15
3 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 7 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ 1�1� Современные представления о строении атома � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 10 1�1�1� Атом� Состав ядра � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 10 1�1�2� Электронная конфигурация атома� Основное и возбуждённое состояние атомов� Строение электронных оболочек атомов элементов первых четырёх периодов: s-, р- и d-элементы � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 20 1�2� Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д� И� Менделеева � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 32 1�2�1� Закономерности изменения свойств элементов и их соединений по периодам и группам � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 32 1�2�2� Общая характеристика металлов IА–IIIА групп в связи с их положением в Периодической системе химических элементов Д� И� Менделеева и особенностями строения их атомов� Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа) по их положению в Периодической системе химических элементов Д� И� Менделеева и особенностям строения их атомов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 39 1�2�3� Общая характеристика неметаллов IVА–VIIА групп в связи с их положением в Периодической системе Д� И� Менделеева и особенностями строения их атомов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 49 1�3� Химическая связь и строение вещества � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 56 1�3�1� Типы химических связей и их характеристики� Электроотрицательность� Степень окисления и валентность химических элементов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 56 1�3�2� Вещества молекулярного и немолекулярного строения� Тип кристаллической решётки� Зависимость свойств веществ от их состава и строения � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 70 1�4� Химическая реакция � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 76 1�4�1� Классификация химических реакций в неорганической и органической химии � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 76 1�4�2� Тепловой эффект химической реакции� Термохимические уравнения � � � � � 83 1�4�3� Скорость реакции, её зависимость от различных факторов � � � � � � � � � � � � � � � � 87 1�4�4� Обратимые и необратимые химические реакции� Химическое равновесие� Смещение химического равновесия под действием различных факторов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 94 1�4�5� Электролитическая диссоциация электролитов в водных растворах� Сильные и слабые электролиты � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 98 1�4�6� Реакции ионного обмена � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 105 1�4�7� Гидролиз солей� Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 109

СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

  • Upload
    others

  • View
    12

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

3

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 7

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ

1�1� Современные представления о строении атома � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 10

1�1�1� Атом� Состав ядра � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 10

1�1�2� Электронная конфигурация атома� Основное и возбуждённое состояние атомов� Строение электронных оболочек атомов элементов первых четырёх периодов: s-, р- и d-элементы � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 20

1�2� Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д� И� Менделеева � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 32

1�2�1� Закономерности изменения свойств элементов и их соединений по периодам и группам � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 32

1�2�2� Общая характеристика металлов IА–IIIА групп в связи с их положением в Периодической системе химических элементов Д� И� Менделеева и особенностями строения их атомов� Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа) по их положению в Периодической системе химических элементов Д� И� Менделеева и особенностям строения их атомов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 39

1�2�3� Общая характеристика неметаллов IVА–VIIА групп в связи с их положением в Периодической системе Д� И� Менделеева и особенностями строения их атомов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 49

1�3� Химическая связь и строение вещества � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 56

1�3�1� Типы химических связей и их характеристики� Электроотрицательность� Степень окисления и валентность химических элементов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 56

1�3�2� Вещества молекулярного и немолекулярного строения� Тип кристаллической решётки� Зависимость свойств веществ от их состава и строения � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 70

1�4� Химическая реакция � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 76

1�4�1� Классификация химических реакций в неорганической и органической химии � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 76

1�4�2� Тепловой эффект химической реакции� Термохимические уравнения � � � � � 83

1�4�3� Скорость реакции, её зависимость от различных факторов � � � � � � � � � � � � � � � � 87

1�4�4� Обратимые и необратимые химические реакции� Химическое равновесие� Смещение химического равновесия под действием различных факторов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 94

1�4�5� Электролитическая диссоциация электролитов в водных растворах� Сильные и слабые электролиты � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 98

1�4�6� Реакции ионного обмена � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 105

1�4�7� Гидролиз солей� Среда водных растворов: кислая, нейтральная, щелочная � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 109

Page 2: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

4

СОДеРжАнИе

1�4�8� Реакции окислительно-восстановительные� Коррозия металлов и способы защиты от неё � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 113

1�4�9� Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей, кислот) � � � � � � � � � � � � � 119

1�4�10� Ионный (правило В� В� Марковникова) и радикальный механизмы реакций в органической химии � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 124

2. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

2�1� Классификация неорганических веществ� номенклатура неорганических веществ (тривиальная и международная) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 128

2�2� Характерные химические свойства простых веществ-металлов: щелочных, щёлочноземельных, алюминия; переходных металлов (меди, цинка, хрома, железа) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 135

2�2�1� Характеристика химического элемента � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 135

2�2�2� Щелочные металлы � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 143

2�2�3� Щёлочноземельные металлы � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 143

2�2�4� Алюминий � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 145

2�2�5� Медь� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 148

2�2�6� Цинк � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 149

2�2�7� Хром � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 150

2�2�8� железо � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 150

2�3� Характерные химические свойства простых веществ-неметаллов: водорода, галогенов, кислорода, серы, азота, фосфора, углерода, кремния � � � � � � 154

2�3�1� Химические свойства неметаллов � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 155

2�3�2� Водород � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 159

2�3�3� Галогены � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 162

2�3�4� Кислород � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 164

2�3�5� Сера � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 167

2�3�6� Азот � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 171

2�3�7� Фосфор � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 177

2�3�8� Углерод � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 181

2�3�9� Кремний � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 185

2�4� Характерные химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 189

2�5� Характерные химические свойства оснований и амфотерных гидроксидов � � 192

2�6� Характерные химические свойства кислот � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 195

2�7� Характерные химические свойства солей: средних, кислых, основных, комплексных (на примере соединений алюминия и цинка) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 200

2�8� Взаимосвязь различных классов неорганических веществ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 204

3. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

3�1� Теория строения органических соединений: гомология и изомерия (структурная и пространственная)� Взаимное влияние атомов в молекулах � � � � � � 209

Page 3: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

5

СОДеРжАнИе

3�2� Типы связей в молекулах органических веществ� Гибридизация атомных

орбиталей углерода� Радикал� Функциональная группа � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 216

3�3� Классификация органических веществ� номенклатура органических

веществ (тривиальная и международная) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 221

3�4� Характерные химические свойства углеводородов: алканов,

циклоалканов, алкенов, диенов, алкинов, ароматических углеводородов

(бензола и толуола) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 227

3�4�1� Алканы � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 228

3�4�2� Алкены � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 231

3�4�3� Алкадиены � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 233

3�4�4� Алкины � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 236

3�4�5� Ароматические углеводороды (бензол и толуол) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 238

3�5� Характерные химические свойства предельных одноатомных

и многоатомных спиртов, фенола � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 241

3�5�1� Предельные одноатомные и многоатомные спирты � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 242

3�5�2� Фенолы � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 244

3�6� Характерные химические свойства альдегидов, предельных

карбоновых кислот, сложных эфиров � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 247

3�6�1� Альдегиды � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 247

3�6�2� Карбоновые кислоты � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 248

3�6�3� Сложные эфиры � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 251

3�7� Характерные химические свойства азотсодержащих органических

соединений: аминов и аминокислот � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 253

3�8� Биологически важные вещества: жиры, белки, углеводы

(моносахариды, дисахариды, полисахариды) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 258

3�8�1� Биологически важные вещества: жиры � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 259

3�8�2� Биологические важные вещества: белки � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 262

3�8�3� Биологически важные вещества: углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 266

3�9� Взаимосвязь органических соединений � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 274

4. МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ В ХИМИИ. ХИМИЯ И ЖИЗНЬ

4�1� Экспериментальные основы химии � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 278

4�1�1� Правила работы в лаборатории� научные методы исследования химических веществ и превращений � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 278

4�1�2� научные методы исследования в химии � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 283

4�1�3� Определение характера среды водных растворов веществ� Индикаторы� Качественные реакции на неорганические вещества и ионы� Качественные реакции органических соединений � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 289

4�1�4� Качественные реакции на неорганические вещества и ионы � � � � � � � � � � � � � 292

4�1�5� Основные способы получения (в лаборатории) конкретных веществ, относящихся к изученным классам неорганических соединений � � � � � � � � � � � � � � � 297

Page 4: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

СОДеРжАнИе

4�1�6� Основные способы получения углеводородов (в лаборатории)� Основные способы получения кислородсодержащих соединений (в лаборатории) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 302

4�2� Общие представления о промышленных способах получения важнейших веществ � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 306

4�2�1� Понятие о металлургии: общие способы получения металлов � � � � � � � � � � � � 306

4�2�2� Общие научные принципы химического производства (на примере промышленного получения аммиака, серной кислоты, метанола)� Химическое загрязнение окружающей среды и его последствие � � � � � � � � � � � � � � � 311

4�2�3� Природные источники углеводородов, их переработка � � � � � � � � � � � � � � � � � � 320

4�2�4� Высокомолекулярные соединения� Реакции полимеризации и поликонденсации� Полимеры� Пластмассы, волокна� Каучуки � � � � � � � � � � � � � � � � 325

4�3� Расчёты по химическим формулам и уравнениям реакций � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 333

4�3�1� Расчёты с использованием понятия «массовая доля вещества в растворе» � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 337

4�3�2� Расчёты объёмных отношений газов при химических реакциях � � � � � � � � � � 338

4�3�3� Расчёты массы вещества или объёма газов по известному количеству вещества, массе или объёму одного из участвующих в реакции веществ � � � � � � � 340

4�3�4� Расчёты теплового эффекта реакции � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 341

4�3�5� Расчёты массы (объёма, количества вещества), продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеются примеси) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 342

4�3�6� Расчёты массы (объёма, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определённой массовой долей растворённого вещества � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 343

4�3�7� нахождение молекулярной формулы вещества � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 344

4�3�8� Расчёты массовой или объёмной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 345

4�3�9� Расчёты массовой доли (массы) химического соединения в смеси � � � � � � � � 346

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1� Периодическая система химических элементов Д� И� Менделеева � � � 359

Таблица 2� Таблица растворимости � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 360

Таблица 3� Электроотрицательность химических элементов (по шкале Оллреда – Рохова) � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 361

Таблица 4� некоторые важнейшие физические постоянные � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 361

Таблица 5� названия кислот и образуемых ими солей � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 362

Предметный указатель � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 364

Page 5: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

7

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уважаемый читатель!

В ваших руках — справочник по химии, который станет помощ-

ником при обучении в 5–11 классах, поможет сдать экзамены, даст

возможность без труда поступить в вуз.

В этом справочнике вы найдёте теоретический материал по всем

темам, которые проверяются на ОГЭ и ЕГЭ. Для итогового контроля

при освоении каждой темы в справочнике приведены типовые во-

просы, организованные как задания в учебнике, на ОГЭ и ЕГЭ.

Каждая тема включает в себя три основных блока:

• «Основные понятия» — ключевые термины данной темы;

• «Объяснение и важные примеры» — изложение теоретического

материала и примеры практической реализации теории;

• «Типовые задания» — образцы практических заданий, которые

дают представление о форме контроля в рамках школьных заня-

тий, при проведении ОГЭ и ЕГЭ.

Теоретический материал изложен ёмко и доступно. Разделы, по-

свящённые различным темам, удобно структурированы и позволяют

быстро освежить в памяти содержание школьного курса и успешно

ответить на соответствующие вопросы. Для удобства работы в посо-

бии представлены соответствующие рисунки и таблицы.

В конце справочника приведён тематический указатель, кото-

рый поможет легко найти интересующую вас информацию.

Page 6: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

8

ПРеДИСЛОВИе

Как пользоваться справочником

Вспоминаем термины Освежаем в памяти теорию

Знакомимся с интересными фактами

Выполняем задания

Page 7: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

9

ПРеДИСЛОВИе

Ищем по названию разделаОриентируемся по номеру

подразделаИзучаем таблицы

Пользуемся схемами

Page 8: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

10

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ

1.1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О  СТРОЕНИИ  АТОМА

1.1.1. Атом. Состав ядра

Определения

�� Химия — наука о веществах, их свойствах и превраще ниях.

�� Вещество — то, из чего состоят физические тела.

�� Атом — сложная нейтральная частица, состоящая из прото-

нов, электронов и нейтронов.

Из курса физики вам известно, что многие вещества состо-

ят из молекул, а молекулы — из атомов. Атомы так малы,

что на острие иглы может поместиться множество миллиардов

этих частиц. Тем не менее различают всего 114 видов атомов.

Определённый вид атомов называют химическим элементом.

�� Орбиталь электрона (электронное облако) — пространство во-

круг ядра атома, где наиболее вероятно нахождение данного

электрона. Орбитали могут иметь различную форму и обозна-

чаются буквами s, р, d и f.

�� Протоны (11p или p+) — частицы, имеющие заряд +1 и массу,

равную массе атома водорода. Количество протонов в ядрах

атомов элементов — всегда постоянное число.

�� Нейтроны (01n или n0) — частицы, не имеющие заряда, с мас-

сой, равной массе протона, т. е. 1. Число нейтронов рассчиты-

вают по формуле N = A – Z, где Z — порядковый номер эле-

мента, т. е. число протонов; A — массовое число, равное сумме

чисел протонов и нейтронов.

Page 9: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

11

1�1� СОВРеМенные ПРеДСТАВЛенИя О  СТРОенИИ  АТОМА

�� Изотопы — разновидности атомов с одинаковым зарядом ядра,

но разными массами.

�� Спин — собственный момент количества движений элементар-

ной частицы

Объяснение и важные примеры

Вещества, которые образованы атомами одного химического

элемента, называют простыми.

Вещества, которые образованы атомами разных химических

элементов, называют сложными.

Каждый химический элемент существует в трёх формах: свобод-

ные атомы, простые вещества и сложные вещества (рис. 1).

а) б) в)

Рис. 1. Форма существования химического элемента водорода:

а) атомы водорода; б) молекулы водорода; в) атомы водорода

в молекуле воды

Электроны. Ирландский физик Джордж Стони на основании

опытов пришёл к выводу, что электричество переносится мельчай-

шими частицами, существующими в атомах всех химических эле-

ментов. В 1891 г. Стони предложил назвать эти частицы электрона-

ми (от греч. «янтарь»).

Через несколько лет после того как электрон получил своё назва-

ние, английский физик Джозеф Томсон и французский физик Жан

Перрен доказали, что электроны несут на себе отрицательный заряд.

Это наименьший отрицательный заряд, который в химии принят

за единицу (–1). Томсон даже сумел определить для электрона ско-

рость движения (она равна скорости света — 300 000 км/с) и массу

(в 1837 раз меньше массы атома водорода).

Томсон и Перрен соединяли полюса источника тока с двумя ме-

таллическими пластинами — катодом и анодом, впаянными в сте-

клянную трубку, из которой был откачан воздух (рис. 2).

Page 10: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

12

1� ТеОРеТИчеСКИе ОСнОВы  ХИМИИ

Поток электронов

Свечениестекла

À

Ê

Рис. 2. Катодная трубка Томсона

При подаче на пластины-электроды напряжения около 10 тысяч

вольт в трубке вспыхивал светящийся разряд, а от катода (отрица-

тельного полюса) к аноду (положительному полюсу) летели частицы,

которые учёные сначала называли катодными лучами, а затем вы-

яснили, что это был поток электронов. Электроны, ударяясь об осо-

бые вещества, нанесённые, например, на экран телевизора, вызыва-

ют свечение.

Был сделан вывод: электроны вырываются из атомов материала,

из которого сделан катод.

Свободные электроны или их поток можно получить и другими

способами, например при накаливании металлической проволоки

или при падении света на металлы, образованные элементами глав-

ной подгруппы I группы таблицы Д. И. Менделеева.

Состояние электронов в атоме. Под состоянием электрона в атоме

понимают совокупность информации об энергии определённого элек-

трона в пространстве, где он находится. Мы уже знаем, что электрон

в атоме не имеет траектории движения, т. е. можно говорить лишь

о вероятности нахождения его в пространстве вокруг ядра. Он мо-

жет находиться в любой части этого пространства, и совокупность

различных его положений рассматривают как электронное облако

с определённой плотностью отрицательного заряда. Образно это мож-

но представить себе так: если бы удалось с интервалом в сотые или

миллионные доли секунды сфотографировать положение электрона

в атоме, то он на таких фотографиях был бы представлен в виде точ-

ки. При наложении бесчисленного множества таких фотографий по-

лучилась бы картина электронного облака с наибольшей плотностью

там, где этих точек больше всего.

Page 11: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

13

1�1� СОВРеМенные ПРеДСТАВЛенИя О  СТРОенИИ  АТОМА

На рис. 3 показан «разрез» такой электронной плотности в ато-

ме водорода, проходящий через ядро, а штриховой линией ограниче-

на сфера, внутри которой вероятность

обна ружения электрона составляет 90 %.

Ближайший к ядру контур охватывает об-

ласть пространства, в которой вероятность

обнаружения электрона — 10 %. Вероят-

ность обнаружения электрона внутри второ-

го от ядра контура составляет 20 %, внутри

третьего — около 30 % и т. д. В со сто янии

электрона есть некая неопределённость.

Чтобы охарактеризовать это особое состоя-

ние, немецкий физик В. Гейзенберг ввёл

понятие о принципе неопределённости,

т. е. показал, что невозможно определить одновременно и точно

энергию и местоположение электрона. Чем точнее определена энер-

гия электрона, тем неопределённее его положение, и наоборот, опре-

делив положение, нельзя определить энергию электрона. Область

вероятности обнаружения электрона не имеет чётких границ. Одна-

ко можно выделить пространство, где вероятность нахождения элек-

трона максимальна.

Пространство вокруг атомного ядра, в котором наиболее вероят-

но нахождение электрона, называется орбиталью.

В орбитали заключено приблизительно 90 % электронного обла-

ка, и это означает, что около 90 % времени электрон находится

в этой части пространства. По фор-

ме различают 4 известных ныне

типа орбиталей, которые обознача-

ются латинскими буквами s, р,

d и f. Графическое изображение не-

которых форм электронных орбита-

лей представлено на рис. 4.

Важнейшей характеристикой

движения электрона на опреде-

лённой орбитали является энергия его связи с ядром. Электроны,

обладающие близкими значениями энергии, образуют единый элек-

тронный слой, или энергетический уровень. Энергетические уровни

нумеруют, начиная от ядра: 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.

Целое число п, обозначающее номер энергетического уровня,

называют главным квантовым числом. Оно характеризует энергию

Рис. 3. Электронное облако атома водорода

p

d

s

Рис. 4. Форма s-, p- и d‑орбиталей

Page 12: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

14

1� ТеОРеТИчеСКИе ОСнОВы  ХИМИИ

электронов, занимающих данный энергетический уровень. Наимень-

шей энергией обладают электроны первого энергетического уровня,

наиболее близкого к ядру. По сравнению с электронами первого

уровня электроны последующих уровней характеризуются большим

запасом энергии. Следовательно, наименее прочно связаны с ядром

атома электроны внешнего уровня.

Число энергетических уровней (электронных слоёв в атоме) рав-

но номеру периода в системе Д. И. Менделеева, которому принадле-

жит химический элемент: у атомов элементов первого периода один

энергетический уровень, второго периода — два, седьмого перио-

да — семь.

Наибольшее число электронов на энергетическом уровне опреде-

ляется по формуле:

N = 2n2,

где N — максимальное число электронов; n — номер уровня, или

главное квантовое число. Следовательно, на первом, ближайшем

к ядру энергетическом уровне может находиться не более двух элек-

тронов; на втором — не более 8; на третьем — не более 18; на чет-

вёртом — не более 32 и т. д.

А как, в свою очередь, устроены энергетические уровни (элек-

тронные слои)?

Начиная со второго энергетического уровня (n = 2), каждый

из уровней подразделяется на подуровни (подслои), несколько отли-

чающиеся друг от друга энергией связи с ядром.

Число подуровней равно значению главного квантового числа:

первый энергетический уровень имеет один подуровень; второй —

два; третий — три; четвёртый — четыре подуровня. Подуровни,

в свою очередь, образованы орбиталями.

Каждому значению n соответствует число орбиталей, равное n2.

По данным, представленным в таблице 1, можно проследить

связь главного квантового числа n с числом подуровней, типом и чи-

слом орбиталей и максимальным числом электронов на подуровне

и уровне.

Подуровни принято обозначать латинскими буквами, как и фор-

му орбиталей из которых они состоят: s, р, d, f.

s-подуровень — первый, ближайший к ядру атома подуровень

каждого энергетического уровня, состоит из одной s-орбитали; р-под-

уровень — второй подуровень каждого, кроме первого, энергетиче-

ского уровня, состоит из трёх р-орбиталей; d-подуровень — третий

Page 13: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

15

1�1� СОВРеМенные ПРеДСТАВЛенИя О  СТРОенИИ  АТОМА

подуровень каждого энергетического уровня, начиная с третьего, со-

стоит из пяти d-орбиталей; f-подуровень — четвёртый подуровень

каждого, начиная с четвёртого, энергетического уровня, состоит

из семи f-орбиталей.

Таблица 1. Главное квантовое число, типы и число орбиталей, максимальное число

электронов на подуровнях и уровнях

Энер ге тический

уровень (п)

Число п

од уровней,

равное п

Тип о

рбитали Число

орбиталей

Максимальное

число электронов

в под-

уровне

в уров-

не, рав-

ное п2

на под-

уровне

на уров-

не, рав-

ное 2п2

K

(n = 1)1 1s 1 1 2 2

L (n = 2) 2

2s 1

4

2

8

2p 3 6

M

(n = 3)3

3s 1

9

2

183p 3 6

3d 5 10

N

(n = 4)4

4s 1

16

2

32

4p 3 6

4d 5 10

4f 7 14

Ядро атома. В состав атомов входят не только электроны.

Физик Анри Беккерель обнаружил, что природный минерал, со-

держащий соль урана, также испускает некое излучение, засвечивая

фотоплёнки, закрытые от света. Это явление было названо радиоак-

тивностью.

Page 14: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

16

1� ТеОРеТИчеСКИе ОСнОВы  ХИМИИ

Различают три вида радиоактивных лучей:

1) a-лучи, которые состоят из a-частиц, имеющих заряд в два раза

больше заряда электрона, но с положительным знаком, и массу

в четыре раза больше массы атома водорода;

2) b-лучи — поток электронов;

3) γ-лучи — электромагнитные волны с ничтожно малой массой,

не несущие электрического заряда.

Следовательно, атом имеет сложное строение — состоит из поло-

жительно заряженного ядра и электронов.

Как же устроен атом? В 1910 году в Кембридже, близ Лондона,

Э. Резерфорд со своими учениками и коллегами изучал рассеяние

a-частиц, проходящих через золотую фольгу и падающих на экран.

Альфа-частицы обычно отклонялись от первоначального направле-

ния всего на один градус, подтверждая, казалось бы, равномерность

и однородность свойств атомов золота. И вдруг исследователи заме-

тили, что некоторые a-частицы резко меняют направление своего

пути, наталкиваясь на какую-то преграду.

Разместив экран перед фольгой, Резерфорд сумел обнаружить

даже те редчайшие случаи, когда a-частицы, отразившись от атомов

золота, летели в противоположном направлении.

Расчёты показали, что наблюдаемые явления могли произойти,

если бы вся масса атома и весь его положительный заряд были сосре-

доточены в крохотном центральном ядре. Радиус ядра, как выясни-

лось, в 100 000 раз меньше радиуса всего атома, т. е. той его области,

в которой находятся электроны, имеющие отрицательный заряд.

Атом любого химического элемента сравним с Солнечной систе-

мой. Поэтому модель атома, предложенную Резерфордом, называют

планетарной.

Протоны и нейтроны. Оказывается, и крошечное атомное ядро,

в котором сосредоточена вся масса атома, состоит из частиц двух

видов — протонов и нейтронов.

Протоны имеют заряд, равный заряду электронов, но противо-

положный по значению (+1), и массу, равную массе атома водорода

(она принята в химии за единицу). Обозначаются протоны знаком 11 p

(или +p). Нейтроны не несут заряда, они нейтральны и имеют массу,

равную массе протона, т. е. 1. Обозначают нейтроны знаком 01 n (или

0n). Электроны обозначают e.

Протоны и нейтроны вместе называют нуклонами (от лат.

nucleus — ядро).

Page 15: СОДЕРЖАНИЕ5 СОДеРжАнИе 3 2 Типы связей в молекулах органических веществ Гибридизация атомных

17

1�1� СОВРеМенные ПРеДСТАВЛенИя О  СТРОенИИ  АТОМА

Сумма числа протонов и нейтронов в атоме называется массо-

вым числом. Например, массовое число атомов алюминия:

13 + 14 = 27

число

протонов Z

число

нейтронов N

массовое

число A

Так как ничтожно малой массой электрона можно пренебречь,

то очевидно, что в ядре сосредоточена вся масса атома.

Поскольку атом электронейтрален, то также очевидно, что чи-

сло протонов и электронов в атоме одинаково. Оно равно порядко-

вому номеру химического элемента, присвоенному ему в Периоди-

ческой системе. Например, в ядре атома железа содержится 26 про-

тонов, а вокруг ядра вращается 26 электронов. А как определить

число нейтронов?

Как известно, масса атома складывается из массы протонов

и нейтронов. Зная порядковый номер элемента (Z), т. е. число прото-

нов, и массовое число (A), равное сумме чисел протонов и нейтронов,

можно найти число нейтронов (N) по формуле:

N = A – Z.

Например, число нейтронов в атоме железа: 56 – 26 = 30.

В таблице 2 представлены основные характеристики элементар-

ных частиц.

Таблица 2. Основные характеристики элементарных частиц

Частица и её обозначение

Масса Заряд Примечание

Протон, p+ 1 +1Число протонов равно по-

рядковому номеру элемента

Нейтрон, n0 1 0Число нейтронов находят

по формуле N = A – Z

Электрон, e1

1837–1

Число электронов равно по-

рядковому номеру элемента

Изотопы. Разновидности атомов одного и того же элемента, име-

ющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число, называются

изотопами.