Тема 2. Строение вещества

Теория химического строения. Фундаментальная задача химии — изучение зависимости между химическим строением вещества и ею свойствами. Свойства вещества являются функцией его химического строения. До А.М.Бутлерова считали, что свойства вещества определяются его качественным и количественным составом. Он впервые сформулировал основное положение своей теории химического строения так химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частиц, количеством их и химическим строением. Это знаменитое положение может быть по праву названо законом Бутлерова и приравнено к фундаментальным законам химии. В "переводе" на современный язык закон Бутлерова утверждает, что свойства молекулы определяются природой составляющих ее атомов, их количеством и химическим строением молекулы. Таким образом, первоначально теория химического строения относилась к химическим соединениям, имеющим молекулярную структуру. Это одна из причин, почему она считалась теорией строения органических соединений. Между тем сам Бутлеров считал созданную им теорию химического строения (1861) общехимической теорией и для ее обоснования пользовался примерами как органической, так и неорганической химии. [c.9]

Основы атомно-молекулярного учения (Ломоносов, Дальтон), утвердившиеся на базе этих законов, позволили связать воедино состав, свойства и строение вещества. Тем не менее основоположники атомно-молекулярной теории (Гей-Люссак, Авогадро, Берцелиус, Либих, Бутлеров, Менделеев), считая, что дискретность в химии играет определяющую роль, тем не менее стремились устранить противоречия в точках зрения Пруста и Бертолле, интуитивно понимая прогрессивность взглядов последнего. Подход Бертолле к изучению химических явлений позволил рассматривать химическое взаимодействие в развитии, изменение свойств в процессе превращения, а не только конечный результат этого превращения, т. е. свойства образовавшегося объекта. [c.322]

Домашняя работа 1. Решение задач по темам "Строение вещества. Растворы электролитов. Окислительно-восстановительные реакции". [c.182]

Задача изложения основ современной неорганической химии не может быть решена путем простого увеличения удельного веса темы Строение вещества или выведения периодического закона из периодичности заполнения энергетических уровней в атоме. Обе эти тенденции обычно сопутствуют одна другой. Можно перечислить немалое число учебников, выпущенных за рубежом, в которых лишь упоминается о периодическом законе (да и то в плане выведения , а описание свойств элементов, хотя и покоится на фундаменте периодической системы элементо в , все же строится в основном только на материале, сообщенном в разделе Строение вещества (химические связи и т. п.), т. е. без необходимых обобщений, сделанных в плане периодического закона. [c.216]

Ясно также, что решение задач рационального изложения темы Периодический закон и система химических элементов в согласовании с темой Строение вещества в высшей школе и в средней школе отличаются последовательностью рассмотрения логических взаимосвязей (а не только уровнем). Так, в средней школе после изучения атомно-молекулярного учения и предварительного знакомства с химическими свойствами важнейших классов неорганических соединений появляется возможность изучить две группы сходных элементов (галогены и щелочные металлы). На основе такого предварительного знакомства может быть раскрыта идея периодичности (представление о группах и периодах, начинающихся атомами щелочных металлов и заканчивающихся— во времена Менделеева — атомами галогенов). [c.217]

Охарактеризуем систему самостоятельных работ в УП1 классе на примере изучения двух тем Строение вещества — теоретической темы и Галогены — темы, содержащей в основном конкретный фактический материал, [c.98]

Однако к настоящему времени назрела потребность в существенной переработке учебника Н. Л. Глинки. Необходимость этого связана, в первую очередь, с тем, что на протяжении последних десятилетий химическая промышленность СССР бурно развивалась, в результате чего резко усилилось проникновение химии в другие отрасли народного хозяйства и возросла ее роль в подготовке специалистов многих профессий. Этот период времени характеризовался также колоссальным ростом объема фактического материала химии, что заставляет по-новому подойти к его отбору для учебника. Наконец, интенсивно продолжался процесс превращения химии из эмпирической иауки в область естествознания, покоящуюся на строгих научных основах, — прежде всего, на современных представлениях о строении вещества и на идеях термодинамики. Все эти обстоятельства привели к существенному изменению школьной программы по химии, в которой теперь предусмотрено изучение ряда вопросов, рассматривавшихся ранее лишь в высшей школе. [c.11]

Между аналогичными термодинамическими свойствами однотипных соединений (и элементов) имеют место простые соотношения. Это связано с тем, что при сопоставлении веществ, близких по строению, в значительной степени исключается влияние факторов, связанных с особенностями внутреннего строения веществ. [c.91]

Настоящий курс физической химии написан с учетом возрастания требований к теоретической подготовке студентов. Перед коллективом авторов стояла задача написать книгу, отвечающую программе для химико-технологических институтов и в то же время такую, которая не устарела бы сразу по выходе из печати, учитывая неуклонное развитие науки о веществе и его превращениях. Этим определены особенности данного курса, в нем рассмотрены основные разделы физической химии — учение о строении вещества и химической связи, теория спектральных методов исследования молекул, химическая термодинамика (феноменологическая и статистическая), учение о фазовых равновесиях и растворах, электрохимия, химическая кинетика и катализ. Исключение материала, традиционно включаемого в учебники, но не имеющего прямого отношения к программе (учение о газах, жидкостях и т. п.), позволило уделить больше места основному содержанию физической химии. Материал пособия несколько выходит за рамки действующей программы, но тем самым предоставляются возможности использовать его при неизбежных ее изменениях и, что не менее важно, это делает его полезным для аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области физической химии. Материал, который может быть опущен студентом при первом прочтении, выделен петитом. [c.3]

Важнейшей задачей статистической термодинамики является обоснование законов термодинамики на базе молекулярных представлений о строении вещества. Вместе с тем статистическая термодинамика должна дать формулы, позволяющие вычислять термодинамические функции системы по молекулярным состояниям. [c.288]

Как мы уже отмечали, тип строения вещества определяется прежде всего тем, какие связи соединяют его структурные единицы,—межмолекулярные или межатомные. Мы рассматриваем в этой главе молекулярные соединения, построенные из структурных единиц, связанных сравнительно слабыми межмолекулярными связями, включая в определенных случаях водородные связи. Благодаря этому в твердом состоянии все они -имеют кристаллическую структуру. Твердые молекулярные соединения, построенные из молекул, связанных ван-дер-ваальсовскими связями, называются молекулярными кристаллами. В молекулярных твердых растворах в структуру молекулярных кристаллов входят разные молекулы. Заметим, что с химической точки зрения твердые молекулярные растворы — это молекулярные соединения. [c.20]

Как мы видим, молекулярное наслаивание производится путем чередования актов хемосорбции не менее чем бифункциональных молекул на твердом теле, поверхность которого служит матрицей для сборки структурных единиц синтезируемого твердого вещества, причем монослои заданного состава образуются один за другим в той или иной заданной последовательности. Однако нет необходимости каждый раз собирать именно монослои, хотя такой способ синтеза позволяет легко контролировать состав наслаиваемого вещества, так как хемосорбция в проточных условиях, при постоянном поступлении реагентов и уносе газообразных продуктов хемосорбции приводит к одному и тому же результату к образованию монослоя, т. е. конечного продукта хемосорбции, имеющего сравнительно простой стехиометрический состав. Можно собирать и не простые монослои, а, пользуясь соответствующими методами, наносить на разные участки поверхности при синтезе каждого данного монослоя структурные единицы, т. е. посредством хемосорбции производить химическую сборку различных структурных единиц, расположенных на матрице в заданном порядке, и таким образом получать не многослойное твердое вещество, а такое твердое вещество, в объеме которого структурные единицы размещены, а если требуется, то и сгруппированы по определенной программе, разумеется, сообразующейся с теми законами, которым подчиняется строение вещества. Речь идет, таким образом, о химической сборке твердого вещества регулярного, в общем случае непериодического строения. Этим методом можно, как мы видим, синтезировать сплошные и равномерные слои вещества заданной толщины с точностью до одного монослоя путем проведения необходимого числа циклов реакций молекулярного наслаивания [c.212]

Из кинетической теории агрегатного состояния вещества следует, что теплоемкость зависит от строения вещества чем сложнее молекулы вещества, тем больше его теплоемкость. Так, изохорная молярная теплоемкость идеального газа равна [c.56]

При изменениях агрегатного состояния происходит сильное изменение сил взаимодействия, определяющих строение вещества. При повышении температуры твердого вещества частицам, его слагающим, сообщается все более сильное колебательное движение относительно положений равновесия. При определенной температуре в структуре разрывается часть связей, тем самым возникает состояние с более низким структурным порядком (более высокой энтропией), в котором частицы обладают большей подвижностью. Различают переходы твердое тело — жидкость (плавление), твердое тело —газ (сублимация) и жидкость-газ (испарение). При охлаждении, т. е. при обратной последовательности процессов, возникают состояния с более высоким порядком. [c.366]

Радиоспектроскопические методы, использующие явление магнитного резонанса, основаны на том, что обладающие магнитными свойствами молекулы и другие частицы вещества, по-разному ориентированные в магнитном поле, имеют различную энергию. Магнитные моменты этих частиц в магнитном поле подвергаются пространственному квантованию и неодинаково ориентируются по отношению к силовым линиям поля. Частицы, обладающие в отсутствие поля одной и той же энергией, становятся энергетически неравноценными, вырожденные энергетические уровни расщепляются. Чем больше напряженность Н магнитного поля, тем значительнее разница в энергии А образующихся в результате расщепления уровней. Количество расщепленных уровней (мультиплетность) и различия в их энергии тесно связаны со строением вещества. [c.53]

В качестве примера рассмотрим применение диафильма при изучении химической связи и строения веществ. Эта тема призвана не только раскрыть перед учащимися конкретные взаимосвязи между веществами и явлениями, но и способствовать формированию понятия о единстве природы. Возникает ряд трудностей, обусловленных усвоением таких понятий, как электронное облако , орбиталь , кристаллическая решетка и др. Для понимания сущности этих вопросов большую помощь оказывает диафильм. [c.123]

В 1808 г., т. е. спустя 67 лет после Ломоносова, Дж. Дальтон излагает атомно-молекулярные представления в своей книге Новая система химической философии . Таким образом он пришел к тем же выводам, что и Ломоносов. Но Дальтон ввел, кроме того, понятие о простых и сложных атомах под сложными атомами он понимал молекулы. Дальтон не рассматривал движение атомов в отличие от Ломоносова, который в своей механической теории теплоты исследовал законы движения атомов и молекул. Анализируя взгляды Ломоносова и Дальтона на строение веществ, можно заключить, что для Ломоносова были характерны теоретические обобщения, близкие к современным. Дальтон разработал количественную сторону атомно-молекулярных представлений и ввел понятие атомного веса. В этом его бесспорная заслуга. [c.15]

Чрезвычайно интересным и перспективным оказалось то, что, несмотря на кратковременность сжатия (10 ...10 с), во многих веществах могут протекать различные процессы полиморфные превращения, химические реакции, изменение дефектности структуры и др. Эти превращения в зависимости от условий опыта и строения вещества могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Возникновение ударной волны в среде обусловлено тем, что при больших давлениях скорость звука растет с увеличением сжатия. В результате звуковая волна становится все более крутой, пока не возникнет разрывность состояния вещества перед волной и за ней. Область, где имеет место такая разрывность, называется фронтом ударной волны, который представляет собой узкий слой [для ионных кристаллов и металлов, например, ширина фронта равна около (2...3) X Х10 нм], в котором скачком меняются давление, тем- [c.212]

Большая устойчивость солен по сравнению с соответствую-щими им кислотами объясняется главным образом тем, что соли в отличие от кислот имеют ионное строение. Вещества с ионным строением, как правило, характеризуются высокой устойчивостью. [c.178]

Структура пособия определена логикой взаимосвязей между важнейшими понятия.ми и системами понятий химической науки. Поэтому вначале рассматривается химическая статика — взаимосвязь свойств с составом и строением веществ, а затем элементы химической динамики — учение о химическом равновесии и скоростях химических реакций. На этой основе описываются такие важные темы, как растворы и окислительно-восстановительные процессы. [c.3]

Однако развитие учения о периодичности в сочетании с учением о строении вещества показало условность такого сближения. Действительно, многие элементы, образующие простые вещества — металлы, вместе с тем образуют амфо-терные и кислотные оксиды. Это относится к подавляющему большинству ( -элементов, ко многим р-элементам, особенно больших периодов. Химические свойства зависят от многих внутренних свойств (строения атома,типа химической связи, строения молекул и кристаллов). Поэтому неудивительно, что мы наблюдаем их изменения при рассмотрении большого числа элементов или соединений, так как при этом нередко существенно изменяются и внутренние свойства. [c.49]

Первые физические методы установления строения вещества возникли в 1912 г. с началом применения дифракции рентгеновского излучения для структурного анализа. В настоящее время для исследования химического и кристаллохимического строения веществ применяются дифракционные, спектроскопические, резонансные и другие физические методы. Многие из этих методов дают возможность получать информацию о более тонких вопросах химического и кристаллохимического строения вещества распределении электронной плотности и степени ионности связи, эффективных зарядах атомов, валентных состояниях атомов химических элементов, входящих в соединение, и т. п. Кроме того, физические методы принципиально отличаются от химических тем, что они являются неразрушающими, т. е. в процессе исследования химическое и кристаллохимическое строение вещества не изменяется. [c.173]

А. М. Бутлеров обобщил накопленный в органической химии фактический материал и теоретические представления. Однако созданная им теория принципиально отличается от всех предшествующих прежде всего тем, что Бутлеров опроверг старые идеалистические представления о непознаваемости внутренней природы молекул. Он исходил из материалистического представления о том, что молекулы — это доступные человеческому познанию реально существующие материальные частицы, причем образующие их атомы связаны друг с другом в определенной последовательности, характерной для молекул каждого соединения. Определенную последовательность, в которой атомы, образующие молекулу, химически соединяются друг с другом, Бутлеров и называл химическим строением вещества. [c.19]

Стремясь согласовать растворы с атомистической теорией, синтезировать представления Бертолле ч Пруста, Д. И. Менделеев не раз отмечал, что великое учение Дальтона об атомном строении вещества еще не прилагалось к объяснению явлений растворения между тем, по его мнению, очень важно выявить соотношения между обычными случаями соединения и явлениями растворения . Он считал, что можно согласовать растворы с атомистической теорией, если ввести понятия ассоциации и диссоциации, которые, по его мнению, определяют природу растворов. В моем уме,—писал Д. И. Менделеев,—растворы не выделяются в область, чуждую атомистических представлений, они входят вместе с обычными определенными соединениями в круг тех понятий, которые господствуют ныне в учении о влиянии масс, о диссоциации и о газах, и в то же время растворы представляют для меня самый общий случай химического воздействия, определяемого сравнительно слабыми сродствами, а потому представляют плодовитейшее поле для дальнейшего успеха химических учений . [c.304]

Нельзя отождествлять степень окисления с валентностью элемента, если даже абсолютные их значения совпадают. Валентность атома, определяемая как число химических связей, которыми данный атом соединен с другими атомами, не может иметь знака (+ или —) и равняться нулю. Поэтому особенно неудачны выражения положительная и отрицательная валентность и тем более нулевая валентность , бытующие поныне в химической литературе. Рассмотрим пример метана СНд, метилового спирта СНзОН, формальдегида НСОН, муравьиной кислоты ИСООН и диоксида углерода СОа, в которых валентность углерода равна четырем, а степени окисления его равны соответственно —4, —2, О, + 2 и -1-4. Кроме того, для установления валентности атома требуется знание химического строения соединения, а определение степени окисления производится в отрыве от строения вещества, т. е. формально. [c.72]

Поскольку физико-химическая природа вещества определяется его структурой, в химии исключительно важную роль играют методы установления химического и кристаллохимического строения. До создания современных физических методов исследования химического и кристаллохимического строения вещества для получения информации о структуре соединений пользовались методом химических реакций (механизм и скорость реакций). На этом пути были сделаны определенные успехи. Достаточно напомнить классические исследования по геометрической и оптической изомерии неорганических и органических соединений. Однако, основываясь на химических методах, в принципе нельзя получить количественные данные по длинам химических связей, а также углов между ними. Между тем количественные характеристики по длинам химических связей и пространственной их направленности являются походными данными для определения химического и кристаллохимического строения веществ. [c.173]

В этом случае, однако, придется дегидратировать третичный спирт в присутствии кислотного катализатора, что может привести к некоторой перегруппировке углеродного скелета в связи с нахождением третичного углерода в а-полошении к карбинольной группе. Точное установление строения вещества, даже если его удается очистить, будет затруднительным. По тем же спобран ениям не рекомендуется проводить реакцию между реактивом Гриньяра и бициклооктаноном, так как дегидратация образующегося третичного спирта может привести к изменс нию углеродного скелета [c.517]

Известно, что геометрическая структура и деформационное поведение сыпучего материала находятся в тесной взаимосвязи. Достаточно упомянуть о качествепно различном, в зависимости от начальной плотности, изменении объема сыпучего тела при сдвиговой деформации [1]. В связи с задачами механики грунтов в изучении механических свойств сыпучего материала достигнут значительный прогресс. Вместе с тем теоретические представления о происходящих при деформации преобразованиях структуры упаковки частиц развиты сравнительно слабо. Анализ в основном ограничивается изучением характера изменения объема или пористости. Это объясняется фактическим отсутствием эксиериментальпых методов исследования топких структурных характеристик зернистого слоя, подобных, к примеру, рептгено-структурному методу исследования строения вещества. [c.15]

Для решения задач по яеорганической хим-ии -необходимо зна(ние не только химических, о и физических свойств веществ качественных реакций на катионы и анионы способов разделения смесей веществ,-окислительно-восстанов ительных реакций. Чтобы решить задачи по органической химии, нужно знать теорию химического строения органических соединений, генетическую связь между различными классами органических соединений, установление строения веществ по их свойствам, возможные, наиболее рациональные пути синтеза некоторых органических веществ, механизм и условия осуществления тех или иных химических реакций. Задачи в сборнике составлены таким образом, что для успешного решения каждой из них долгйны быть использованы знания нескольких разделов химии. Во всех задачах числовые значения подобраны так, чтобы они составляли кратные доли моля, не требуя длительных арифметических операций и фиксируя основное внимание на химических превращениях. Решения задач вынесены в самостоятельный раздел сборника с тем, чтобы читатель, ознакомившись с содержанием задачи, мог попытаться самостоятельно наметить пути ее решения, а затем воспользоваться готовым решением для самоконтроля. [c.4]

Константы спин-спинового взаимодействия не зависят от рабочей частоты прибора, но зависят от числа связей, через которые передается взаимодействие. Чем больше этих связей, тем, как правило, меньше константа. Константа спин-спинового взаимодействия зависит также от типа связей и геометрии молекул. Для каждого типа ядер и связей она величина постоянная и, как хи.мический сдвиг, является важнейшим параметром спектров ЯМР, несущим информацию о строении вещества. Значение константы зависит от природы резонирующих ядер, причем для ядер водорода она варьируется от О до 20 Гд в зявисимости от строения оргаичческого соединения (см, табл. 16). [c.289]

Структурные формулы отражают лишь порядок соединения атомов друг с другом, а не взаимное расположение атомов в пространстве. Изображение химического строения с помощью структурных формул допустимо только для веществ, состоящих из молекул. Между тем многие вещества состоят из полимерных молекул (например, карбид кремния Si ) или имеют ионное строение (например, хлорид натрия Na l). Структура подобных веществ определяется типом их кристаллической решетки и будет подробнее рассмотрена в гл. 5. [c.100]

В наше время происходит перестройка научных дисциплин, связанная с осуществлением научно-технической революции. В частности, представления о строении вещества, которые раньше были частью физики и химии, все более обособляются в самостоятельную отрасль знаний со своим математическим аппаратом и научной методологией. Это обусловлено в первую очередь тем, что основным инструментом познания и решения задач в данной области стала квантовая механика. С другой стороны, без теории строения вещества теперь демыслимо развитие самых разнообразных областей науки и техники — от астрофизики до сельского хозяйства. [c.3]

Здесь следует еп1е раз подчеркнуть, что в отличие от Бойля Лавуазье, по существу, вовсе отвергал связи между свойствами и строением вещества, как гипотетические. Лавуазье нельзя назвать антиатомистом. Но, будучи строгим приверженцем эмпирии, он не придавал значения гипотезам вообще, а тем более таким, которые нельзя непосредственно проверить. Все, что можно сказать о числе и природе элементов, — заявляет он ио поводу атомистической структуры тел, — по моему мнению, сводится к чисто метафизическим спорам это неопределенные задачи, допускающие бесчисленное множество решений, из которых, по всей вероятности, ии одно не согласуется с природой [1 , с, 362]. Недели,мых молекул, составляющих тела, говорит он, мы не знаем но знаем, что такое-то вещество является пределом, достигаемым посредством химического анализа, и что ири современном состоянии наших знаний оно не может быть разделено далее (там же), ГТо.это- [c.44]

Способность элементов вступать в соединения лишь определенными порциями свидетельствует об атомномолекулярном строении вещества. Например, азот и кислород дают пять окислов ЫгО, N0, ЫаОз, N02, N205. Количества кислорода в них, приходящиеся на одно и то же количество азота, относятся как целые числа — 1 2 3 4 5. Это объясняется тем, что одинаковое число атомов азота в молекулах разных окислов связано с различным числом атомов кислорода. [c.28]

Если удастся выразить химическое строение вещества формулами, то эти формулы в известной, хотя и неполной, степени будут настоящими химическими формулами. В этом смысле для каждого тела возможна лищь одна рациональная формула, которая выразит все свойства вещества , — писал А. М. Бутлеров. Вместе с тем он признавал, что структура молекулы не является совершенно жесткой Мы смотрим на химическое соединение не как на что-либо мертвое, неподвижное, мы принимаем, напротив, что оно одарено постоянным движением, заключенным в его самых мель-<1апщих частичках, частные взаимные отношения которых подлежат постоянным переменам, суммируясь при этом в некоторый постоянный средний результат . [c.568]

Развитие теории строения вещества и появление квантовой механики не поколебали положения термодинамики в химии, а только расширили область ее применения. Сопрсмеиная статистическая термодинамика решает те же проблемы, по с привлечением всех имеющихся данных о строении молекул реагентов. Тем самым при обсуждении проблемы химического превращения вещества удалось объединить привычные для химика модельные представления о свойствах молекул реагентов с феноменологическим термодинамическим подходом, оперирующим только со значениями термодинамических функций реагентов. Поэтому современный курс физической химии всегда содержит некоторый сплав из результатов классической и статистической термодинамики. Поступательное развитие пауки не изменяет ни принципов термодинамики, ни результатов статистики. Эти разделы теоретической физики являются классическими, они не могут устареть . Со временем изменяется только способ их использования в химии, пропорции Б изложении отдельных вопросов и области их наиболее плодотворного практического применения. [c.3]

Особое положение коллоидной химии — взаимодействие с молекулярной физикой и рядом теоретических химических дисциплин — определило и ее роль в развитии естествознания на материалистическом пути. Так, от1крытие и исследование природы и закономерностей броуновского движения, создание прямых методов определения числа Авогадро, развитие теории флуктуаций и их наблюдение привели к экспериментальному утверждению представлений о молекулярном строении вещества, а также об ограниченной приложимости второго начала термодинамики. Тем самым были подтверждены и безграничные возможности человеческого познания — это с полным основанием можно считать победой марксистской гносеологии. [c.10]

Направленность ковалентной связи. Направленность ковалентной связи является тем главным свойством, от которого зависит структура молекул и немолекулярных химических соединеЬий. Пространственная направленность ковалентной связи определяет химическое и кристаллохимическое строение вещества. Поэтому нередко МВС называют методом направленной валентности. [c.79]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология