Шубанова, Анастасия. Неорганична химия. За кандидат-студенти и ученици

АНАСТАСИЯ ШУБАНОВА
ОБЩА
И
НЕОРГАНИЧНА
ХИМИЯ
ЗА КАНДИДАТ-СТУДЕНТИ И УЧЕНИЦИ
СОФИЯ
2008

СЪДЪРЖАНИЕ
ПРЕДГОВОР...............................................................................:.....................5
С Т Р О Е Ж HA А ТО М А ..................................................................................7
Атомно ядро.........................................................................................................8
Електронна обвивка..........................................................................................15
П Е Р И О Д И Ч Е Н ЗА К О Н И П ЕРИ О Д И Ч Н А С И С Т ЕМ А
.........36
Класическа формулировка на периодичния закон и периодичната
система
......!.........................................................................................................36
Строеж на атома и периодичен закон и система на химичните
елементи.............................................................................................................. 40
Х И М И Ч Н И В Р Ъ З К И
.................................................................................53
Ковалентна химична връзка............................................................................ 54
Метална химична връзка..................................................................................81
Водородна връзка...............................................................................................83
Йонна химична връзка
.....................................................................................85
Валентност и степен на окисление
................ 88
Т Е РМ О Х И М И Я .......................................................................... 94
С К О Р О С Т HA ХИМ И ЧН А ТА Р Е А К Ц И Я .....................................103
Зависимост на скоростта на химичната реакция от концентрацията
на реагиращите вещества. Закон за действие на масите
........................106
Зависимост на скоростта на химичната реакция от температурата.
Активираща енергия . Енергетични диаграми
..........................................111
Други фактори, които влияят върху скоростта на химичната реакция.. 116
К А ТА ЛИ ЗА ............................................................:
......................................118
Х И М И Ч Н О РА В Н О В Е С И Е
..................................................................129
О К И С Л И Т Е Л Н О -Р Е Д У К Ц И О Н Н И П Р О Ц Е С И
.......................141
Същност на окислително-редукционните процеси
.................................141
Ред на относителната активност на металите. Място на водорода
в този ред
.................................. 149
Електролиза.......................................................................................................156
Корозията като редоксипроцес
.....................................................................161
Д И С П Е РС Н И С И С Т Е М И . РА ЗТ В О РИ
.................................... 164
Истински разтвори...........................................................................................166
Общи свойства на разтворите.......................................................................175

ЕЛЕКТРОЛИТНА ДИСОЦИАЦИЯ
................................................183
Основни положения на теорията за електролитната дисоциация........183
Слаби електролити
..........................................................................................194
Силни електролити..........................................................................................199
Киселини, основи и соли............................................................................... 201
Електролитна дисоциация на водата. Водороден показател (експо-
нент)....................................................................................................................209
Йонообменни реакции....................................................................................213
Хидролиза......................................................................................................... 219
КОЛОИДНО-ДИСПЕРСНИ СИСТЕМ И
.......................................233
ХИМ ИЧЕН ЕЛЕМ ЕНТ........................................................................... 247
Същност на понятието химичен елемент.
.................................................247
Прости вещества
.............................................................................................254
ВОДОРОДНИ СЪЕДИНЕНИЯ............................................................269
ОКСИДИ.........................................................................................................289
ХИДРОКСИДИ............................................................................................307
ОКСОКИСЕЛИНИ....................................................................................322
СОЛИ................................................................................................................337
ПРИЛОЖ ЕНИЯ.......................................................................................... 356

ПРЕДГОВОР
Предложената Обща и неорганична химия е предназначена за кан­
дидат-студенти и ученици от специализираните паралелки с разшире­
но изучаване на химия, както и за ученици с добри познания по химия.
Тематично учебното съдържание следва кандидатстудентския кон­
спект за висшите училища, структурирано в 17 теми. Всяка тема пред­
ставлява самостоятелно обособена методична единица. Тя отразява
обобщен учебен материал от действащото учебно съдържание на всич­
ки учебници за СОУ. To включва и информацията застъпена в допълне­
нията и задачите след уроците, както и лабораторните упражнения. Ha
места е допуснато и повишение на научното ниво. Това се налага от
"скритата" или непълна информация, отразена в учебниците, съобразе­
но е със специфичността на конкурсните изпити и конкурентноспособ-
ността на кандидат-студента.
Подробният анализ на всяко понятие допринася за изграждане на
взаимовръзките и формиране на логическата структура на понятийния
апарат, необходим за успешно решаване на задачи и тестове.
He на последно място научната информация е онагледена с табли­
ци, схеми, диаграми и конкретни примери, така че ученикът да вникне
в същността на проблема.
Почти всяка тема завършва с методически указания, обяснения или
допълнения, оформени в самостоятелен фрагмент "Внимание!".
C предложената методическа разработка, систематизирана и обоб­
щена информация, книгата доказа, че е интересна и полезна както за
учители, така и за всеки, който подготвя кандидат-студенти.
А вторът

За вас ученици, кандидат-студенти
и
учители
авторът предлага
ОРГАНИЧНА ХИМИЯ
ЗА КАНДИДАТ-СТУДЕНТИ И УЧЕНИЦИ
ТЕМИ
ЗАДАЧИ
П О
ОБЩА И НЕОРГАНИЧНА ХИМИЯ
60 ПОДРОБНО РЕШЕНИ ЗАДАЧИ
ЗА КАНДИДАТ-СТУДЕНТИ И УЧЕНИЦИ
ЛОГИЧЕСКИ ЗАДАЧИ
п о
ОРГАНИЧНА ХИМИЯ
ЗА КАНДИДАТ-СТУДЕНТИ И УЧЕНИЦИ
100 ЗАДАЧИ - 75 РЕШЕНИ
ТЕСТОВЕ
п о
НЕОРГАНИЧНА ХИМИЯ
ЗА КАНДИДАТ-СТУДЕНТИ И УЧЕНИЦИ
ТЕСТОВЕ
п о
ОРГАНИЧНА ХИМИЯ
ЗА КАНДИДАТ-СТУДЕНТИ И УЧЕНИЦИ

СТРО ЕЖ H A А ТО М А
Понятието атом идва от древногръцкото название "атомос", което оз­
начава неделим.
През втората половина на XIX век бяха открити и изучени катодните,
каналните, рьонтгеновите лъчи и естествената радиоактивност.
Опитите са извършени с електронеутрални частици - атоми и молеку­
ли, а са получени заредени частици. Това показва, че атомът е делим и из­
граден от противоположно заредени частици. Възниква проблемът за
строежа на атома.
Един от опитите за решаването на този проблем е направен от Ръдър-
форд. За целта той бомбардира тънка метална пластина (златно фолио) с
бързо летящи а-частици, които са заредени положително (фиг. 1).
Фиг. 1. Схема на опита на Ръдърфорд
Наблюдава следните три ефекта:
а) Една част от а-частиците преминават през металната пластина. Сле­
дователно по пътя си те не срещат концентриран отрицателен заряд, който
да ги неутрализира. He срещат и положителен заряд, който да ги отблъсне.
б) Друга част от а-частиците се отклоняват под някакъв ъгъл. Това по­
казва, че те преминават близо до положителен заряд.
в) Малък брой частици, средно 1 на 10 000, се връщат точно обратно.
По своя път те срещат положителен заряд, който ги отблъсква. Той заема
много малък обем.
Въз основа на резултатите от своя опит Ръдърфорд предлага планетар-
ния модел за строежа на атома. Според него атомът се състои от положи­
телно заредено ядро, около което се движат отрицателно заредени елек­
трони.
7

АТОМНО ЯДРО
I. Градивни частици на атомното ядро
Атомното ядро е изградено от нуклони - протони и неутрони. Te са ма­
териални частици, които се характеризират с маса и заряд. Физическите им
характеристики са нанесени в таблица 1.
Частица Символ
Маса в
покой, g
Относителна
маса
Условен
заряд
Абсолютен
заряд,C
протон
+
P
1,67. IO-241,00728 +1 1,6.10-19
неутрон п° 1,67.10-241,00866 0 0
Таблица 1.
От нея се вижда, че относителната маса на протона е единица и той е но­
сител на цял положителен заряд. Масата на неутрона е приблизително рав­
на на масата на протона, но той е електронеутрален.
II. Величини, които характеризират атомното ядро
1. Размери
От опита на Ръдърфорд се вижда, че атомното ядро има мното малки
размери. Впоследствие се доказва, че радиусът на атомното ядро е около
100000 пъти по-малък от радиуса на атома. Радиусът на атома е от порядъ­
ка на 10-8 с т , а на ядрото - 10-13 с т.
2. Плътност - р
Ядрото на атома се характеризира с исключителна плътност
(р ~ 8 tycm3). Тази величина изразява масата в единица обем. Тя показва, че
в ядрото на атома е съсредоточена почти цялата маса на атома. Масата
на електрона е нищожно малка и може да се пренебрегне.
3. Масово число - A ,
B сравнение с електрона протонът и неутронът са тежки частици.
Сборът от броя на протоните Z и броя на неутроните N е равен на
масовото число А.
A=Z+ N
Масовото число A е важна характеристика на атомното ядро. To е ха­
рактеристика и на самия атом.
8

4. Ядрен заряд
Атомното ядро се характеризира с положителен ядрен заряд. Той се
определя от протоните, които са положително заредени. Колкото по-голям
е броят на протоните в атомното ядро, толкова по-голям е ядреният заряд.
III. Химичен елемент. Изотопи. Изотоп
1. Определение на понятието химичен елемент
Атоми с еднакъв ядрен заряд съдържат еднакъв брой протони в ядрата
си и принадлежат на един химичен елемент. Следователно химичният
елемент е съвкупност от атоми с еднакъв брой протони в ядрата си.
Затова броят на протоните е съществен признак за дефиниране на понятие­
то химичен елемент.
2. Изотопи
Атоми, които съдържат в ядрата си равен брой протони, но разли­
чен брой неутрони се наричат изотопи на дадения химичен елемент.
Разновидността се дължи на различния брой неутрони в ядрата на атомите
им. Например химичният елемент водород има три разновидности (три
изотопа) - протий (П), деутерий (Д) и тритий (Т). Te имат по един протон в
атомното си ядро, но броят на неутрони-
Ip \ те е различен.
Zn0 J От тук следва, че изотопите на да-
ден химичен елемент имат различни ма­
сови числа. Например:
А(П) =1+0=1
А(Д) =1 + 1 = 2
A(T) =1+2 = 3
Изотопите на един химичен елемент имат еднакъв брой протони в
ядрата на атомите си (еднакъв ядрен заряд), еднакъв брой електрони в
електронната обвивка на атомите си, еднаква външна електронна конфигу­
рация и в повечето случай - еднакви химични свойства. Te се различават
по броя на неутроните в ядрата на атомите си и по масовото си число.
От изложеното до тук следва, че химичният елемент е смес от изото­
пи.
2. Изотоп
Една от разновидностите на химичния елемент се нарича изотоп, т.е.
изотопът е съвкупност от атоми, които съдържат в ядрата си равен
брой протони и равен брой неутрони. Масовото число е съществен
признак за всеки изотоп, защото атомите му имат еднакво масово число.
9

IV. Количествени характеристики на химичния елемент
1. Пореден номер Z на химичния елемент
Броят на протоните в атомното ядро определя поредния номер на
елемента в п