Биология для студентов-медиков: общая биология, молекулярная биология, генетика
Шрифт:
9. Как масса вещества связана с его количеством? Сколько моль вещества содержится в 53 г H2CO3, 180 г H2O, 56 л N2 при н.у.?
10. Вспомните формулы для расчёта молярной массы эквивалента веществ. Вычислите эквивалентные массы веществ: H3ВO3, Ba(OH)2, CuSO4
11. С какой массой калиевой селитры KNO3 в почву будет внесено столько же азота, сколько его вносится с 396 кг (NH4)2SO4 (Ответ: 606
12. Рассчитайте эквивалентную массу серной кислоты, гидроксида кальция и сульфата алюминия.
13. Определите эквивалент и эквивалентную массу фосфорной кислоты в реакции с гидроксидом кальция, в которой в качестве продукта присутствует кислая соль – гидрофосфат кальция.
14. Определите эквивалент и эквивалентную массу гидроксида висмута в реакции, продуктом которой является средняя соль – хлорид висмута.
15. Что является эквивалентом лития, бериллия, бора и углерода в их гидридах.
16. Определите эквивалентную массу различных оксидов хрома.
1.2. Химические реакции. Принципы качественного и количественного анализа веществ
Часть 1. Теоретическое введение
Главная роль в создании, обосновании и подтверждении теории химического строения принадлежит русскому химику Александру Михайловичу Бутлерову (1861г.), хотя кроме него элементы этой теории начали разрабатывать А. Купер в Англии и А. Кекуле в Германии.
Основные положения теории химического строения А. М.Бутлерова:
• Молекулы имеют определенное химическое строение, под которым подразумевают порядок связей атомов в молекуле.
• Свойства молекулы определяются её химическим строением и природой образующих её атомов.
• Изучая химические превращения вещества, можно установить его химическое строение.
Электронная теория химической связи сформировалась только в 20-х годах XX века. Квантовая химия описывает химическую связь как результат электростатического взаимодействия между валентными электронами и положительно заряженными ядрами взаимодействующих атомов. Это взаимодействие обязательно должно приводить к уменьшению общей энергии системы, т.е. должно быть энергетически выгодно.
Ионная связь образуется за счёт электростатического притяжения разнозаряженных ионов, образующихся при полном смещении общей электронной плотности к более электроотрицательному атому. Такая химическая связь возникает между элементами резко отличающимися по электроотрицательности (более 1,5 по шкале Полинга), например, между элементами IА и VIIА подгрупп.
Ковалентная химическая связь образуется за счёт формирования общей (связывающей) электронной пары между взаимодействующими атомами. Например, в молекуле водорода одна связывающая электронная пара Н : Н. Такую связь называют одинарной. Возникновение кратной связи (двойной или тройной) равносильно образованию двух или трёх общих электронных пар.
Неполярная ковалентная связь образуется в простых веществах молекулярного или кристаллического строения между атомами одного элемента. В этом случае общая электронная
Полярная ковалентная связь образуется в сложных веществах между разными по электроотрицательности атомами. При образовании полярной ковалентной связи общая электронная плотность смещается к более электроотрицательному атому. Это равносильно возникновению у атомов частичных электрических зарядов.
Металлическая химическая связь образуется за счёт обобществления валентных электронов атомов, образующих кристаллическую решетку – это многоцентровая химическая связь с дефицитом электронов. По своей природе она похожа на ковалентную неполярную или слабо полярную связь, но в отличие от неё является ненаправленной. Металлическая связь встречается в кристаллах металлов и металлоподобных веществ.
Степень окисления – это условный заряд атома, показывающий количество отданных или принятых им электронов, при образовании ионных связей в молекуле или ионе. Степень окисления атомов в простых веществах равна нулю. Высшая степень окисления атома для элементов главных подгрупп периодической системы совпадает с номером группы. Низшая (отрицательная) степень окисления возникает у наиболее электроотрицательных атомов в молекуле при присоединении электронов. Её можно вычислить, если из восьми вычесть номер группы, в которой расположен элемент.
Примеры степеней окисления элементов:
Основные характеристики химической связи – прочность, длина, полярность, устойчивость.
При образовании химической связи энергия выделяется, при ее разрыве – поглощается. Энергия, необходимая для того чтобы разъединить атомы и удалить их друг от друга на расстояние, на котором они не взаимодействуют, называется энергией связи. Важными характеристиками химической связи являются также ее длина и кратность.
Длина связи определяется расстоянием между ядрами связанных атомов в молекуле. Как правило, длина химической связи меньше, чем сумма радиусов атомов, за счет перекрывания электронных облаков.
Кратность связи определяется количеством электронных пар, связывающих два атома.
Свойства ковалентной связи: насыщаемость, направленность и поляризуемость.
• Насыщаемость ковалентной связи обусловлена ограниченными валентными возможностями атомов, т.е их способностью к образованию строго определенного числа связей, которое обычно лежит в пределах от 3 до 80.
• Направленность ковалентной связи является результатом стремления атомов к образованию наиболее прочной связи за счет возможно большей электронной плотности между ядрами.
• Поляризуемость рассматривают на основе представлений о том, что ковалентная связь может быть неполярной (чисто ковалентной) или полярной.
Стехиометрия – раздел химии, устанавливающий правила расчета по химическим формулам веществ, уравнениям химических реакций, правила вычислений при приготовлении, разбавлении и смешении растворов, правила обработки результатов количественного химического анализа.