Справочници, схемотехника, теория > Химия за начинаещи
Химията с прости думи - въпроси и отговори
PyroVeso:
РЕД НА ОТНОСИТЕЛНАТА АКТИВНОСТ НА МЕТАЛИТЕ
Редът на относителната активност на металите представлява редът от стандартните им електродни потенциали. В него металите и йоните им са разположени по реда на нарастване на стандартните електродни потенциали, измерени спрямо стандартния водороден електрод, потенциалът на който е приет за нула. Поради това в дадения ред се включва и водородът като своеобразна начална точка.
Такъв ред за най-разпространените метали е представен по-долу.
Редът на стандартните електродни потенциали характеризира химичните свойства на металите. Той се използува при разглеждане на общите им свойства и на последователността на неутрализиране на йоните при електролиза. Стойностите на стандартните електродни потенциали дават количествена характеристика на редукционната способност на металите и на окислителната способност на йоните им. Колкото по-малка е алгебричната стойност на потенциала, толкова по-голяма е редукционната способност на този метал и толкова по-ниска е окислителната способност на неговите йони. Така металният литий е най-силният редуктор, а златото - най-слабият. И обратно: йонът на златото Аu3+ е най-силният окислител, а йонът на лития Li+ - най-слабият (на фигурата нарастването на тези свойства е показано със стрелки).
Всеки метал от реда има способността да измества всички метали след него от разтворите на техните соли.
Ред на относителната активност на металите
Накрая всички метали с отрицателни стандартни електродни потенциали изместват водорода от разредените киселини (от типа на НСl или H2SO4) и при това се разтварят в тях.
Приведеният ред е съставен за водни разтвори (при температура 298 К, налягане 98 066,5 Ра и активност на йоните 1 mol/l). Обаче, ако се променят условията или се вземе друг разтворител, последователността в разположението на металите в реда на стандартните електродни потенциали може да бъде друга.
ELPUNTO:
PyroVeso имаш дълбоки, академични познания по химия, поздравления !
Моля те кажи къде мога да намеря инфо за натриев сулфид и др. подобни вещества ? ::)
Питам те във връзка с идеята на HristoDimovHristov да се използва натриев сулфид като акумулатор на топлина.
. . . . А химическото вещество, което се използува – натриев сулфид, – е твърде евтино и след зареждането с него то нито се подменя, нито се нуждае от някакво по-нататъшно внимание. Тази обикновена сол е основно звено за „складиране” на енергията в системата. Натриевият сулфид е хигроскопична сол – щом поеме влага, тя се нагрява. Също това става например, когато смесите сода каустик с вода, за да почистите запушена тръба в канализацията – водните молекули се съединяват със солта, образуват хидрид и освобождават топлина. Натриевият сулфид има и още едно предимство – ако само се навлажни с водни пари, той не се разтваря. Така че контейнер с влажна сол може да се превърне в акумулатор на топлина, с която да се отоплява къщата и да се нагрява водата. . . .
Ще ми се да проуча въпроса, може идеята да се окаже печеливша . . . ???
Ако ти се включиш и дадеш едно рамо, ще стигнем до конкретно решение с практическо приложение . . . може би ::)
PyroVeso:
То не само ти трябва като реактив (което се намира сравнително лесно), но ти трябва и в индустриални количества! :)
Гледам тези пловдивски юнаци търгуват с тази стока, и понеже продават за рудодобива, предполагам, че работят с тонове...
http://17440.bg.all.biz/
То тука по ирония много хубаво е показано със снимки какво представляват натриевият сулфиД и натриевия сулфиТ, та да се ориентират колегите, за които двете са едно и също нещо...
Съдовете, в които ще запечаташ това безумие, обаче, трябва да са най-малкото от ПЕВН или ППВН. Най-добре би било тефлон, но той е доста по-скъп. С цел добра аерация/вентилация на обема сулфид трябва да се отсеят само едрите плочки и/или в обема му да се набучат тръби с множество прорези по стените, така че откритата му повърхност да е максимална (все именно пак през нея се абсорбират/десорбират водните пари). Друг вариант е да се насипе на тънки слоеве върху система от хоризонтални сита/решетки, но това ми се струва по-трудно за реализация.
В проекта трябва да влиза и добра топлоизолация на съдовете (поне 15-20 см фибран), понеже в противен случай само ще топлим мазето...
И отново напомням - струва си човек да се замисли по въпроса: след като пилотните инсталации са реализирани преди 30 години, по каква причина не са получили разпространение до ден днешен? Дори като любителски проекти? Изглежда има още нерешени проблеми, и то сериозни.
dmitarp:
За добра вентилация е необходимо натривият сулфид да бъде в подходящ носител, например стъклена вата или нещо подобно. Също така не трябва да има никакъв допир до метални части, в присъствието на влага, реагира с тях и се отделя водород, който намалява ефективността.
PyroVeso:
Имаме атомно ядро. То се състои от протони и неутрони. Протоните са положително заредени частици, а неутроните са електронеутрални.
В атомното ядро е съсредоточена почти цялата маса на атома.
Ако напълним един напръстник само с атомни ядра, плътно подредени едно до друго, то той ще тежи... 10 000 тона!
Около атомното ядро са разположени електроните - толкова на брой, колкото протони има в ядрото (неутроните в случая не ги броим).
Електронът има отрицателен електричен заряд, равен на този на протона и обратен по знак. Обаче електронът като маса е около 1470 пъти по-лек от протона.
Електроните са разположени около ядрото в атомни електронни орбитали, които имат точно определена енергия, оттам и размер и форма. Електроните могат да преминават от една орбитала на друга по-висока или по-ниска (ако съответната е свободна) само чрез квантов скок, при което се поглъща или съответно изпуска фотон с точно определена енергия (длжина на вълната, честота).
Атомните електронни орбитали са групирани в слоеве. Слоевете се обозначават с латинските букви K, L, M, N.... (или 1, 2, 3, 4...). Поредният номер на слоя представялява първото от 4 квантови числа, които определят еднозначно енергитичното състояние (или "адреса") на електрона в атома. Според принципът на Паули, в един атом не може да има два (или повече) електрона с едни и същи 4 квантови числа.
Та значи квантовите числа са 4: n, l, m и ms.
Както казахме: главното от тях е "n" (главно квантово число) и определя електронния слой (K, L, M, N.. или 1, 2, 3, 4...) в който се намира електрона.
Числото "l" се нарича орбитално квантово число и определя вида орбитала (като пространствена форма и насока в пространството), на която се намира електрона. Видовете орбитали, които съществуват се означават с буквите s, p, d, f... "S"-орбиталата е сферична и е само една във всеки слой, "p"-орбиталите са 3 на брой и представляват пространствени осморки, разположени перпендикулярно една на друга по осите x, y и z.
"d"-орбиталите са 5 на брой. Представляват пространствени (4-листни) детелини, а петата от тях е малко по-странна. "f"-орбиталите са 7 на брой и са още по-странни като форма... Коя точно от 7-те f-орбитали (или d, или p) обитава електрона пък е значението на магнитното квантово число "m".
Съществуват следните ограничения:
1) Видовете орбитали, който могат да съществуват в един слой, се определят еднозначно от номера на слоя.
Така в K-слоя (най-близкия до ядрото) може да има само един вид орбитала, и това е единствената сферичната s-орбитала.
В следващия слой L (по отдалеченият от ядрото) вече освен s-орбиталата, можем да имаме и следващия вид - p-орбиталите, които са 3 на брой.
В трeтия слой M, вече можем да имаме освен s и p, още и d-орбитали (които са 5 на брой).
В четвъртия слой N, освен s, p, d, можем вече да имаме и f-орбитали (7 на брой).
Какво излиза до тук?
n - главното квантово число се мени 1, 2, 3, 4...
l - орбиталното квантово число се мени от 0 до n-1 (т.е. за n=1 може да бъде само l=0, за n=2 l може да бъде 0 и 1, за n=3 l може да бъде 0, 1 и 2, и т.н.). Като конвенцията е: 0 = s-орбитала, 1 = p-орбитала, 2 = d-орбитала, 3 = f-орбитала
m - магнитното квантово число, определящо коя точно орбитала от съответния вид (s, p, d, f...) имаме, може да се мени като стойност от -l през нулата до +l. Т.е., както вече отбелязахме, при l=0 (s-орбитала) m може да бъде само 0, демек s-орбиталата е единствена. При l=1 (съответстващо на p-орбитала) m приема стойности -1, 0 и 1, което отговаря на трите p-орбитали, разположени по x, по y и по z.
При l=2 (d-орбитала) m се мени -2, -1, 0, 1 и 2, отговарящи на 4-те пространствени детелини, плюс петата "странна" d-орбитала.
И т.н.
Та значи с 3-те квантови числа n, m и l можем еднозначно да определим: в кой електронен слой се намира електрона, на какъв вид орбитала се намира, и на коя точно орбитала от съответния вид се намира! Адресът за доставка е разпознат от пощальона :)
За какво обаче ни служи четвъртото квантово число ms? Ами следвайки аналогията с адреса и пощальона, можем да кажем, че ms отговаря за ПОЛА на електрона! :) За разлика от джендър-идеологията, горките електрони могат да бъдат само мъжки или женски... За това на една атомна орбитала (адрес) могат да живеят най-много 2 електрона (мъж и жена). Може да живее и самотен електрон (ерген), но само ако къщата му е на края на селото (в най-външния електронен слой). В научните среди този пол се нарича "спин" и съответно ms може да заема само две стойности -1/2 и +1/2.
За да добиете представа - вижте приложената картинка. На нея са изобразени: s-орбиталата (синя), 3-те p-орбитали (жълти), 5-те d-орбитали (зелени) и 7-те f-орбитали (виолетови)...
Как се запълват атомните орбитали?
При водорода имаме само едно елетронче. Съответно имаме само един електронен слой (n = K или 1), на него само един вид орбитала (l = 0 или s), и понеже s-орбиталата е единствена от своя вид, m може да заема само една стойност - в случая 0.
Т.е. електронната конфигурация на единствения електрон в атома на водорода са отбелязва като 1s1.
При хелия вече имаме 2 протона в ядрото, съответно 2 електрона около атома. Но какво казахме? "на всяка орбитала може да има най-много 2 електрона (мъж и жена)" - е, честито на пича-електрон - той си е намерил булка.
Електронната конфигурация на хелиевия атом е 1s2
И край! Първият слой (K-слоя) е изцяло запълнен! При него няма p-орбитали, на които да заселваме нови семейства... Край! За това и хелият е инертен, благороден и т.н. газ - той нито приема, нито предава електрони. Електронната му конфигурация е симетрична в пространството, изцяло запълнена, устойчива като скала... Поради което първият период от периодичната система завършва тук - с хелия.
Отиваме на следващия атом - лития, който вече има 3 протона в ядрото, и съответно 3 електрона около него. С два от електроните вече знаем какво се е случило - те заемат изцяло първия (K) електронен слой и единствената му сферична s-орбитала. Третият електрон обаче няма да свети на щастливото хармонично семейство и отива... на следващия, втори електронен слой (L, n=2). Там, както вече видяхме, може да имаме s, но можем да имаме и p-орбитали (и то 3 на брой p-орбитали). Къде ще отиде нашият ерген? Естествено на s-орбиталата, понеже тя е по-ниско енергитична (наемът на къщата е по-нисък).
Електронната конфигурация на лития става 1s22s1. Това означава, че имаме една изцяло запълнена (с 2 електрона) s-орбитала на първия електронен слой, и една полузапълнена (с един електрон) s-орбитала на втория електронен слой.
При берилия вече имаме 4 електрона. Съответно се запълва и 2s-орбиталата. Конфигурацията става 1s22s2.
ОБАЧЕ! Тъй като сме вече на втория слой (L), тука можем да имаме вече освен s, също и p-орбитали, и то цели 3 p-орбитали. Т.е. можем да настаним още 3 брачни двойки... Да видим какво става:
Следващият елемент след берилия е бора. Имаме 5 електрона. 2 от тях са на 1s орбиталата. Другите 2 са на 2s-орбиталата. И петият е на една от 3-те p-орбитали. Конфигурацията става: 1s22s22p1.
И така изреждаме следващите елементи: въглерод - ...2p2, азот - ...2p3, кислород - ...2p4 и т.н., докато стигнем до неона - 1s22s22p6. Опа! Неонът е благороден газ, подобен по свойства на хелия. Значи вторият период от Периодичната система трябва да е свършил. Поглеждаме - ...2p6, демек запълнили сме до откат и 3-те p-орбитали с по два електрона. Точка!
Минаваме на следващия, трети период от Периодичната система. Имаме алкален метал натрий, който по химични свойства е много подобен на лития. Защо ли? Защото имаме конфигурация 1s22s22p63s1, т.е. точно както при хелия изцяло запълнен пред-последен електронен слой, И едно свободно електронче на последния (този път трети) слой!
Надявам се оттук-нататък аналогията да е ясна - магнезият прилича на берилия (стои под него в Периодичната система) понеже има 2 електрона в най-външния електронен слой, точно като него: 1s22s22p63s2. Алуминият прилича по свойства на бора - 3 електрона в най-външния слой... И така до аргона. ХОП! Пак инертен газ. Пак изцяло запълнен 3-ти електронен слой (M).
Но почакайте малко... Нали 3-тият електронен слой (M) можеше да има освен s, p, също и d-орбитали? Не е ли време да запълним тях?
Има, разбира се, но се оказва, че те са по-високо енергитични от следващата - 4s орбиталата. Т.е. те се запълват след нея.
Така че подхващаме четвъртия период от Системата - калий, калций (които са досущ като натрия и магнезия...). И чак след това ги подхващаме - скандий, титан, ванадий, хром... При тях се запъват 3d-орбиталите (които са 5 на брой, по 2 електрона на всяка, значи) общо 10 елемента, преди да стигнем и да запълним 4p-орбиталите. Там вече са: галий, германий, арсен, селен, бром, криптон, които са родни братя съответно на алуминий, силиций, фосфор, сяра, хлор, аргон от предишния 3-ти период :)
Завършваме 4-и период пак с инертен газ - криптон, чиято електронна конфигурация е 1s22s22p63s23p64s23d104p6.
И така нататък!
Надявам се мъглата малко от малко да се е поизяснила... или пък да е станала още по-гъста... :)
Навигация
[0] Списък на темите
Премини на пълна версия