ТЕМИ ЗА ДЪРЖАВЕН ИЗПИТ/ДИ/ ПО ХИМИЯ 2024г.

ТЕМИ ЗА ДЪРЖАВЕН ИЗПИТ ПО ХИМИЯ
Строеж на атома
Предпоставки за развитието на съвременната теория за строежа на атома.
Откриване на атомите: Джон Далтон въвежда концепцията за атомите като неделими единици материя през 1803 г. Откриване на ядрото: 1909 г. Ърнест Ръдърфорд
Квантова механика: 20 век -квантовата теория за атомната структура - Нилс Бор, Вернер Хайзенберг и Ервин Шрьодингер. Откриване на нуклоните: През 1919 г. Джеймс Чадуик открива протоните и неутроните, които заедно съставляват ядрото.
Квантови числа и атомни орбитали
Главно квантово число (n): Главното квантово число е неотрицателно цяло число, което представлява енергийното ниво на електрона в атома. Колкото по-голямо е n, толкова по-високо е енергийното ниво и толкова по-далеч е електронът от ядрото.. Главното квантово (n)- отговарящо на номера на слоя, в който се намира електрона.
Орбитално квантово число (l): Орбиталното квантово число е цяло число, което варира от 0 до (n-1). То определя формата на атомната орбитала.. Орбитално квантово число (l) – отговарящо на подслоя, в който се намира електрона.
Магнитно квантово число (m_): Магнитното квантово число е цяло число, което варира от -l до +l. То определя ориентацията на атомната орбитала в пространството. Магнитното квантово число (m) – отговарящо на квантова клетка от подслоя, в която се намира електрона.
Спиново квантово число (_s): Спиновото квантово число е цяло число, което варира от -1/2 до +1/2. То определя спиновата ориентация на електрона в атомната орбитала. Спиновото квантово число (s) – отговарящо на спина, който има електрона, намиращ се в тази квантова клетка.
Частта от пространството, в която вероятността за намиране на електрони е най-голяма се нарича атомна орбитала. Атомните орбитали се определят от комбинацията от тези квантови числа.
Принципи и правила за изграждане на електронна обвивка на атома
Принцип на Паули-в един атом не може да има два електрона, .на които и четирите квантови числа да са еднакви т.е. – в една атомна система не може да има два електрона с 4еднакви квантови числа. На всяка АО – най-много 2 електрона с противоположни спинове.
Правило на Хунд-Еквивалентните атомни орбитали в даден подслой се запълват с електрони така, че да се получи максимална стойност на сумата от спиновите квантови числа.
Начини за изразяване на електронната конфигурация на атомите на химичните елементи.
Краткият запис на разпределението на електроните в атома по различните нива според тяхното главно и орбитално квантови числа n и l се нарича електронна конфигурация на атома. Електронна конфигурация: Електронната конфигурация е списък на електроните в атомните орбитали на атома, показан в реда на нарастващите енергийни нива (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 3d, 4s, 4p, 4d, 4f и т.н.). Например електронната конфигурация на въглерода (C) е 1s² 2s² 2p².
Основно и възбудено състояние на атома.
Основното състояние на атома е неговото най-нискоенергийно състояние, с минималния брой електрони в своите най-външни обвивки.
Възбуденото състояние на атома, от друга страна, е по-високоенергийно състояние, което възниква, когато един или повече електрони се издигнат до по-високи енергийни нива.
Съвременни теории за строежа на атома.
Квантово-механичен модел на атома: Този модел, който се основава на уравнението на Шрьодингер, предоставя най-изчерпателното описание на структурата на атома в рамките на квантовата механика.
Атомно ядро-
Атомното ядро е изградено от нуклони - протони и неутрони. Te са материални частици, които се характеризират с маса и заряд.
Химичен елемент, масово число, изотопи, изобари и изотони.
Масово число - A A = Z + N Масовото число A е важна характеристика на атомното ядро. Химичен елемент -Атоми с еднакъв ядрен заряд съдържат еднакъв брой протони в ядрата си и принадлежат на един химичен елемент.
Изотопи -Атоми, които съдържат в ядрата си равен брой протони, но различен брой неутрони се наричат изотопи на дадения химичен елемент.
Изобари- Изобарите са атоми или йони с еднакъв брой протони, но различни количества неутрони.
Изотоните са атоми или йони с еднакъв брой неутрони, но различни количества протони.
Периодична система
Периодична система на химичните елементи–структура на периодичната система- е таблично представяне на химичните елементи, подредени по техния атомен номер (брой протони), електронна конфигурация и повтарящи се химични свойства.
Периодичната система се състои от периоди и групи. Периодите са хоризонтални редове от елементи, които започват от горния ляв ъгъл и продължават надясно, докато се напълнят всички елементи. Групите са вертикални колони от елементи. Има 18 групи в периодичната система, като всяка група съдържа елементи с подобни химични свойства. Първите две групи (1A и 2A) са алкални метали, а последната група (18A ) са благородни газове. Останалите групи се наричат преходни метали.
Класическа и съвременна формулировка на периодичния закон
Класическата формулировка на периодичния закон се основава на следните наблюдения на Менделеев:
-Елементите, които имат еднакъв брой протони в техните атомни ядра, показват сходни химични свойства.
-Свойствата на елементите периодично се променят, докато се движите от един елемент към друг.
-Някои свойства на елементите зависят само от техния атомен номер, а не от атомната маса.
Съвременна формулировка на периодичния закон
Едва в началото на XX век станало ясно, че за подреждането на елементите в естествения ред най-важен е броят на протоните р+ в атомните им ядра, а не относителната им атомна маса. Този брой съвпада с поредния номер на елемента в естествения ред и се нарича още атомен номер. Това наложило нова, съвременна формулировка на периодичния закон.
През 1913 г. Хенри Мозли установява, че най-важната характеристика на химичните елементи е не тяхната атомна маса, а броят на протоните в атомните им ядра.
Свойствата на химичните елементи и техните съединения са в периодична зависимост от броя на протоните в ядрата на атомите им (атомния номер на елемента)..
Връзка между строежа на електронната обвивка на атомите на химичните елементи и мястото им в периодичната система.- Строежът на електронната обвивка на атомите на химичните елементи е тясно свързан с мястото им в периодичната система. Периодичната система е подредена по такъв начин, че елементи с подобни електронни конфигурации се намират в една и съща група (семейство), докато елементи с еднакъв брой електрони в най-външната обвивка (главно квантово число) се намират в един и същи период.
Периодичност в изменението на свойствата на атомите на химичните елементи. Изменение на химичния характер на елементите по групи и периоди.
Периодичността в изменението на свойствата на атомите на химичните елементи се отнася до тенденцията свойствата на елементите да се повтарят на редовни интервали, докато се движим през периодичната таблица. Тази периодичност се дължи главно на промените в електронната конфигурация на атомите, докато се движат от един елемент към друг. Химичният характер на елементите се определя главно от техния най-външен електронен слой. Когато се движите през групата (семейството) на периодичната таблица, атомите имат еднакъв брой електрони в най-външната си обвивка.
Изменение на химичния характер на елементите по периоди:
Докато се движите от един период към следващия, атомите имат еднакъв брой електрони в най-външната си обвивка.
Йонизация енергия: Енергията, необходима за отстраняване на електрон от атом, обикновено намалява, докато се движите отляво надясно в период. Това е така, защото най-външната обвивка се увеличава и електроните са по-далеч от ядрото, изисквайки повече енергия за отстраняване.
Електронен афинитет: Енергията, освободена, когато електрон се добави към атом, обикновено намалява, докато се движите отдясно наляво в период.
Енергия на свързване: Енергията, необходима за разкъсване на връзка между два атома, обикновено намалява, докато се движите отляво надясно в период.
Периодичността в изменението на свойствата на атомите на химичните елементи се дължи главно на промените в електронната конфигурация, докато се движим през периодичната таблица. - металност, неметалност, валентност, йонизационна енергия, електронен афинитет и енергия на свързване.
Химични реакции
1. Реакции, протичащи без промяна степента на окисление на атомите на химичните елементи (неутрализационни, хидролизни, утаечни и др. реакции).
Реакциите, протичащи без промяна на степента на окисление на атомите на химичните елементи, се наричат реакции на неутрализация, хидролиза и утаяване. Тези реакции включват прехвърляне на протони (Н+ йони) или хидроксидни йони (ОН-) между реагентите, което води до образуването на нови съединения, но без промяна на степента на окисление на участващите атоми.
Реакции на неутрализация: Това са реакции между киселини и основи, които произвеждат сол и вода. Степента на окисление на атомите в продуктите е същата като в реагентите. HCl + NaOH → NaCl + H 2O В тази реакция Н+ йонът от HCl реагира с ОН-йона от NaOH, за да образува вода (H2O), а Na+ и Cl- йоните образуват сол (NaCl). Хидролиза: Реакции, при които водна молекула реагира с йон или молекула, за да образува хидроксидни йон (ОН-). Степента на окисление на атомите в продуктите остава същата като в реагентите. CaCO3 + H 2O → Ca(OH)2 + CO2 В тази реакция калциевият карбонат (CaCO3) реагира с вода, за да образува калциев хидроксид (Ca(OH)2) и въглероден диоксид (CO2). Утаяване: Реакции, при които разтворим йон в разтвор реагира с неразтворим йон, за да образува неразтворима утайка. Степента на окисление на атомите в продукта остава същата като в реагентите. BaCl2 + Sr(NO3)2 → BaSO4 + 2SrCl2
В тази реакция бариевият хлорид (BaCl2) реагира със стронциевия нитрат (Sr(NO3)2), за да образува бариев сулфат (BaSO4) и разтворен стронциев хлорид (SrCl2).
Реакциите на неутрализация, хидролиза и утаяване включват прехвърляне на протони или хидроксидни йони между реагентите, което води до образуването на нови съединения, но без промяна на степента на окисление на участващите атоми.
2. Реакции, протичащи с промяна степента на окисление на атомите на химичните елементи. Степен на окисление, окислител, редуктор, окисление и редукция. Видове окислително-редукционни реакции. Ред на относителната активност на металите (РОАМ).
Реакциите, протичащи с промяна на степента на окисление на атомите на химичните елементи, се наричат окислително-редукционни реакции.
Степента на окисление е мярка за степента на окисление на атом в съединение. Обикновено се изразява като цяло число или дроб. Степента на окисление на свободен (несвързан) атом е равна на неговия атомен номер.
В окислително-редукционната реакция един вид се нарича редуциращ агент (или редуктор), а другият се нарича окислител.
Процесът на загуба на електрони се нарича окисление, а процесът на получаване на електрони се нарича редукция. Общият ефект от реакцията е намаляването на степента на окисление на редуциращия агент и увеличаването на степента на окисление на окислителя.
Има няколко вида окислително-редукционни реакции, включително: Едноелектронни реакции: пренос на един електрон между реагентите: Fe → Fe2+ + 2e(редукция) , 2H 2O2 → 2H 2O + O2 + 4e- (окисление)
Многоелектронни реакции: Включват пренос на повече от един електрон между реагентите. MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O (редукция)2Fe + Cu2+ → 2Fe2+ + Cu (окисление)
Редът на относителната активност на металите (ROAM) е класиране на металите въз основа на тяхната склонност да загубят електрони и да се окислят. Металите се класират в степени на активност от 1 до 13, като металът с най-нисък индекс на активност е най-склонен да загуби електрони и е най-силният редуциращ агент. Обратно, металът с най-висок индекс на активност е най-склонен да спечели електрони и е най-силният окислител.
Окислително-редукционните реакции включват пренос на електрони между реагентите, което води до промяна в степента на окисление на участващите атоми. Степента на окисление е мярка за степента на окисление на атом в съединение и се изразява като цяло числ