaditi! Zar nikad nisi vidio planine?

Ali kad dvoje ili više litosferne ploče trljaju se jedno o drugo i nikako se ne mogu dogovoriti i podijeliti prostor, drže se i svađaju, kretanje im je zaustavljeno. Mogu se tako snažno svađati među sobom da, pritiskajući se snažnom energijom, dovedu do udarnog vala, nabubri i razbije površinu.

Ovi trenuci su početak potresa. Takva litosferska svađa može proširiti svoju snagu na stotine i tisuće kilometara, uzrokujući vibracije zemljine površine.

Što je poticaj za tektonsko kretanje? Znanstvenici su pronašli nekoliko objašnjenja za ovaj fenomen. Na stanje Zemljine površine utječe kozmos koji nismo sasvim proučili i zvijezda po imenu Sunce, koja donosi magnetske oluje i svijetle sunčeve baklje.

Krivac potresa može biti Mjesec, odnosno promjene koje se događaju na površini Mjeseca. Stručnjaci su primijetili da se najjači potresi događaju noću, za vrijeme punog Mjeseca.

Utjecaj vulkana, klizišta i vode

Osim tektonskih pomaka, koji donose najrazornije štete, znanstvenici drugi uzrok potresa vide u vulkanima, klizištima i urušavanjima.

Prvi su strašni zbog svog prenapona zbog koncentracije vulkanskog plina i lave u crijevima, zbog čega se tijekom erupcije pojavljuju seizmički valovi koji se osjećaju na Zemlji.

Drugi su opasni udarni val od okupljanja teške mase stijene na zemljinu površinu.

Postoje i potresi slabijeg utjecaja, kada podzemne vode erodiraju pojedine dijelove površine toliko da dionice padaju prema unutra, uzrokujući seizmičke vibracije.

Čovjekova krivnja za nastanak potresa

Nažalost, ne može samo majka priroda izazvati potrese. Osoba svojim rukama stvara takvu situaciju kada se planeta počne buniti.

Naravno, snaga takvih umjetnih udara (naime, tako se nazivaju katastrofe, čiji je izvor čovjek) nije velika, ali mogu dovesti do fluktuacija na zemljinoj površini.

Kako se mjeri snaga potresa?

Kolika je snaga podrhtavanja može se izmjeriti posebnim instrumentima – seizmografima.

Oni određuju magnitudu potresa i čine ljestvicu od koje se najpoznatija zove Richterova.

Čovjek ne osjeća silu od 1 ili 2 boda, ali fluktuacije od 3 ili 4 boda već njišu okolne predmete interijera - posuđe počinje zvoniti, svjetiljke na stropu teturaju. Kada snaga udara dosegne 5 bodova, na zidovima prostorije počinju se pojavljivati ​​pukotine i žbuka se raspada, nakon 6-7 pokazatelja uništavaju se ne samo pregrade prostorije, već i kameni zidovi samih zgrada.

Ako seizmografi utvrde vrijednosti od 8-10 bodova, mostovi, ceste, kuće ne izdrže juriš, pojavljuju se pukotine na površini Zemlje, probijaju se cjevovodi, oštećuju se željezničke tračnice. Najveću štetu uzrokuju potresi jačine više od 10 stupnjeva, koji mijenjaju krajolik, brišu čitave gradove s lica Zemlje, pretvaraju ih u ruševine, na zemlji se pojavljuju udubine, a u moru mogu nastati novi otoci.

Richterova ljestvica može fiksirati najviše 10 stupnjeva, za jače udare koristi se druga - Mercallijeva, koja ima 12 stupnjeva. Postoji još jedna - Medvedev-Sponheuer-Karnikova ljestvica, koja se prije koristila u Sovjetskom Savezu. Također je dizajniran za 12 divizija.

Najčešće se potresi događaju u mediteranskom pojasu, prolazeći kroz Himalaju, Altaj, Kavkaz, kao i u pacifičkom pojasu, pogađajući Japan, Havaje, Čile, pa čak i Antarktiku.

Na području naše zemlje postoje i seizmički aktivne zone - na primjer, Chukotka, Primorye, Baikal i Kamchatka. Susjedi poput Kazahstana, Armenije i Kirgistana također često doživljavaju prirodne katastrofe.

U kolovozu 2016. potres magnitude 6,1 u Italiji odnio je živote desetaka ljudi, mnogi su nestali.

Prema znanstvenicima, danas nema zemlje kojoj ne bi prijetili potresi. Na jugu Europe to su Portugal, Španjolska, Grčka. Na sjeveru Europe u Atlantik nalazi se nemirni greben koji dopire do samog Arktičkog oceana. Ispod našeg glavnog grada, kako pokazuju studije, nema aktivnog kretanja ploča, ali stručnjaci kažu da to nije razlog da se Moskovljani smire.

Također nema razloga za smirivanje među stanovnicima zemlje. izlazećeg sunca. Japan ima preko 1000 potresa godišnje. Jedna od njih, koja se dogodila 11. ožujka 2011. godine, obišla je vijesti diljem svijeta. Na videu ćete pronaći šokantne snimke i detalje ove prirodne katastrofe.

Sada znate zašto dolazi do takve prirodne katastrofe kao što je potres. Nažalost, čak ni s informacijama o nadolazećoj opasnosti, čovjek ne uspijeva spriječiti prirodne katastrofe.

Vidimo se uskoro na novim temama!

Evgenija Klimkovič.

U kemiji i fizici, atomske orbitale su funkcija koja se naziva valna orbitala koja opisuje svojstva koja su karakteristična za najviše dva elektrona u susjedstvu ili sustavu jezgri, kao u molekuli. Orbitala se često prikazuje kao trodimenzionalno područje unutar kojeg postoji 95 posto šanse da se pronađe elektron.

Orbitale i orbite

Dok se planet kreće oko Sunca, on prati putanju koja se naziva orbita. Na sličan način atom se može prikazati kao elektroni koji kruže u orbitama oko jezgre. Zapravo, stvari su drugačije, a elektroni se nalaze u područjima svemira poznatim kao atomske orbitale. Kemija se zadovoljava pojednostavljenim modelom atoma za izračunavanje Schrödingerove valne jednadžbe i, u skladu s tim, za određivanje mogućih stanja elektrona.

Orbite i orbitale zvuče slično, ali imaju potpuno različita značenja. Iznimno je važno razumjeti razliku između njih.

Nemogućnost prikazivanja orbita

Da bi se iscrtala putanja nečega, mora se točno znati gdje se objekt nalazi i biti u stanju utvrditi gdje će biti u trenutku. Za elektron je to nemoguće.

Prema tome, ne može se točno znati gdje je čestica u ovom trenutku, a gdje će biti kasnije. (Zapravo, načelo kaže da je nemoguće istovremeno i s apsolutnom točnošću odrediti njegov zamah i zamah).

Stoga je nemoguće konstruirati orbitu elektrona oko jezgre. Radi ovo veliki problem? Ne. Ako nešto nije moguće, to treba prihvatiti i pronaći načine zaobići to.

Elektron vodika - 1s orbitala

Pretpostavimo da postoji jedan atom vodika i da je u određenom trenutku položaj jednog elektrona grafički utisnut. Ubrzo nakon toga, postupak se ponavlja i promatrač otkriva da je čestica u novom položaju. Kako je s prvog mjesta stigla na drugo, ne zna se.

Ako nastavite tako djelovati, tada će se postupno formirati svojevrsna 3D mapa mjesta gdje će se čestica vjerojatno nalaziti.

U tom slučaju, elektron se može nalaziti bilo gdje unutar sfernog prostora koji okružuje jezgru. Dijagram prikazuje presjek ovog sfernog prostora.

95% vremena (ili bilo kojeg drugog postotka, budući da samo veličina svemira može pružiti apsolutnu sigurnost) elektron će biti unutar prilično lako definiranog područja prostora, dovoljno blizu jezgre. Takvo područje naziva se orbitala. Atomske orbitale su područja prostora u kojima postoji elektron.

Što on tamo radi? Ne znamo, ne možemo znati i stoga ovaj problem jednostavno ignoriramo! Možemo samo reći da ako je elektron u određenoj orbiti, tada će imati određenu energiju.

Svaka orbitala ima ime.

Prostor koji zauzima vodikov elektron naziva se 1s orbitala. Jedinica ovdje znači da se čestica nalazi na energetskoj razini najbližoj jezgri. S govori o obliku orbite. S-orbitale su sferno simetrične u odnosu na jezgru - barem poput šuplje lopte prilično gustog materijala s jezgrom u središtu.

2s

Sljedeća orbitala je 2s. Slično je 1s, osim što je najvjerojatnije mjesto elektrona dalje od jezgre. Ovo je orbitala druge energetske razine.

Ako bolje pogledate, primijetit ćete da bliže jezgri postoji još jedno nešto veće područje. visoka gustoća elektron ("gustoća" je drugi način označavanja vjerojatnosti da je ta čestica prisutna na određenom mjestu).

2s elektroni (i 3s, 4s, itd.) provode dio svog vremena mnogo bliže središtu atoma nego što bi se moglo očekivati. Rezultat toga je blagi pad njihove energije u s-orbitalama. Što se elektroni više približavaju jezgri, njihova energija postaje manja.

3s-, 4s-orbitale (i tako dalje) nalaze se sve dalje od središta atoma.

p-orbitale

Ne nastanjuju svi elektroni orbitale (zapravo, vrlo mali broj njih). Na prvom je jedino dostupno mjesto za njih 1s, na drugom se dodaju 2s i 2p.

Orbitale ove vrste su više poput 2 identična balona, ​​međusobno povezanih u jezgri. Dijagram prikazuje presjek trodimenzionalnog područja prostora. Opet, orbitala prikazuje samo područje s 95 postotnom vjerojatnošću pronalaska jednog elektrona.

Ako zamislimo horizontalnu ravninu koja prolazi kroz jezgru na način da će jedan dio orbite biti iznad ravnine, a drugi ispod nje, tada postoji nula vjerojatnost da se elektron nađe na ovoj ravnini. Dakle, kako čestica dolazi iz jednog dijela u drugi ako nikada ne može proći kroz ravninu jezgre? To je zbog njegove valne prirode.

Za razliku od s-, p-orbitala ima određenu usmjerenost.

Na bilo kojoj energetskoj razini moguće je imati tri apsolutno ekvivalentne p-orbitale smještene pod pravim kutom jedna prema drugoj. Proizvoljno se označavaju simbolima p x, p y i p z . Ovo je prihvaćeno zbog praktičnosti - ono što se podrazumijeva pod smjerovima X, Y ili Z stalno se mijenja, budući da se atom nasumično kreće u prostoru.

P-orbitale na drugoj energetskoj razini nazivaju se 2p x, 2p y i 2p z. Slične su orbitale na sljedećim - 3p x, 3p y, 3p z, 4p x, 4p y, 4p z i tako dalje.

Sve razine, osim prve, imaju p-orbitale. Na višim razinama, "latice" su izduženije, s najvjerojatnijim položajem elektrona na većoj udaljenosti od jezgre.

d- i f-orbitale

Osim s i p orbitala, postoje još dva skupa orbitala dostupnih elektronima dulje od visoke razine energije. Na trećem može postojati pet d-orbitala (složenih oblika i imena), kao i 3s- i 3p-orbitale (3p x, 3p y, 3p z). Ovdje ih je ukupno 9.

Na četvrtoj, uz 4s i 4p i 4d, pojavljuje se dodatnih 7 f-orbitala - ukupno 16, također dostupnih na svim višim energetskim razinama.

Postavljanje elektrona u orbitale

Atom se može zamisliti kao vrlo otmjena kuća (poput obrnute piramide) s jezgrom koja živi u prizemlju i raznim sobama na gornjim katovima koje zauzimaju elektroni:

• na prvom katu samo 1 soba (1s);
• u drugoj sobi su već 4 (2s, 2p x, 2p y i 2p z);
• na trećem katu ima 9 soba (jedna 3s, tri 3p i pet 3d orbitala) i tako dalje.

Ali sobe nisu baš velike. Svaki od njih može sadržavati samo 2 elektrona.

Prikladan način za prikaz atomskih orbitala u kojima se te čestice nalaze je crtanje "kvantnih ćelija".

kvantne stanice

Atomske orbitale mogu se prikazati kao kvadrati s elektronima u njima prikazanim strelicama. Često se koriste strelice gore i dolje kako bi se pokazalo da se te čestice razlikuju jedna od druge.

Potreba za različitim elektronima u atomu posljedica je kvantne teorije. Ako su u različitim orbitalama, to je u redu, ali ako su u istoj orbiti, onda mora postojati neka suptilna razlika među njima. Kvantna teorija daje česticama svojstvo koje se zove "spin" - to je ono što označava smjer strelica.

1s orbitala s dva elektrona prikazana je kao kvadrat s dvije strelice usmjerene gore i dolje, ali se također može zapisati još brže kao 1s 2 . Čita se "jedan s dva", a ne "jedan s na kvadrat". Brojeve u ovim oznakama ne treba brkati. Prvi je razina energije, a drugi je broj čestica po orbitali.

Hibridizacija

U kemiji, hibridizacija je koncept miješanja atomskih orbitala u nove hibridne orbitale sposobne za uparivanje elektrona kako bi se stvorile kemijske veze. Sp hibridizacija objašnjava kemijske veze spojevi kao što su alkini. U ovom modelu, 2s i 2p atomske orbitale ugljika se miješaju i tvore dvije sp orbitale. Acetilen C 2 H 2 sastoji se od sp-sp isprepletenosti dva atoma ugljika uz stvaranje σ-veze i dvije dodatne π-veze.

Atomske orbitale ugljika u zasićenim ugljikovodicima imaju iste hibridne sp 3 -orbitale, koje imaju oblik bučice, čiji je jedan dio puno veći od drugog.

Sp 2 hibridizacija slična je prethodnima i nastaje miješanjem jedne s i dvije p orbitale. Na primjer, u molekuli etilena nastaju tri sp 2 - i jedna p-orbitala.

Atomske orbitale: princip popunjavanja

Zamislite prijelaz s jednog atoma na drugi u periodni sustav elemenata kemijski elementi, može se uspostaviti elektronska struktura sljedećeg atoma postavljanjem dodatne čestice u sljedeću dostupnu orbitalu.

Elektroni, prije nego popune više energetske razine, zauzimaju one niže koje se nalaze bliže jezgri. Tamo gdje postoji izbor, pojedinačno popunjavaju orbitale.

Ovaj redoslijed popunjavanja poznat je kao Hundovo pravilo. Primjenjuje se samo kada atomske orbitale imaju jednaku energiju, a također pomaže smanjiti odbijanje između elektrona, što atom čini stabilnijim.

Imajte na umu da s orbitala uvijek ima nešto manje energije od p orbitale na istoj energetskoj razini, tako da se prva uvijek napuni prije druge.

Ono što je stvarno čudno je položaj 3d orbitala. One su na višoj razini od 4s, pa se prvo popune 4s orbitale, a zatim sve 3d i 4p orbitale.

Ista se zbrka događa na višim razinama s više međusobnog ispreplitanja. Stoga, na primjer, 4f atomske orbitale nisu popunjene sve dok sva mjesta na 6s nisu zauzeta.

Poznavanje redoslijeda popunjavanja ključno je za razumijevanje kako opisati elektroničke strukture.

m kvantni brojevi.

Valna funkcija izračunava se prema Schrödingerovoj valnoj jednadžbi u okviru jednoelektronske aproksimacije (Hartree-Fockova metoda) kao valna funkcija elektrona u samokonzistentnom polju koje stvara atomska jezgra sa svim ostalim elektronima atoma.

Sam E. Schrodinger smatrao je elektron u atomu negativno nabijenim oblakom, čija je gustoća proporcionalna kvadratu vrijednosti valne funkcije u odgovarajućoj točki atoma. U tom je obliku pojam elektronskog oblaka percipiran iu teorijskoj kemiji.

Međutim, većina fizičara nije dijelila uvjerenja E. Schrödingera - nije bilo dokaza o postojanju elektrona kao "negativno nabijenog oblaka". Max Born je potkrijepio probabilističku interpretaciju kvadrata valne funkcije. Godine 1950. E. Schrödinger u članku “Što je elementarna čestica? prisiljen složiti se s argumentima M. Borna koji je 1954. nagrađen Nobelova nagrada iz fizike s formulacijom „Za temeljna istraživanja u kvantnoj mehanici, posebno za statističku interpretaciju valne funkcije."

Kvantni brojevi i orbitalna nomenklatura

Radijalna distribucija gustoće vjerojatnosti za atomske orbitale za razne n i l.

• Glavni kvantni broj n može uzeti bilo koju vrijednost pozitivnog cijelog broja, počevši od jedan ( n= 1,2,3, … ∞) i određuje ukupnu energiju elektrona u danoj orbitali (razina energije):

Energija za n= ∞ odgovara energiji ionizacije jednog elektrona za danu razinu energije.

• Orbitalni kvantni broj (također nazvan azimutalni ili komplementarni kvantni broj) određuje kutni moment elektrona i može imati cjelobrojne vrijednosti od 0 do n - 1 (l = 0,1, …, n- jedan). Kutna količina gibanja u ovom slučaju dana je relacijom

Atomske orbitale nazivaju se slovna oznaka njihov orbitalni broj:

Slovne oznake atomskih orbitala proizašle su iz opisa spektralnih linija u atomskim spektrima: s (oštar) je oštra serija u atomskim spektrima, str (glavni)- Dom, d (difuzno) - difuzno, f (Temeljno) temeljna je.

• Magnetski kvantni broj m l određuje projekciju orbitalne kutne količine gibanja na pravac magnetsko polje i može uzeti cjelobrojne vrijednosti u rasponu od - l prije l, uključujući 0 ( m l = -l … 0 … l):

U literaturi se orbitale označavaju kombinacijom kvantnih brojeva, pri čemu je glavni kvantni broj označen brojem, orbitalni kvantni broj odgovarajućim slovom (vidi tablicu u nastavku), a magnetski kvantni broj indeksnim izrazom koji pokazuje projekciju orbitala na kartezijeve osi x, y, z, na primjer 2p x, 3d xy, 4f z(x²-y²). Za orbitale vanjske elektronske ljuske, odnosno u slučaju opisa valentnih elektrona, glavni kvantni broj u zapisu orbitale u pravilu se izostavlja.

Geometrijski prikaz

Geometrijski prikaz atomske orbitale je područje prostora omeđeno površinom jednake gustoće (površina jednakosti) vjerojatnosti ili naboja. Gustoća vjerojatnosti na graničnoj plohi bira se na temelju problema koji se rješava, ali obično tako da je vjerojatnost pronalaska elektrona u ograničenom području u rasponu od 0,9-0,99.

Budući da je energija elektrona određena Coulombovom interakcijom i, posljedično, udaljenošću od jezgre, glavni kvantni broj n postavlja veličinu orbitale.

Oblik i simetrija orbitale dani su orbitalnim kvantnim brojevima l i m: s-orbitale su sferno simetrične, str, d i f-orbitale imaju složeniji oblik, određen kutnim dijelovima valne funkcije - kutne funkcije. Kutne funkcije Y lm (φ , θ) - svojstvene funkcije kvadrata operatora kutne količine gibanja L², ovisno o kvantnim brojevima l i m(vidi Sferne funkcije), složene su i opisuju u sfernim koordinatama (φ, θ) kutnu ovisnost vjerojatnosti pronalaska elektrona u središnjem polju atoma. Linearna kombinacija ovih funkcija određuje položaj orbitala u odnosu na kartezijeve koordinatne osi.

Za linearne kombinacije Y lm prihvaća se sljedeća oznaka:

Vrijednost orbitalnog kvantnog broja	0	1	1	1	2	2	2	2	2
Vrijednost magnetskog kvantnog broja	0	0			0
Linearna kombinacija
Oznaka

Dodatni faktor, koji se ponekad uzima u obzir u geometrijskom prikazu, je predznak valne funkcije (faza). Ovaj faktor je bitan za orbitale s orbitalnim kvantnim brojem l, različiti od nule, odnosno ne posjeduju sfernu simetriju: znak valne funkcije njihovih "latica" koje leže na suprotnim stranama nodalne ravnine je suprotan. Predznak valne funkcije uzima se u obzir u metodi MO LCAO molekularnih orbitala (molekulske orbitale kao linearna kombinacija atomskih orbitala). Danas znanost poznaje matematičke jednadžbe koje opisuju geometrijske figure, koji predstavljaju orbitale (ovisno o koordinatama elektrona u vremenu). Ovo su jednadžbe harmonijske vibracije odražavajući rotaciju čestica u svim dostupnim stupnjevima slobode - orbitalna rotacija, spin,... Hibridizacija orbitala predstavlja se kao interferencija oscilacija.

Ispunjavanje orbitala elektronima i elektronska konfiguracija atoma

Svaka orbitala ne može imati više od dva elektrona, koji se razlikuju po vrijednosti spinskog kvantnog broja s(leđa). Ta je zabrana određena Paulijevim načelom. Redoslijed kojim elektroni ispunjavaju orbitale iste razine (orbitale s istom vrijednošću glavnog kvantnog broja n) određen je pravilom Klečkovskog, redoslijedom kojim elektroni ispunjavaju orbitale unutar iste podrazine (orbitale s istim vrijednostima glavnog kvantnog broja n i orbitalni kvantni broj l) određuje Hundovo pravilo.

Kratak zapis distribucije elektrona u atomu preko različitih elektronskih ljuski atoma, uzimajući u obzir njihove glavne i orbitalne kvantne brojeve n i l nazvao

Elektron ima dvojaku prirodu: u različitim eksperimentima može pokazivati ​​svojstva čestice i vala. Svojstva elektrona kao čestice: masa, naboj; valna svojstva- u značajkama kretanja, interferencije i difrakcije.

Gibanje elektrona slijedi zakone kvantna mehanika .

Glavne karakteristike koje određuju kretanje elektrona oko jezgre: energetske i prostorne značajke odgovarajuće orbitale.

Prilikom interakcije (preklapanja) atomske orbitale(AO ) koji pripadaju dvama ili više atoma nastaju molekularne orbitale(MO).

Molekulske orbitale su ispunjene socijaliziranim elektronima i izvode kovalentna veza.

Prije formiranja molekularnih orbitala, hibridizacija atomskih orbitala jednog atoma.

hibridizacija - promjena oblika nekih orbitala tijekom nastanka kovalentna veza za učinkovitiju pokrivenost. Formiraju se isti hibridi JSC koji se bave obrazovanjem MO, preklapajući atomske orbitale drugih atoma. Hibridizacija je moguća samo za atome koji tvore kemijske veze, ali ne i za slobodne atome.

ugljikovodici

Glavna pitanja:

1. Ugljikovodici. Klasifikacija. Nomenklatura.
2. Struktura. Svojstva.
3. Upotreba ugljikovodika.

ugljikovodici- Razred organski spojevi koji se sastoje od dva elementa: ugljika i vodika.

Odaberite izomere i homologe:

Naziv alkana:

____________________________________________

__________________________________________

Ä reakcija nitracije (Konovalovljeva reakcija, 1889) je reakcija supstitucije vodika za nitro skupinu.

Pojmovi: 13% HNO3, t \u003d 130 - 140 0 C, P \u003d 15 - 10 5 Pa. U industrijskim razmjerima, nitriranje alkana se provodi u plinovitoj fazi na 150 - 170 0 C s dušikovim oksidom (IV) ili parama dušične kiseline.

CH 4 + HO - NO 2 → CH 3 - NO 2 + H 2 O

nitrometan

@ Riješite zadatke:

1. Sastav alkana odražava opću formulu:

a) C n H 2 n +2; b) C n H 2 n -2; c) C n H 2 n; d) C n H 2 n -6.

2. S kojim reagensima alkani mogu djelovati:

a) Br 2 (otopina); b) Br2, t0; u) H2S04; G) HNO3 (razrijeđeno), t 0 ; d) KMnO 4 ; e) CON?

odgovori: 1) reagensi a, b, d, e; 2) reagensi b, c, e;

3) reagensi b, d; 4) reagensi b, d, e, f.

1. Uspostavite korespondenciju između vrste reakcije i sheme (jednadžbe) reakcije:

1. Navedite tvar koja nastaje pri potpunom kloriranju metana:

a) triklorometan; b) ugljikov tetraklorid; c) diklorometan; d) tetrakloretan.

1. Navedite najvjerojatniji produkt monobromiranja 2,2,3-trimetilbutana:

a) 2-brom-2,3,3-trimetilbutan; b) l-brom-2,2,3-trimetilbutan;

c) l-brom-2,3,3-trimetilbutan; d) 2-brom-2,2,3-trimetilbutan.

Napiši jednadžbu reakcije.

Wurtz reakcija – djelovanje metalnog natrija na halogene derivate ugljikovodika. Kada dva različita derivata halogena reagiraju, nastaje smjesa ugljikovodika koja se može odvojiti destilacijom.

CH 3 I + 2 Na + CH 3 I → C 2 H 6 + 2 NaI

@ Riješite zadatke:

1. Navedite naziv ugljikovodika koji nastaje zagrijavanjem bromoetana s metalnim natrijem:

a) propan; b) butan; c) pentan; d) heksan; e) heptan.

Napiši jednadžbu reakcije.

1. Koji ugljikovodici nastaju djelovanjem metalnog natrija na smjesu:

a) jodometan i l-brom-2-metilpropan; b) 2-brompropan i 2-brombutan?

Cikloalkani

1. Za male cikluse (C 3 - C 4) su karakteristični reakcije adicije vodik, halogeni i vodikovi halogenidi. Reakcije su popraćene otvaranjem ciklusa.

2. Za druge cikluse (od 5 i više) su karakteristični supstitucijske reakcije.

Nezasićeni ugljikovodici (nezasićen):

Alkeni (olefini, nezasićeni ugljikovodici s dvostrukom vezom, etilenski ugljikovodici): Struktura: sp 2 hibridizacija, planarni smještaj orbitala (ravni kvadrat). Reakcije: adicija (hidrogenacija, halogenacija, hidrohalogenacija, polimerizacija), supstitucija (nije tipična), oksidacija (izgaranje, KMnO 4), razgradnja (bez pristupa kisika).

@ Riješite zadatke:

1. Što je hibridizacija ugljikovih atoma u molekuli alkena:

a) 1 i 4 - sp 2, 2 i 3 - sp 3; b) 1 i 4 - sp 3, 2 i 3 - sp 2;

c) 1 i 4 - sp 3, 2 i 3 - sp; d) 1 i 4 - nisu hibridizirani, 2 i 3 - sp2.

2. Imenujte alken:

1. Napišite jednadžbe reakcije na primjeru butena-1, navedite dobivene produkte.

4. U donjoj shemi transformacije, etilen nastaje u reakciji:

a) 1 i 2; b) 1 i 3; c) 2 i 3;

d) etilen ne nastaje niti u jednoj reakciji.

1. Koja je reakcija protiv Markovnikovljevog pravila:

a) CH3 - CH \u003d CH2 + HBr →; b) CH3 - CH \u003d CH2 + H2O →;;

c) CH3 - CH \u003d CH - CH2 + HCl →; d) CCI 3 - CH \u003d CH 2 + HCI →?

þ Dieni s konjugiranim vezama:hidratacija 1,3-butadien - nastaje 2-buten (1,4-adicija):

þ hidrogeniranje 1,3-butadien u prisutnosti Ni-butan katalizatora:

þ halogeniranje 1,3-butadien - 1,4-adicija (1,4 - dibromo-2-buten):

þ polimerizacija diena:

Polyena(nezasićeni ugljikovodici s mnogo dvostrukih veza) su ugljikovodici čije molekule sadrže najmanje tri dvostruke veze.

Dobivanje diena:

Ø djelovanje alkoholne otopine lužine:

Ø Lebedevska metoda (divinil sinteza):

Ø dehidracija glikola (alkandioli):

Alkini (acetilenski ugljikovodici, ugljikovodici s jednom trostrukom vezom): Struktura: sp hibridizacija, linearni raspored orbitala. Reakcije: adicija (hidrogenacija, halogenacija, hidrohalogenacija, polimerizacija), supstitucija (stvaranje soli), oksidacija (izgaranje, KMnO 4), razgradnja (bez pristupa kisiku).	5-metilheksin-2 1-pentin 3-metilbutin-1
	1. Koji ugljikovodici odgovaraju opća formula C n H 2n-2: a) acetilen, dien; b) etilen, dien; c) cikloalkani, alkeni; d) acetilen, aromatski? 2. Trostruka veza je kombinacija: a) tri σ-veze; b) jedna σ-veza i dvije π-veze; c) dvije σ-veze i jednu π-vezu; d) tri π-veze. 3. Sastavite formulu 3-metilpentina -3.
ja Reakcije adicije
v hidrogeniranje odvija se kroz fazu stvaranja alkena:
v Adicija halogena događa gore nego u alkenima: Alkini obezboje bromna voda (kvalitativna reakcija).
v Adicija halogenovodika:
Određeni su adicijski produkti na nesimetrične alkine Markovnikovljevo pravilo:
v Pristupanje vode (hidratacija)- reakcija M. G. Kucherova, 1881.
Za homologe acetilena, produkt adicije vode je keton:
III. Stvaranje soli ( svojstva kiselina) - reakcije supstitucije
ð Interakcija aktivni metali : Acetilidi se koriste za sintezu homologa.
ð Interakcija alkina s amonijačnim otopinama srebrovog oksida ili bakrovog(I) klorida:
Kvalitativna reakcija na konačnu trostruku vezu - stvaranje sivkasto-bijelog taloga srebrovog acetilenida ili crveno-smeđeg - bakrovog (I) acetilenida:	HC ≡ CH + SuCI → SuC ≡ SSu ↓ + 2HCI Reakcija se ne događa
IV. Reakcije oksidacije
Ÿ blaga oksidacija– promjena boje Vodena otopina kalijev permanganat ( kvalitativna reakcija na višestruku vezu):	Kada acetilen stupa u interakciju s razrijeđenom otopinom KMnO 4 (sobna temperatura) - oksalna kiselina.

Elektronička konfiguracija atom je numerički prikaz njegovih elektronskih orbitala. Elektronske orbitale su područja raznih oblika koji se nalazi oko atomska jezgra, u kojem je matematički vjerojatno pronaći elektron. Elektronička konfiguracija pomaže da se čitatelju brzo i jednostavno kaže koliko elektronskih orbitala atom ima, kao i da se odredi broj elektrona u svakoj orbitali. Nakon čitanja ovog članka svladat ćete metodu sastavljanja elektroničkih konfiguracija.

Koraci

Raspodjela elektrona pomoću periodnog sustava D. I. Mendeljejeva

Pronaći atomski broj tvoj atom. Svaki atom ima određeni broj elektrona povezanih s njim. Pronađite simbol za svoj atom u periodnom sustavu. Atomski broj je cijeli broj pozitivan broj, počevši od 1 (za vodik) i povećavajući se za jedan za svaki sljedeći atom. Atomski broj je broj protona u atomu, pa je stoga i broj elektrona u atomu bez naboja.

Odredite naboj atoma. Neutralni atomi imat će isti broj elektrona kao što je prikazano u periodnom sustavu. Međutim, nabijeni atomi će imati više ili manje elektrona, ovisno o veličini njihovog naboja. Ako radite s nabijenim atomom, dodajte ili oduzmite elektrone na sljedeći način: dodajte jedan elektron za svaki negativni naboj i oduzmite jedan za svaki pozitivni naboj.

• Na primjer, atom natrija s nabojem od -1 imat će dodatni elektron u Dodatku na svoj osnovni atomski broj 11. Drugim riječima, atom će imati ukupno 12 elektrona.
• Ako govorimo o atomu natrija s nabojem +1, jedan elektron se mora oduzeti od baznog atomskog broja 11. Dakle, atom će imati 10 elektrona.

1. Zapamtite osnovni popis orbitala. Kako se broj elektrona u atomu povećava, oni ispunjavaju različite podrazine elektronske ljuske atoma prema određenom slijedu. Svaka podrazina elektronske ljuske, kada je ispunjena, sadrži Parni broj elektroni. Postoje sljedeći podrazine:

   Razumjeti elektronički konfiguracijski zapis. Elektroničke konfiguracije su zapisane kako bi se jasno prikazao broj elektrona u svakoj orbitali. Orbitale se pišu sekvencijalno, s brojem atoma u svakoj orbitali napisanim kao superskript desno od naziva orbitale. Dovršena elektronička konfiguracija ima oblik niza oznaka podrazine i nadskripta.

   • Evo, na primjer, najjednostavnije elektroničke konfiguracije: 1s 2 2s 2 2p 6 . Ova konfiguracija pokazuje da postoje dva elektrona u podrazini 1s, dva elektrona u podrazini 2s i šest elektrona u podrazini 2p. 2 + 2 + 6 = 10 elektrona ukupno. Ovo je elektronička konfiguracija neutralnog atoma neona (atomski broj neona je 10).

2. Zapamti redoslijed orbitala. Imajte na umu da su elektronske orbitale numerirane uzlaznim redoslijedom prema broju elektronske ljuske, ali raspoređene uzlaznim energetskim redoslijedom. Na primjer, ispunjena 4s 2 orbitala ima manju energiju (ili manju pokretljivost) od djelomično ispunjene ili ispunjene 3d 10, pa se 4s orbitala piše prva. Nakon što saznate redoslijed orbitala, možete ih jednostavno ispuniti prema broju elektrona u atomu. Redoslijed kojim se orbitale popunjavaju je sljedeći: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • Elektronska konfiguracija atoma u kojem su sve orbitale popunjene imat će sljedeći oblik: 10 7p 6
   • Imajte na umu da je gornja oznaka, kada su sve orbite popunjene, elektronska konfiguracija elementa Uuo (ununoktij) 118, atoma s najvećim brojem u periodnom sustavu elemenata. Stoga ova elektronička konfiguracija sadrži sve trenutno poznate elektroničke podrazine neutralno nabijenog atoma.

3. Upiši orbitale prema broju elektrona u svom atomu. Na primjer, ako želimo zapisati elektroničku konfiguraciju neutralnog atoma kalcija, moramo početi traženjem njegovog atomskog broja u periodnom sustavu. Njegov atomski broj je 20, pa ćemo konfiguraciju atoma s 20 elektrona napisati prema gornjem redoslijedu.

   • Popunite orbitale gornjim redoslijedom dok ne dođete do dvadesetog elektrona. Prva 1s orbitala će imati dva elektrona, 2s orbitala će također imati dva, 2p orbitala će imati šest, 3s orbitala će imati dva, 3p orbitala će imati 6, a 4s orbitala će imati 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20 .) Drugim riječima, elektronska konfiguracija kalcija ima oblik: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Imajte na umu da su orbitale u uzlaznom redoslijedu energije. Na primjer, kada ste spremni prijeći na 4. energetsku razinu, tada prvo zapišite 4s orbitalu i zatim 3d. Nakon četvrte energetske razine prelazi se na petu, gdje se ponavlja isti redoslijed. To se događa tek nakon treće energetske razine.

4. Koristite periodni sustav kao vizualni znak. Vjerojatno ste već primijetili da oblik periodnog sustava odgovara redoslijedu elektroničkih podrazina u elektroničkim konfiguracijama. Na primjer, atomi u drugom stupcu slijeva uvijek završavaju na "s 2", dok atomi na desnom rubu tankog srednjeg dijela uvijek završavaju na "d 10", i tako dalje. Koristite periodni sustav kao vizualni vodič za pisanje konfiguracija - jer redoslijed kojim dodajete orbitalama odgovara vašem položaju u tablici. Pogledaj ispod:

   • Konkretno, dva krajnja lijeva stupca sadrže atome čije elektronske konfiguracije završavaju s-orbitalama, desni blok tablice sadrži atome čije konfiguracije završavaju p-orbitalama, a na dnu atomi završavaju f-orbitalama.
   • Na primjer, kada zapisujete elektroničku konfiguraciju klora, razmislite ovako: "Ovaj se atom nalazi u trećem redu (ili "periodi") periodnog sustava. Također se nalazi u petoj skupini orbitalnog bloka p periodnog sustava. Stoga će njegova elektronička konfiguracija završiti u. ..3p 5
   • Imajte na umu da elementi u d i f orbitalnim područjima tablice imaju energetske razine koje ne odgovaraju razdoblju u kojem se nalaze. Na primjer, prvi red bloka elemenata s d-orbitalama odgovara 3d orbitalama, iako se nalazi u 4. periodi, a prvi red elemenata s f-orbitalama odgovara 4f orbitali, unatoč činjenici da nalazi se u 6. razdoblju.

5. Naučite kratice za pisanje dugih elektroničkih konfiguracija. Atomi s desne strane periodnog sustava nazivaju se plemeniti plinovi. Ovi elementi su kemijski vrlo stabilni. Kako biste skratili proces pisanja dugačkih konfiguracija elektrona, jednostavno u uglate zagrade napišite kemijski simbol za najbliži plemeniti plin s manje elektrona od vašeg atoma, a zatim nastavite pisati elektroničku konfiguraciju sljedećih orbitalnih razina. Pogledaj ispod:

   • Da biste razumjeli ovaj koncept, bilo bi korisno napisati primjer konfiguracije. Napišimo konfiguraciju cinka (atomski broj 30) koristeći kraticu plemeniti plin. Kompletna konfiguracija cinka izgleda ovako: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 . Međutim, vidimo da je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 elektronska konfiguracija argona, plemenitog plina. Jednostavno zamijenite dio elektroničke konfiguracije cinka kemijskim simbolom za argon u uglatim zagradama (.)
   • Dakle, elektronička konfiguracija cinka, napisana u skraćenom obliku, je: 4s 2 3d 10 .
   • Imajte na umu da ako pišete elektroničku konfiguraciju plemenitog plina, recimo argona, ne možete pisati! Ispred ovog elementa treba koristiti kraticu plemeniti plin; za argon to će biti neon ().

   Korištenje ADOMAH periodnog sustava

   1. Ovladajte periodnim sustavom ADOMAH. Ova metoda snimanja elektroničke konfiguracije ne zahtijeva memoriranje, ali zahtijeva redizajnirani periodni sustav, jer u tradicionalnom periodnom sustavu, počevši od četvrte periode, broj periode ne odgovara elektronska ljuska. Pronađite ADOMAH periodni sustav, posebnu vrstu periodnog sustava koji je dizajnirao znanstvenik Valery Zimmerman. Lako ga je pronaći kratkom internetskom pretragom.

      • U ADOMAH periodnom sustavu vodoravni redovi predstavljaju skupine elemenata kao što su halogeni, plemeniti plinovi, alkalijski metali, zemnoalkalijski metali itd. Vertikalni stupci odgovaraju elektroničkim razinama, a takozvane "kaskade" (dijagonalne linije koje povezuju blokovi s,p,d i f) odgovaraju razdobljima.
      • Helij se premješta u vodik, budući da oba ova elementa karakterizira 1s orbitala. Blokovi razdoblja (s, p, d i f) prikazani su na desnoj strani, a brojevi razina dani su na dnu. Elementi su predstavljeni u okvirima označenim brojevima od 1 do 120. Ovi brojevi su uobičajeni atomski brojevi koji predstavljaju ukupno elektrona u neutralnom atomu.

   2. Pronađite svoj atom u tablici ADOMAH. Da biste zapisali elektroničku konfiguraciju elementa, pronađite njegov simbol u periodnom sustavu ADOMAH i prekrižite sve elemente s višim atomskim brojem. Na primjer, ako trebate zapisati elektroničku konfiguraciju erbija (68), prekrižite sve elemente od 69 do 120.

      • Obratite pozornost na brojeve od 1 do 8 u podnožju tablice. Ovo su brojevi elektroničkih razina ili brojevi stupaca. Zanemarite stupce koji sadrže samo prekrižene stavke. Za erbij ostaju stupci s brojevima 1,2,3,4,5 i 6.

   3. Prebrojite orbitalne podrazine do svog elementa. Gledajući simbole blokova prikazane desno od tablice (s, p, d i f) i brojeve stupaca prikazane na dnu, zanemarite dijagonalne linije između blokova i razdvojite stupce u blok-stupce, navodeći ih u poredak odozdo prema gore. I opet, zanemarite blokove u kojima su svi elementi prekriženi. Napišite blokove stupaca počevši od broja stupca iza kojeg slijedi simbol bloka, ovako: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (za erbij).

      • Imajte na umu: gornja elektronička konfiguracija Er napisana je uzlaznim redoslijedom broja elektroničke podrazine. Može se napisati i redoslijedom kojim su popunjene orbitale. Da biste to učinili, slijedite kaskade odozdo prema gore, a ne stupce, kada pišete blokove stupaca: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 12 .

   4. Prebrojite elektrone za svaku elektronsku podrazinu. Prebrojite elemente u svakom bloku stupca koji nisu prekriženi pripajanjem jednog elektrona iz svakog elementa i napišite njihov broj pored simbola bloka za svaki blok stupca na sljedeći način: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 12 5s 2 5p 6 6s 2 . U našem primjeru, ovo je elektronička konfiguracija erbija.

   5. Vodite računa o neispravnim elektroničkim konfiguracijama. Postoji osamnaest tipičnih iznimaka povezanih s elektroničkim konfiguracijama atoma u najnižem energetskom stanju, koje se također naziva osnovno energetsko stanje. Ne poštuju opće pravilo samo u posljednja dva ili tri mjesta koja zauzimaju elektroni. U ovom slučaju, stvarna elektronička konfiguracija pretpostavlja da su elektroni u stanju niže energije u usporedbi sa standardnom konfiguracijom atoma. Atomi izuzetaka uključuju:

      • Kr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Nb(..., 4d4, 5s1); Mo(..., 4d5, 5s1); Ru(..., 4d7, 5s1); Rh(..., 4d8, 5s1); Pd(..., 4d10, 5s0); Ag(..., 4d10, 5s1); La(..., 5d1, 6s2); Ce(..., 4f1, 5d1, 6s2); Gd(..., 4f7, 5d1, 6s2); Au(..., 5d10, 6s1); AC(..., 6d1, 7s2); Th(..., 6d2, 7s2); Godišnje(..., 5f2, 6d1, 7s2); U(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) i cm(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Da biste pronašli atomski broj atoma kada je napisan u elektroničkom obliku, jednostavno zbrojite sve brojeve koji slijede iza slova (s, p, d i f). Ovo funkcionira samo za neutralne atome, ako imate posla s ionom neće raditi - morat ćete dodati ili oduzeti broj dodatnih ili izgubljenih elektrona.
   • Broj iza slova je superskript, nemojte pogriješiti u kontroli.
   • "Stabilnost napola popunjene" podrazine ne postoji. Ovo je pojednostavljenje. Svaka stabilnost koja se odnosi na "napola popunjene" podrazine je zbog činjenice da je svaka orbitala zauzeta jednim elektronom, tako da je odbijanje između elektrona minimalizirano.
   • Svaki atom teži stabilnom stanju, a najstabilnije konfiguracije imaju ispunjene podrazine s i p (s2 i p6). Plemeniti plinovi imaju ovu konfiguraciju, pa rijetko reagiraju i nalaze se desno u periodnom sustavu. Stoga, ako konfiguracija završava na 3p 4, tada su joj potrebna dva elektrona da bi dosegla stabilno stanje (potrebno je više energije da se izgubi šest, uključujući elektrone na s-razini, pa je lakše izgubiti četiri). A ako konfiguracija završava na 4d 3 , tada treba izgubiti tri elektrona da bi dosegla stabilno stanje. Osim toga, polupopunjene podrazine (s1, p3, d5..) su stabilnije od npr. p4 ili p2; međutim, s2 i p6 će biti još stabilniji.
   • Kada imate posla s ionom, to znači da broj protona nije isti kao broj elektrona. Naboj atoma u ovom slučaju bit će prikazan u gornjem desnom kutu (obično). kemijski simbol. Stoga atom antimona s nabojem +2 ima elektronsku konfiguraciju 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Imajte na umu da se 5p 3 promijenilo u 5p 1 . Budite oprezni kada konfiguracija neutralnog atoma završava na podrazinama koje nisu s i p. Kada uzimate elektrone, možete ih uzeti samo iz valentnih orbitala (s i p orbitala). Stoga, ako konfiguracija završi s 4s 2 3d 7 i atom dobije +2 naboj, tada će konfiguracija završiti s 4s 0 3d 7 . Imajte na umu da 3d 7 ne promjene, umjesto toga gube se elektroni s-orbitale.
   • Postoje uvjeti kada je elektron prisiljen "prijeći na višu energetsku razinu". Kada podrazini nedostaje jedan elektron da bude polovična ili puna, uzmite jedan elektron s najbliže s ili p podrazine i premjestite ga na podrazinu kojoj je potreban elektron.
   • Postoje dvije opcije za pisanje elektroničke konfiguracije. Mogu se napisati uzlaznim redoslijedom brojeva energetskih razina ili redoslijedom popunjenosti elektronskih orbitala, kao što je prikazano gore za erbij.
   • Također možete napisati elektroničku konfiguraciju elementa tako da zapišete samo konfiguraciju valencije, koja je zadnja s i p podrazina. Dakle, valentna konfiguracija antimona će biti 5s 2 5p 3 .
   • Ioni nisu isti. S njima je puno teže. Preskočite dvije razine i slijedite isti obrazac ovisno o tome gdje ste počeli i koliki je broj elektrona.