Salutare dragi copii si parinti! Uneori, știrile de televiziune arată povești nu prea plăcute despre cutremure care au avut loc în lume. De obicei, imaginea de pe ecranul televizorului lovește prin caracterul său terifiant: case distruse, lacrimi de oameni, amărăciune de pierdere. De ce este Mama Natura atât de jignită de noi și este posibil să previi ceva dacă știi de ce are loc un cutremur? Să încercăm să ne dăm seama.

Aceste informații vă vor ajuta în pregătirea proiectului muncă de cercetare dedicat acestui fenomen natural teribil și periculos.

Planul lecției:

Ce este un cutremur?

Descrie pe scurt un fenomen natural, atunci un cutremur este cutremur și mișcarea suprafeței Pământului. Aceste fluctuații sunt de natură distructivă și apar brusc, fără prea mult avertisment.

Un dezastru natural poate avea loc în orice țară și în orice moment al anului, geografia sa este largă. În procesul unui cutremur, scoarța terestră este ruptă, iar unele dintre secțiunile sale sunt deplasate, ceea ce duce adesea la distrugerea orașelor și, uneori, chiar și civilizații întregi sunt șterse de pe Pământ.

În fiecare an, în lume au loc sute de mii de cutremure, doar multe dintre ele trec neobservate de oamenii obișnuiți. Acestea sunt fixate doar de specialiști cu ajutorul unor echipamente speciale. Doar cele mai puternice șocuri și schimbări suprafața pământului lasa o amprenta asupra oamenilor.

Nimeni nu a văzut cutremure care au loc pe fundul oceanelor, deoarece acțiunea lor este stinsă de apă. Dacă șocurile oceanului sunt prea puternice, ele dau naștere unor valuri uriașe care spăla totul în calea lor.

Cauzele naturale ale cutremurelor

Tremuraturile pot apărea la inițiativa naturii, fără intervenția omului.

Miscarea tectonica

Acest lucru se datorează așa-numitelor schimbări tectonice undeva adânc Scoarta terestra. Suprafaţă globul nu atât de nemișcat pe cât ni se pare la prima vedere, cum ar fi, de exemplu, blatul mesei. Este format din plăci litosferice care se mișcă lent, dar constant, cu o rată de cel mult 7 centimetri pe an.

Această mișcare se explică prin faptul că magma vâscoasă fierbe în intestinele planetei Pământ, iar plăcile plutesc pe ea, precum sloturile de gheață de-a lungul unui râu în timpul unei derivări de gheață. Acolo unde plăcile se ating, suprafețele lor se deformează. Ați văzut consecințele acestui lucru cu ochii tăi. Da, nu fi surprins! Nu ai văzut niciodată munți?

Dar când doi sau mai mulți plăci litosferice se freacă unul de celălalt și nu se pot pune de acord și împarte spațiul în niciun fel, se agață și se ceartă, mișcarea lor este suspendată. Se pot certa atât de puternic între ei încât, apăsând unul împotriva celuilalt cu o energie puternică, duc la o undă de șoc, umflându-se și spargând suprafața.

Aceste momente sunt începutul cutremurului. O astfel de ceartă litosferică își poate răspândi forța pe sute și mii de kilometri, provocând vibrații ale suprafeței pământului.

Pentru ce este impulsul miscarea tectonica? Oamenii de știință au găsit mai multe explicații pentru acest fenomen. Starea suprafeței Pământului este afectată de cosmosul pe care nu l-am studiat prea bine și de o stea numită Soare, care aduce furtuni magneticeși erupții solare strălucitoare.

Vinovata de cutremure poate fi Luna, sau mai bine zis, schimbarile care au loc pe suprafata lunara. Experții au observat că cele mai puternice cutremure au loc noaptea, în timpul lunii pline.

Impactul vulcanilor, alunecărilor de teren și apei

Pe lângă schimbările tectonice, care aduc cele mai devastatoare daune, oamenii de știință văd o altă cauză a cutremurului în vulcani, alunecări de teren și prăbușiri.

Primele sunt teribile pentru supratensiune din cauza concentrației de gaz vulcanic și lavă în intestine, drept urmare în timpul erupției apar unde seismice, care se simt pe Pământ.

Cele doua sunt periculoase unda de soc din adunarea unei mase grele stânci până la suprafața pământului.

Există și cutremure de eșec cu impact mic, când apa subterană erodează atât de mult anumite părți ale suprafeței încât secțiunile cad spre interior, provocând vibrații seismice.

Vina omului în producerea cutremurelor

Din păcate, nu numai mama natură poate provoca cutremure. O persoană cu propriile mâini creează o astfel de situație când planeta începe să se supăreze.

Desigur, puterea unor astfel de șocuri provocate de om (și anume, așa se numesc dezastrele, a căror sursă este o persoană) nu este mare, dar pot duce la fluctuații ale suprafeței pământului.

Cum se măsoară puterea cutremurelor?

Cât de puternice pot fi măsurate tremorurile cu instrumente speciale - seismografe.

Ele determină magnitudinea cutremurelor și alcătuiesc o scară, dintre care cea mai faimoasă se numește Richter.

O forță de 1 sau 2 puncte nu este observată de o persoană, dar fluctuațiile de 3 sau 4 puncte leagănă deja elementele interioare din jur - vasele încep să sune, lămpile de pe tavan se clătină. Când puterea șocurilor atinge 5 puncte, încep să apară fisuri pe pereții camerei și tencuiala se prăbușește, după 6-7 indicatori, nu numai pereții despărțitori ai camerei, ci și pereții de piatră ai clădirilor în sine sunt distruse.

Dacă seismografele fixează valori de 8-10 puncte, podurile, drumurile, casele nu rezistă atacului, apar fisuri la suprafața Pământului, conductele se sparg, șinele feroviare sunt deteriorate. Cele mai mari pagube sunt cauzate de cutremure cu cutremure de peste 10 puncte, care schimbă peisajul, șterg orașe întregi de pe suprafața Pământului, transformându-le în ruine, apar scufundări în pământ și pot apărea noi insule în mare.

Scara Richter poate fixa maxim 10 puncte, pentru șocuri mai puternice se folosește altul - Mercalli, care are 12 nivele. Mai există una - scara Medvedev-Sponheuer-Karnik, care a fost folosită anterior în Uniunea Sovietică. De asemenea, este proiectat pentru 12 divizii.

Cel mai adesea, cutremure au loc în centura Mediteranei, trecând prin Himalaya, Altai, Caucaz, precum și în centura Pacificului, afectând Japonia, Hawaii, Chile și chiar Antarctica.

Există, de asemenea, zone active din punct de vedere seismic pe teritoriul țării noastre - de exemplu, Chukotka, Primorye, Baikal și Kamchatka. Vecinii precum Kazahstan, Armenia și Kârgâzstan se confruntă adesea cu dezastre naturale.

În august 2016, un cutremur cu magnitudinea de 6,1 în Italia a luat viețile a zeci de oameni, mulți fiind dispăruți.

Potrivit oamenilor de știință, astăzi nu există o astfel de țară care să nu fie amenințată de cutremure. În sudul Europei, acestea sunt Portugalia, Spania, Grecia. În nordul Europei în Oceanul Atlantic există o creastă agitată care ajunge chiar până în Oceanul Arctic. Sub capitala noastră natală, după cum arată studiile, nu există o mișcare activă a plăcilor, dar experții spun că acesta nu este un motiv pentru ca moscoviții să se calmeze.

De asemenea, nu există niciun motiv de liniște printre locuitorii țării. soarele răsare. Japonia are peste 1.000 de cutremure pe an. Una dintre ele, care s-a petrecut pe 11 martie 2011, a fost la știri din întreaga lume. Veți găsi imagini șocante și detalii despre acest dezastru natural în videoclip.

Acum știți de ce are loc un astfel de dezastru natural precum un cutremur. Din păcate, chiar și cu informații despre pericolul iminent, o persoană nu reușește să prevină dezastrele naturale.

Ne vedem curând pe noi subiecte!

Evgenia Klimkovici.

În chimie și fizică, orbitalii atomici sunt o funcție numită orbital de undă care descrie proprietățile care sunt caracteristice pentru cel mult doi electroni dintr-o vecinătate sau un sistem de nuclee, ca într-o moleculă. Un orbital este adesea descris ca o regiune tridimensională în care există o șansă de 95% de a găsi un electron.

Orbitali și orbite

Pe măsură ce o planetă se mișcă în jurul Soarelui, ea urmărește o cale numită orbită. Intr-un mod similar un atom poate fi reprezentat ca electroni care circulă pe orbite în jurul nucleului. De fapt, lucrurile sunt diferite, iar electronii se află în regiuni ale spațiului cunoscute sub numele de orbitali atomici. Chimia se mulțumește cu un model simplificat al atomului pentru a calcula ecuația de undă Schrödinger și, în consecință, a determina stările posibile ale electronului.

Orbitele și orbitalii sună similar, dar au semnificații complet diferite. Este extrem de important să înțelegeți diferența dintre ele.

Imposibilitatea descrierii orbitelor

Pentru a trasa traiectoria a ceva, trebuie să știi exact unde este obiectul și să fii capabil să stabilești unde va fi într-un moment. Pentru un electron, acest lucru este imposibil.

Potrivit, nu se poate ști exact unde se află particula în acest moment și unde va fi mai târziu. (De fapt, principiul spune că este imposibil să se determine simultan și cu o precizie absolută impulsul și impulsul acestuia).

Prin urmare, este imposibil să construiți o orbită a electronului în jurul nucleului. Face asta problema mare? Nu. Dacă ceva nu este posibil, ar trebui să fie acceptat și ar trebui găsite modalități de ocolire.

Electron de hidrogen - orbital 1s

Să presupunem că există un atom de hidrogen și, la un anumit moment în timp, poziția unui electron este imprimată grafic. La scurt timp după aceea, procedura se repetă și observatorul constată că particula se află într-o nouă poziție. Cum a ajuns de la primul loc la al doilea nu se știe.

Dacă continuați să acționați în acest fel, atunci se va forma treptat un fel de hartă 3D a locurilor în care este probabil să se afle particula.

În acest caz, electronul poate fi localizat oriunde în spațiul sferic din jurul nucleului. Diagrama prezintă o secțiune transversală a acestui spațiu sferic.

95% din timp (sau orice alt procent, deoarece doar dimensiunea universului poate oferi o certitudine absolută) electronul se va afla într-o regiune a spațiului destul de ușor de definit, suficient de aproape de nucleu. O astfel de regiune se numește orbital. Orbitalii atomici sunt regiuni ale spațiului în care există un electron.

Ce caută acolo? Nu știm, nu putem ști și, prin urmare, pur și simplu ignorăm această problemă! Putem spune doar că dacă un electron se află pe o anumită orbită, atunci va avea o anumită energie.

Fiecare orbital are un nume.

Spațiul ocupat de electronul de hidrogen se numește orbital 1s. Unitatea de aici înseamnă că particula se află la nivelul de energie cel mai apropiat de nucleu. S spune despre forma orbitei. S-orbitalii sunt simetrici sferic în jurul nucleului - cel puțin ca o minge goală din material destul de dens, cu un nucleu în centru.

2s

Următorul orbital este 2s. Este similar cu 1s, cu excepția faptului că locația cea mai probabilă a electronului este mai departe de nucleu. Acesta este al doilea nivel de energie orbital.

Dacă te uiți cu atenție, vei observa că mai aproape de nucleu se află o altă regiune ceva mai mare. densitate mare electron („densitatea” este un alt mod de a se referi la probabilitatea ca această particulă să fie prezentă într-un anumit loc).

Electronii 2s (și 3s, 4s etc.) își petrec o parte din timp mult mai aproape de centrul atomului decât ne-am putea aștepta. Rezultatul este o scădere ușoară a energiei lor în orbitalii s. Cu cât electronii se apropie de nucleu, cu atât energia lor devine mai mică.

Orbitalii 3s-, 4s (și așa mai departe) sunt localizați din ce în ce mai departe de centrul atomului.

orbitalii p

Nu toți electronii locuiesc pe orbitalii (de fapt, foarte puțini dintre ei o au). Pe primul, singura locație disponibilă pentru ei este 1s, pe al doilea, se adaugă 2s și 2p.

Orbitalii de acest tip sunt mai degrabă ca 2 baloane identice, conectate între ele la miez. Diagrama prezintă o secțiune transversală a unei regiuni tridimensionale a spațiului. Din nou, orbital arată doar zona cu șanse de 95% de a găsi un singur electron.

Dacă ne imaginăm un plan orizontal care trece prin nucleu în așa fel încât o parte a orbitei să fie deasupra planului și cealaltă sub acesta, atunci există o probabilitate zero de a găsi un electron pe acest plan. Deci, cum ajunge o particulă dintr-o parte în alta dacă nu poate trece niciodată prin planul nucleului? Acest lucru se datorează naturii sale ondulate.

Spre deosebire de orbitalul s-, p-orbital are o anumită direcționalitate.

La orice nivel de energie, este posibil să existe trei orbitali p absolut echivalenti situati în unghi drept unul față de celălalt. Ele sunt notate în mod arbitrar prin simbolurile p x, p y și p z . Acest lucru este acceptat pentru comoditate - ceea ce se înțelege prin direcțiile X, Y sau Z se schimbă constant, deoarece atomul se mișcă aleatoriu în spațiu.

Orbitalii P de la al doilea nivel de energie se numesc 2p x, 2p y și 2p z. Există orbitali similari pe cei ulterioare - 3p x, 3p y, 3p z, 4p x, 4p y, 4p z și așa mai departe.

Toate nivelurile, cu excepția primului, au orbitali p. La niveluri mai înalte, „petalele” sunt mai alungite, cu locația cea mai probabilă a electronului la o distanță mai mare de nucleu.

orbitali d- și f

În plus față de orbitalii s și p, există alte două seturi de orbitali disponibile pentru electroni pentru mai mult de niveluri înalte energie. Pe al treilea, pot exista cinci orbitali d (cu forme și nume complexe), precum și orbitali 3s și 3p (3p x , 3p y , 3p z). Sunt 9 în total aici.

Pe al patrulea, împreună cu 4s și 4p și 4d, apar 7 orbitali f suplimentari - 16 în total, disponibili și la toate nivelurile de energie superioare.

Plasarea electronilor în orbitali

Un atom poate fi gândit ca o casă foarte elegantă (ca o piramidă inversată) cu un nucleu care locuiește la parter și diferite încăperi la etajele superioare ocupate de electroni:

• la primul etaj se afla doar 1 camera (1);
• pe a doua cameră sunt deja 4 (2s, 2p x, 2p y și 2p z);
• la etajul trei sunt 9 camere (una 3s, trei 3p și cinci orbitale 3d) și așa mai departe.

Dar camerele nu sunt foarte mari. Fiecare dintre ele poate conține doar 2 electroni.

O modalitate convenabilă de a arăta orbitalii atomici în care se află aceste particule este de a desena „celule cuantice”.

celule cuantice

Orbitii atomici pot fi reprezentați ca pătrate, cu electronii din ei reprezentați ca săgeți. Adesea, săgețile în sus și în jos sunt folosite pentru a arăta că aceste particule sunt diferite unele de altele.

Nevoia de electroni diferiți într-un atom este o consecință a teoriei cuantice. Dacă sunt pe orbite diferiți, este în regulă, dar dacă sunt pe aceeași orbită, atunci trebuie să existe o diferență subtilă între ele. Teoria cuanticaînzestrează particulele cu o proprietate numită „rotire” - aceasta este cea care denotă direcția săgeților.

Un orbital 1s cu doi electroni este prezentat ca un pătrat cu două săgeți îndreptate în sus și în jos, dar poate fi scris și mai rapid ca 1s 2 . Se citește „unul doi”, nu „unul la pătrat”. Numerele din aceste notații nu trebuie confundate. Primul este nivelul de energie, iar al doilea este numărul de particule pe orbital.

Hibridizare

În chimie, hibridizarea este conceptul de amestecare a orbitalilor atomici în noi orbitali hibrizi capabili să împerecheze electronii pentru a forma legături chimice. Hibridizarea Sp explică legături chimice compuși precum alchinele. În acest model, orbitalii atomici de carbon 2s și 2p se amestecă pentru a forma doi orbitali sp. Acetilena C 2 H 2 constă dintr-o încurcătură sp-sp a doi atomi de carbon cu formarea unei legături σ și a două legături π suplimentare.

Orbitalii atomici ai carbonului din hidrocarburile saturate au aceiași orbitali hibrizi sp 3, având forma unei gantere, dintre care o parte este mult mai mare decât cealaltă.

Hibridarea Sp 2 este similară cu cele precedente și se formează prin amestecarea unui orbital s și a doi p. De exemplu, într-o moleculă de etilenă, se formează trei sp 2 - și un p-orbital.

Orbitali atomici: principiu de umplere

Imaginează-ți tranzițiile de la un atom la altul în tabelul periodic elemente chimice, se poate stabili structura electronică a următorului atom prin plasarea unei particule suplimentare în următorul orbital disponibil.

Electronii, înainte de a umple nivelurile superioare de energie, le ocupă pe cele inferioare situate mai aproape de nucleu. Acolo unde există o alegere, ei umplu orbitalii individual.

Această ordine de completare este cunoscută sub numele de regula lui Hund. Se aplică numai atunci când orbitalii atomici au energii egale și, de asemenea, ajută la minimizarea repulsiei dintre electroni, ceea ce face atomul mai stabil.

Rețineți că orbitalul s are întotdeauna puțin mai puțină energie decât orbitalul p la același nivel de energie, astfel încât primul se umple întotdeauna înaintea celui din urmă.

Ceea ce este cu adevărat ciudat este poziția orbitalilor 3d. Ele sunt la un nivel mai mare decât 4s, și astfel orbitalii 4s se umplu mai întâi, urmați de toți orbitalii 3d și 4p.

Aceeași confuzie apare la niveluri mai înalte, cu mai multă împletire între ele. Prin urmare, de exemplu, orbitalii atomici 4f nu sunt umpluți până când toate locurile de pe 6s nu sunt ocupate.

Cunoașterea ordinii de umplere este esențială pentru înțelegerea modului de a descrie structurile electronice.

m numere cuantice.

Funcția de undă este calculată conform ecuației de undă Schrödinger în cadrul aproximării unui electron (metoda Hartree-Fock) ca funcție de undă a unui electron într-un câmp autonom creat de nucleul atomic cu toți ceilalți electroni ai atomului.

E. Schrodinger însuși a considerat un electron dintr-un atom ca un nor încărcat negativ, a cărui densitate este proporțională cu pătratul valorii funcției de undă în punctul corespunzător al atomului. În această formă, conceptul de nor de electroni a fost perceput și în chimia teoretică.

Cu toate acestea, majoritatea fizicienilor nu împărtășeau convingerile lui E. Schrödinger – nu existau dovezi ale existenței unui electron ca „nor încărcat negativ”. Max Born a fundamentat interpretarea probabilistică a pătratului funcției de undă. În 1950, E. Schrödinger în articolul „Ce este particulă elementară? nevoit să fie de acord cu argumentele lui M. Born, care în 1954 a fost premiat Premiul Nobel la fizică cu formularea „Pentru cercetare fundamentalăîn mecanica cuantică, în special pentru interpretarea statistică a funcției de undă.”

Numerele cuantice și nomenclatura orbitală

Distribuția densității de probabilitate radială pentru orbitalii atomici pentru diverse nși l.

• Numărul cuantic principal n poate lua orice valori întregi pozitive, începând de la unu ( n= 1,2,3, … ∞) și determină energia totală a unui electron într-un orbital dat (nivel de energie):

Energie pentru n= ∞ corespunde energiei de ionizare cu un singur electron pentru nivelul de energie dat.

• Numărul cuantic orbital (numit și număr cuantic azimutal sau complementar) determină momentul unghiular al unui electron și poate lua valori întregi de la 0 la n - 1 (l = 0,1, …, n- unu). Momentul unghiular în acest caz este dat de relația

Se numesc orbitalii atomici desemnarea literei numărul lor orbital:

Denumirile de litere ale orbitalilor atomici provin din descrierea liniilor spectrale din spectrele atomice: s (ascuțit) este o serie ascuțită în spectre atomice, p (principal)- Acasă, d (difuz) - difuză, f (Fundamental) este fundamentală.

• Numărul cuantic magnetic m l determină proiecția momentului unghiular orbital pe direcție camp magneticși poate lua valori întregi de la - l inainte de l, inclusiv 0 ( m l = -l … 0 … l):

În literatură, orbitalii sunt notați printr-o combinație de numere cuantice, cu numărul cuantic principal notat cu un număr, numărul cuantic orbital cu litera corespunzătoare (vezi tabelul de mai jos) și numărul cuantic magnetic printr-o expresie în indice care arată proiecția orbitalul pe axele carteziene x, y, z, de exemplu 2p x, 3d xy, 4f z(x²-y²). Pentru orbitalii învelișului exterior al electronilor, adică în cazul descrierii electronilor de valență, numărul cuantic principal din înregistrarea orbitalului, de regulă, este omis.

Reprezentare geometrică

Reprezentarea geometrică a unui orbital atomic este o regiune a spațiului delimitată de o suprafață de densitate egală (suprafață de echidensitate) de probabilitate sau sarcină. Densitatea de probabilitate pe suprafața limită este aleasă în funcție de problema care se rezolvă, dar de obicei în așa fel încât probabilitatea de a găsi un electron într-o zonă limitată să fie în intervalul 0,9-0,99.

Deoarece energia unui electron este determinată de interacțiunea Coulomb și, în consecință, de distanța de la nucleu, numărul cuantic principal n stabilește dimensiunea orbitalului.

Forma și simetria orbitalului sunt date de numerele cuantice ale orbitalelor lși m: s-orbitalii sunt simetrici sferic, p, dși f-orbitalii au o forma mai complexa, determinata de partile unghiulare ale functiei de unda -functiile unghiulare. Funcții unghiulare Y lm (φ , θ) - funcții proprii ale operatorului moment unghiular pătrat L², în funcție de numerele cuantice lși m(vezi Funcții sferice), sunt complexe și descriu în coordonate sferice (φ, θ) dependența unghiulară a probabilității de a găsi un electron în câmpul central al unui atom. Combinația liniară a acestor funcții determină poziția orbitalilor în raport cu axele de coordonate carteziene.

Pentru combinațiile liniare Y lm se acceptă următoarea notație:

Valoarea numărului cuantic orbital	0	1	1	1	2	2	2	2	2
Valoarea numărului cuantic magnetic	0	0			0
Combinație liniară
Desemnare

Un factor suplimentar, luat uneori în considerare în reprezentarea geometrică, este semnul funcției de undă (faza). Acest factor este esențial pentru orbitalii cu un număr cuantic orbital l, diferit de zero, adică nu posedă simetrie sferică: semnul funcției de undă a „petalelor” lor situate pe părțile opuse ale planului nodal este opus. Semnul funcției de undă este luat în considerare în metoda orbitalelor moleculare MO LCAO (orbitalii moleculari ca o combinație liniară de orbitali atomici). Astăzi, știința cunoaște ecuațiile matematice care le descriu figuri geometrice, reprezentând orbitali (în funcție de coordonatele electronilor în timp). Acestea sunt ecuațiile vibratii armonice reflectând rotația particulelor în toate gradele de libertate disponibile - rotație orbitală, spin,... Hibridarea orbitalilor este reprezentata ca interferenta oscilatiilor.

Umplerea orbitalilor cu electroni și configurația electronică a atomului

Fiecare orbital nu poate avea mai mult de doi electroni, diferind prin valoarea numărului cuantic de spin s(înapoi). Această interdicție este determinată de principiul Pauli. Ordinea în care electronii umplu orbitalii de același nivel (orbitalii cu aceeași valoare a numărului cuantic principal n) este determinată de regula Klechkovsky, ordinea în care electronii umplu orbitalii din același subnivel (orbitalii cu aceleași valori ale numărului cuantic principal nși numărul cuantic orbital l) este determinată de Regula lui Hund.

O scurtă înregistrare a distribuției electronilor într-un atom pe diferite învelișuri de electroni ale atomului, ținând cont de numerele lor cuantice principale și orbitale nși l numit

Electronul are o natură dublă: în diferite experimente, poate prezenta proprietățile unei particule și ale unei unde. Proprietățile unui electron ca particulă: masa, sarcina; proprietățile valurilor- în caracteristicile mișcării, interferenței și difracției.

Mișcarea unui electron respectă legile mecanica cuantică .

Principalele caracteristici care determină mișcarea unui electron în jurul nucleului: caracteristicile energetice și spațiale ale orbitalului corespunzător.

Când interacționați (suprapunere) orbitali atomici(AO ) aparținând la doi sau mai mulți atomi se formează orbitali moleculari(LU).

Orbitii moleculari sunt umpluți cu electroni socializați și efectuează legătură covalentă.

Înainte de formarea orbitalilor moleculari, hibridizarea orbitalilor atomici ai unui atom.

Hibridare - modificarea formei unor orbitali în timpul formării legătură covalentă pentru o acoperire mai eficientă. Se formează aceiași hibrizi SA care sunt implicați în educație MO, suprapunând orbitalii atomici ai altor atomi. Hibridizarea este posibilă numai pentru atomii care formează legături chimice, dar nu pentru atomii liberi.

hidrocarburi

Întrebări principale:

1. Hidrocarburi. Clasificare. Nomenclatură.
2. Structura. Proprietăți.
3. Utilizarea hidrocarburilor.

hidrocarburi- Clasa compusi organici care sunt formate din două elemente: carbon și hidrogen.

Alegeți izomeri și omologi:

Nume alcani:

____________________________________________

__________________________________________

Ä reacție de nitrare (Reacția lui Konovalov, 1889) este reacția de substituție a hidrogenului cu o grupare nitro.

Termeni: 13% HNO 3, t \u003d 130 - 140 0 C, P \u003d 15 - 10 5 Pa. La scară industrială, nitrarea alcanilor se realizează în fază gazoasă la 150 - 170 0 C cu oxid azotic (IV) sau vapori de acid azotic.

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

nitrometan

@ Rezolva sarcini:

1. Compoziția alcanilor reflectă formula generală:

a) C n H 2 n +2; b) CnH2n-2; c) CnH2n; d) CnH2n-6.

2. Cu ce ​​reactivi pot interacționa alcanii:

A) Br2 (soluție); b) Br2, t0; în) H2S04; G) HN03 (diluat), t0; d) KMnO4; e) CON?

Raspunsuri: 1) reactivi a, b, d, e; 2) reactivi b, c, e;

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

1. Stabiliți o corespondență între tipul de reacție și schema (ecuația) reacției:

1. Precizați substanța care se formează în timpul clorării complete a metanului:

a) triclormetan; b) tetraclorura de carbon; c) diclormetan; d) tetracloretan.

1. Precizați cel mai probabil produs de monobromurare a 2,2,3-trimetilbutanului:

a) 2-brom-2,3,3-trimetilbutan; b) 1-brom-2,2,3-trimetilbutan;

c) 1-brom-2,3,3-trimetilbutan; d) 2-brom-2,2,3-trimetilbutan.

Scrieți o ecuație pentru reacție.

Reacția Wurtz – acţiunea sodiului metalic asupra derivaţilor halogenaţi ai hidrocarburilor. Când doi derivați diferiți de halogen reacționează, se formează un amestec de hidrocarburi, care poate fi separat prin distilare.

CH3I + 2 Na + CH3I → C2H6 + 2 NaI

@ Rezolva sarcini:

1. Precizați numele hidrocarburii care se formează atunci când brometanul este încălzit cu sodiu metalic:

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

Scrieți o ecuație pentru reacție.

1. Ce hidrocarburi se formează prin acțiunea sodiului metalic asupra unui amestec:

a) iodmetan şi 1-brom-2-metilpropan; b) 2-bromopropan şi 2-bromobutan?

Cicloalcani

1. Pentru cicluri mici (C 3 - C 4) sunt caracteristice reacții de adiție hidrogen, halogeni și halogenuri de hidrogen. Reacțiile sunt însoțite de deschiderea ciclului.

2. Pentru alte cicluri (de la 5 și mai sus) sunt caracteristice reacții de substituție.

Hidrocarburi nesaturate (nesaturat):

Alchene (olefine, hidrocarburi nesaturate cu duble legătură, hidrocarburi etilenice): Structura: Hibridarea sp 2, plasarea plană a orbitalilor (pătrat plat). Reacții: adiție (hidrogenare, halogenare, hidrohalogenare, polimerizare), substituție (nu tipică), oxidare (combustie, KMnO 4), descompunere (fără acces la oxigen).

@ Rezolva sarcini:

1. Care este hibridizarea atomilor de carbon într-o moleculă de alchenă:

a) 1 și 4 - sp 2, 2 și 3 - sp 3; b) 1 şi 4 - sp 3, 2 şi 3 - sp 2;

c) 1 şi 4 - sp 3, 2 şi 3 - sp; d) 1 și 4 - nehibridați, 2 și 3 - sp2.

2. Numiți alchena:

1. Scrieți ecuații de reacție folosind exemplul butenului-1, numiți produsele obținute.

4. În schema de transformare de mai jos, în reacție se formează etilena:

a) 1 și 2; b) 1 și 3; c) 2 și 3;

d) etilena nu se formează în nicio reacție.

1. Care reacție contravine regulii lui Markovnikov:

a) CH 3 - CH \u003d CH 2 + HBr →; b) CH3 - CH \u003d CH2 + H2O →;;

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

þ Diene cu legături conjugate:hidratare Se formează 1,3-butadienă - 2-butenă (adăugare 1,4):

þ hidrogenare 1,3-butadienă în prezența unui catalizator Ni-butan:

þ halogenare 1,3-butadienă - 1,4-adiție (1,4 - dibrom-2-butenă):

þ polimerizare diene:

Polyena(hidrocarburile nesaturate cu multe legături duble) sunt hidrocarburi ale căror molecule conțin cel puțin trei legături duble.

Obținerea dienelor:

Ø Acțiunea unei soluții alcoolice de alcali:

Ø Metoda Lebedev (sinteza divinilului):

Ø deshidratarea glicolilor (alcandioli):

Alchine (hidrocarburi acetilenice, hidrocarburi cu o legătură triplă): Structura: hibridizarea sp, plasarea liniară a orbitalilor. Reacții: adiție (hidrogenare, halogenare, hidrohalogenare, polimerizare), substituție (formare de săruri), oxidare (combustie, KMnO 4), descompunere (fără acces la oxigen).	5-metilhexină-2 1-Pentina 3-metilbutin-1
	1. Ce hidrocarburi corespund formula generala CnH2n-2: a) acetilenă, dienă; b) etilenă, dienă; c) cicloalcani, alchene; d) acetilenă, aromatică? 2. O legătură triplă este o combinație de: a) trei legături σ; b) o legătură σ și două legături π; c) două legături σ și o legătură π; d) trei legături π. 3. Compuneți formula 3-metilpentinei -3.
eu. Reacții de adaos
v hidrogenare are loc prin etapa de formare a alchenelor:
v Adăugarea de halogeni se întâmplă mai rău decât în ​​alchene: alchinele se decolorează apa cu brom (reacție calitativă).
v Adăugarea de halogenuri de hidrogen:
Se determină produsele de adiție la alchinele nesimetrice Regula lui Markovnikov:
v Accesarea apei (hidratare)- reacția lui M.G. Kucherov, 1881.
Pentru omologii acetilenei, produsul adăugării apei este o cetonă:
III. Formarea de sare ( proprietăți acide) - reacţii de substituţie
ð Interacţiune metale active : Acetilidele sunt folosite pentru sinteza omologilor.
ð Interacțiunea alchinelor cu soluții de amoniac de oxid de argint sau clorură de cupru (I).:
Reacția calitativă la legătura triplă finală - formarea unui precipitat alb-cenușiu de acetileniră de argint sau roșu-brun - acetileniră de cupru (I):	HC ≡ CH + СuCI → СuC ≡ ССu ↓ + 2HCI Reacția nu are loc
IV. Reacții de oxidare
Ÿ oxidare ușoară– decolorare soluție apoasă permanganat de potasiu ( o reacție calitativă la o legătură multiplă):	Când acetilena interacționează cu o soluție diluată de KMnO 4 (temperatura camerei) - acid oxalic.

Configuratie electronica un atom este o reprezentare numerică a orbitalilor săi de electroni. Orbitii electronilor sunt zone diverse forme situat în jur nucleul atomic, în care este matematic probabil să se găsească un electron. Configurația electronică ajută la a spune rapid și ușor cititorului câți orbitali de electroni are un atom, precum și la determinarea numărului de electroni din fiecare orbital. După ce ați citit acest articol, veți stăpâni metoda de compilare a configurațiilor electronice.

Pași

Distribuția electronilor folosind sistemul periodic al lui D. I. Mendeleev

Găsi numar atomic atomul tău. Fiecare atom are asociat un anumit număr de electroni. Găsiți simbolul atomului dvs. în tabelul periodic. Un număr atomic este un număr întreg număr pozitiv, începând de la 1 (pentru hidrogen) și crescând cu câte unul pentru fiecare atom ulterior. Numărul atomic este numărul de protoni dintr-un atom și, prin urmare, este și numărul de electroni dintr-un atom cu sarcină zero.

Determinați sarcina unui atom. Atomii neutri vor avea același număr de electroni ca în tabelul periodic. Cu toate acestea, atomii încărcați vor avea mai mulți sau mai puțini electroni, în funcție de mărimea sarcinii lor. Dacă lucrați cu un atom încărcat, adăugați sau scădeți electroni după cum urmează: adăugați un electron pentru fiecare sarcină negativă și scădeți unul pentru fiecare sarcină pozitivă.

• De exemplu, un atom de sodiu cu o sarcină de -1 va avea un electron în plus în plus la numărul său atomic de bază de 11. Cu alte cuvinte, un atom va avea 12 electroni în total.
• Dacă vorbim despre un atom de sodiu cu o sarcină de +1, un electron trebuie scăzut din numărul atomic de bază 11. Deci atomul va avea 10 electroni.

1. Memorați lista de bază a orbitalilor. Pe măsură ce numărul de electroni crește într-un atom, aceștia umplu diferitele subniveluri ale învelișului de electroni a atomului conform unei anumite secvențe. Fiecare subnivel al învelișului de electroni, atunci când este umplut, conține număr par electronii. Există următoarele subniveluri:

   Înțelegeți înregistrarea configurației electronice. Configurațiile electronice sunt scrise pentru a reflecta în mod clar numărul de electroni din fiecare orbital. Orbitalii sunt scrisi secvenţial, cu numărul de atomi din fiecare orbital scris ca superscript în dreapta numelui orbitalului. Configurația electronică finalizată are forma unei secvențe de denumiri de subnivel și superscripte.

   • Iată, de exemplu, cea mai simplă configurație electronică: 1s 2 2s 2 2p 6 . Această configurație arată că există doi electroni în subnivelul 1s, doi electroni în subnivelul 2s și șase electroni în subnivelul 2p. 2 + 2 + 6 = 10 electroni în total. Aceasta este configurația electronică a atomului de neon neutru (numărul atomic de neon este 10).

2. Amintiți-vă ordinea orbitalilor. Rețineți că orbitalii electronilor sunt numerotați în ordinea crescătoare a numărului învelișului de electroni, dar aranjați în ordine ascendentă a energiei. De exemplu, un orbital 4s 2 plin are mai puțină energie (sau mai puțină mobilitate) decât un 3d 10 parțial umplut sau umplut, deci orbitalul 4s este scris primul. Odată ce cunoașteți ordinea orbitalilor, îi puteți completa cu ușurință în funcție de numărul de electroni din atom. Ordinea în care sunt umpluți orbitalii este următoarea: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p.

   • Configurația electronică a unui atom în care toți orbitalii sunt umpluți va avea următoarea formă: 10 7p 6
   • Rețineți că notația de mai sus, când toate orbitele sunt umplute, este configurația electronică a elementului Uuo (ununoctium) 118, cel mai mare atom numerotat din Tabelul Periodic. Prin urmare, această configurație electronică conține toate subnivelurile electronice cunoscute în prezent ale unui atom încărcat neutru.

3. Completați orbitalii în funcție de numărul de electroni din atomul dvs. De exemplu, dacă vrem să notăm configurația electronică a unui atom de calciu neutru, trebuie să începem prin a căuta numărul său atomic în tabelul periodic. Numărul său atomic este 20, așa că vom scrie configurația unui atom cu 20 de electroni în ordinea de mai sus.

   • Completați orbitalii în ordinea de mai sus până ajungeți la al douăzecilea electron. Primul orbital 1s va avea doi electroni, orbitalul 2s va avea și doi, orbitalul 2p va avea șase, orbitalul 3s va avea doi, orbitalul 3p va avea 6, iar orbitalul 4s va avea 2 (2 + 2 + 6 +2 +6 + 2 = 20 .) Cu alte cuvinte, configurația electronică a calciului are forma: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .
   • Rețineți că orbitalii sunt în ordinea crescătoare a energiei. De exemplu, când sunteți gata să treceți la al 4-lea nivel de energie, apoi notați mai întâi orbitalul 4s și apoi 3d. După al patrulea nivel de energie, treci la al cincilea, unde se repetă aceeași ordine. Acest lucru se întâmplă numai după al treilea nivel de energie.

4. Utilizați tabelul periodic ca indiciu vizual. Probabil ați observat deja că forma tabelului periodic corespunde ordinii subnivelurilor electronice în configurațiile electronice. De exemplu, atomii din a doua coloană din stânga se termină întotdeauna cu „s 2”, în timp ce atomii de pe marginea dreaptă a secțiunii subțiri din mijloc se termină întotdeauna cu „d 10”, și așa mai departe. Utilizați tabelul periodic ca ghid vizual pentru scrierea configurațiilor - deoarece ordinea în care adăugați la orbitali corespunde poziției dvs. în tabel. Vezi mai jos:

   • În special, cele două coloane din stânga conțin atomi ale căror configurații electronice se termină în orbitali s, blocul din dreapta al tabelului conține atomi ale căror configurații se termină în orbitali p, iar în partea de jos a atomilor se termină în orbitali f.
   • De exemplu, când notați configurația electronică a clorului, gândiți-vă astfel: „Acest atom este situat în al treilea rând (sau „perioada”) al tabelului periodic. De asemenea, este situat în a cincea grupă a blocului orbital p a tabelului periodic. Prin urmare, configurația sa electronică se va termina în... ..3p 5
   • Rețineți că elementele din regiunile orbitale d și f ale tabelului au niveluri de energie care nu corespund perioadei în care sunt situate. De exemplu, primul rând al unui bloc de elemente cu orbitali d corespunde orbitalilor 3d, deși este situat în a 4-a perioadă, iar primul rând de elemente cu orbitali f corespunde orbitalilor 4f, în ciuda faptului că acesta este situat în perioada a 6-a.

5. Aflați abrevierile pentru scrierea configurațiilor electronice lungi. Se numesc atomii din partea dreaptă a tabelului periodic gaze nobile. Aceste elemente sunt foarte stabile din punct de vedere chimic. Pentru a scurta procesul de scriere a configurațiilor electronice lungi, pur și simplu scrieți între paranteze drepte simbolul chimic pentru cel mai apropiat gaz nobil cu mai puțini electroni decât atomul dvs. și apoi continuați să scrieți configurația electronică a nivelurilor orbitale ulterioare. Vezi mai jos:

   • Pentru a înțelege acest concept, va fi util să scrieți un exemplu de configurare. Să scriem configurația zincului (numărul atomic 30) folosind abrevierea gazului nobil. Configurația completă a zincului arată astfel: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 . Totuși, vedem că 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 este configurația electronică a argonului, un gaz nobil. Pur și simplu înlocuiți partea de configurare electronică a zincului cu simbolul chimic pentru argon între paranteze drepte (.)
   • Deci, configurația electronică a zincului, scrisă în formă prescurtată, este: 4s 2 3d 10 .
   • Rețineți că, dacă scrieți configurația electronică a unui gaz nobil, să spunem argon, nu puteți scrie! Trebuie să folosiți prescurtarea gazului nobil în fața acestui element; pentru argon va fi neon ().

   Utilizarea tabelului periodic AOMAH

   1. Stăpânește tabelul periodic AOMAH. Această metodă de înregistrare a configurației electronice nu necesită memorare, însă necesită un tabel periodic reproiectat, deoarece în tabelul periodic tradițional, începând cu a patra perioadă, numărul perioadei nu corespunde învelișul de electroni. Găsiți tabelul periodic AOMAH, un tip special de tabel periodic conceput de omul de știință Valery Zimmerman. Este ușor de găsit cu o scurtă căutare pe internet.

      • În tabelul periodic AOMAH, rândurile orizontale reprezintă grupuri de elemente precum halogeni, gaze nobile, metale alcaline, metale alcalino-pământoase etc. Coloanele verticale corespund nivelurilor electronice, iar așa-numitele „cascade” (linii diagonale care leagă blocurile s,p,dși f) corespund perioadelor.
      • Heliul este mutat în hidrogen, deoarece ambele elemente sunt caracterizate de un orbital 1s. Blocurile perioadelor (s,p,d și f) sunt afișate în partea dreaptă, iar numerele de nivel sunt date în partea de jos. Elementele sunt reprezentate în casete numerotate de la 1 la 120. Aceste numere sunt numerele atomice obișnuite care reprezintă total electroni într-un atom neutru.

   2. Găsiți-vă atomul în tabelul AOMAH. Pentru a nota configurația electronică a unui element, găsiți simbolul acestuia în tabelul periodic ADOMAH și tăiați toate elementele cu un număr atomic mai mare. De exemplu, dacă trebuie să notați configurația electronică a erbiului (68), tăiați toate elementele de la 69 la 120.

      • Acordați atenție numerelor de la 1 la 8 de la baza tabelului. Acestea sunt numerele de nivel electronic sau numerele coloanei. Ignorați coloanele care conțin numai elemente tăiate. Pentru erbiu rămân coloanele cu numerele 1,2,3,4,5 și 6.

   3. Numără subnivelurile orbitale până la elementul tău. Privind simbolurile bloc afișate în dreapta tabelului (s, p, d și f) și numerele coloanelor afișate în partea de jos, ignorați liniile diagonale dintre blocuri și împărțiți coloanele în bloc-coloane, listându-le în comanda de jos in sus. Și din nou, ignorați blocurile în care toate elementele sunt tăiate. Scrieți blocurile de coloane începând de la numărul coloanei urmat de simbolul blocului, astfel: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 6s (pentru erbium).

      • Vă rugăm să rețineți: configurația electronică Er de mai sus este scrisă în ordinea crescătoare a numărului de subnivel electronic. Poate fi scris și în ordinea în care sunt umpluți orbitalii. Pentru a face acest lucru, urmați cascadele de jos în sus, nu coloane, când scrieți blocuri de coloane: 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. Numărați electronii pentru fiecare subnivel electronic. Numărați elementele din fiecare bloc de coloană care nu au fost tăiate prin atașarea unui electron de la fiecare element și scrieți numărul lor lângă simbolul bloc pentru fiecare bloc de coloană, după cum urmează: 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 . În exemplul nostru, aceasta este configurația electronică a erbiului.

   5. Fiți conștienți de configurațiile electronice incorecte. Există optsprezece excepții tipice legate de configurațiile electronice ale atomilor în starea cea mai scăzută de energie, numită și starea energiei fundamentale. Ei nu se supun regulii generale doar în ultimele două sau trei poziții ocupate de electroni. În acest caz, configurația electronică reală presupune că electronii sunt într-o stare de energie mai mică în comparație cu configurația standard a atomului. Atomii de excepție includ:

      • Cr(..., 3d5, 4s1); Cu(..., 3d10, 4s1); Nb(..., 4d4, 5s1); lu(..., 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); Pa(..., 5f2, 6d1, 7s2); U(..., 5f3, 6d1, 7s2); Np(..., 5f4, 6d1, 7s2) și cm(..., 5f7, 6d1, 7s2).
   • Pentru a găsi numărul atomic al unui atom atunci când este scris în formă electronică, pur și simplu adunați toate numerele care urmează literelor (s, p, d și f). Acest lucru funcționează doar pentru atomi neutri, dacă aveți de-a face cu un ion, atunci nimic nu va funcționa - va trebui să adăugați sau să scădeți numărul de electroni în plus sau pierduți.
   • Numărul care urmează după litere este un superscript, nu greșiți la test.
   • „Stabilitatea unui subnivel pe jumătate” nu există. Aceasta este o simplificare. Orice stabilitate care se referă la subnivelurile „pe jumătate pline” se datorează faptului că fiecare orbital este ocupat de un electron, astfel încât repulsia dintre electroni este redusă la minimum.
   • Fiecare atom tinde spre o stare stabilă, iar cele mai stabile configurații au subnivelurile umplute s și p (s2 și p6). Gazele nobile au această configurație, așa că reacționează rar și sunt situate în partea dreaptă a tabelului periodic. Prin urmare, dacă o configurație se termină în 3p 4 , atunci are nevoie de doi electroni pentru a ajunge la o stare stabilă (este nevoie de mai multă energie pentru a pierde șase, inclusiv electroni de nivel s, deci patru este mai ușor de pierdut). Și dacă configurația se termină în 4d 3 , atunci trebuie să piardă trei electroni pentru a ajunge la o stare stabilă. În plus, subnivelurile pe jumătate umplute (s1, p3, d5..) sunt mai stabile decât, de exemplu, p4 sau p2; totuși, s2 și p6 vor fi și mai stabile.
   • Când ai de-a face cu un ion, înseamnă că numărul de protoni nu este același cu numărul de electroni. Sarcina atomului în acest caz va fi afișată în dreapta sus (de obicei) a simbol chimic. Prin urmare, un atom de antimoniu cu o sarcină de +2 are configurația electronică 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 1 . Rețineți că 5p 3 s-a schimbat în 5p 1 . Aveți grijă când configurația unui atom neutru se termină la subniveluri altele decât s și p. Când luați electroni, îi puteți lua doar din orbitalii de valență (orbitalii s și p). Prin urmare, dacă configurația se termină cu 4s 2 3d 7 și atomul primește încărcare +2, atunci configurația se va termina cu 4s 0 3d 7 . Vă rugăm să rețineți că 3d 7 nu modificări, în schimb electronii orbitalului s se pierd.
   • Există condiții când un electron este forțat să „trece la un nivel de energie mai înalt”. Când unui subnivel îi lipsește un electron pentru a fi jumătate sau plin, luați un electron de la cel mai apropiat subnivel s sau p și mutați-l la subnivelul care are nevoie de un electron.
   • Există două opțiuni pentru scrierea unei configurații electronice. Ele pot fi scrise în ordinea crescătoare a numărului de niveluri de energie sau în ordinea în care sunt umpluți orbitalii electronilor, așa cum sa arătat mai sus pentru erbiu.
   • De asemenea, puteți scrie configurația electronică a unui element scriind doar configurația de valență, care este ultimul subnivel s și p. Astfel, configurația de valență a antimoniului va fi 5s 2 5p 3 .
   • Ionii nu sunt la fel. Cu ei e mult mai greu. Omite două niveluri și urmează același model, în funcție de unde ai început și de cât de mare este numărul de electroni.