1 Характеристика фосфора и его соединений
1.1 Положение атома фосфора в периодической системе
1.2 Электронное строение, валентные возможности атома фосфора.
1.3 Примеры и характеристика соединений фосфора
2 Характеристика никеля и его соединений
2.1 Положение атома никеля в периодической системе
2.2 Электронное строение, валентные возможности атома никеля
2.3 Примеры и характеристика соединений никеля
3 Расчетное задание
Задание 3.1
Задание 3.2
Задание 3.3
Задание 3.4
Задание 3.5
Список использованных источников
1 Характеристика фосфора и его соединений
1.1 Положение атома фосфора в периодической системе
Фосфор — элемент пятой группы и третьего периода, Z = 15, Соответственно, атом фосфора содержит в ядре 15 протонов, 16 нейтронов и 15 электронов [1].
Относится к элементам p-семейства. Обозначение – P. Относительная атомная масса – 30,974 а.е.м.
Фосфор— простое вещество, типичный неметалл. Фосфору свойственно явление аллотропии. Например, существуют аллотропные модификации фосфора такие, как белый, красный и черный фосфор, которые обладают разными химическими и физическими свойствами.
Неметаллические свойства фосфора выражены слабее, чем у азота, но сильнее, чем у мышьяка (соседние элементы в группе) [2].
1.2 Электронное строение, валентные возможности атома фосфора
Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:
+15 P)2)8)5;
1s22s22p63s23p3.
Внешний энергетический уровень атома фосфора содержит 5 электронов, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид [3]:
Наличие трех неспаренных электронов свидетельствует о том, что степень окисления фосфора равна +3. Так как на третьем уровне есть вакантные орбитали 3d-подуровня, то для атома фосфора характерно наличие возбужденного состояния:
При возбуждении атома фосфора (рис. 2), у него на внешнем электронном слое оказываются 5 неспаренных электронов. В результате в соединениях атом фосфора может быть не только трех-, но и пятивалентным [3].
2 Характеристика никеля и его соединений
2.1 Положение атома никеля в периодической системе
Никель - элемент побочной подгруппы восьмой группы, четвертого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 28. Обозначается символом Ni (лат. Niccolum). Простое вещество никель — это пластичный ковкий переходный металл серебристо-белого цвета, при обычных температурах на воздухе покрывается тонкой защитной плёнкой оксида. Химически малоактивен. Относится к элементам d — семейства. Относительная атомная масса – 58,7 а.е.м [6].
2.2 Электронное строение, валентные возможности атома никеля
Атом никеля состоит из положительно заряженного ядра (+28), внутри которого есть 28 протонов и 31 нейтрон, а вокруг, по четырем орбитам движутся 28 электронов [6].
Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:
1s22s22p63s23p63d84s2.
Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:
В результате химического взаимодействия никель отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:
Ni0 -2e → Ni2+;
Ni0 -3e → Ni3+.
В соединениях никель проявляет переменную валентность (чаще всего II валентен). Он образует соединения в степени окисления +2 (валентность II), чуть реже в степени окисления +3 (валентность III) и очень редко в степенях окисления +1 и +4 (соответственно валентности I и IV) [7].
Никель может существовать в виде простого вещества – металла, а степень окисления металлов в элементарном состоянии равна нулю, так как распределение электронной плотности в них равномерно.
Наиболее характерна для никеля степень окисления (+2) и (+3): Ni+2O, Ni+2(OH)2, Ni+2Cl2, Ni+2F2,[Ni+2(NH3)6]2+, [Ni+2(CN)6]2+, [Ni+2(SCN)6]2+.
3 Расчетное задание
Задание 3.1
Рассчитайте, при какой молярной концентрации фосфорноватистой кислоты, рН ее раствора будет равен 1,0. Рассчитайте степень диссоциации фосфорноватистой кислоты в этом растворе. Чему равна процентная концентрация раствора (плотность раствора считать приблизительно равной 1 г/см3).
Решение:
Фосфорноватистая кислота – H3PO2
Продиссоциировало Х моль/л H3PO2
С(Н+)+С(Н2РО2)- = Х моль/л
С (H3PO2) = (Со – Х) моль/л, Т.к. С(Н+) = 10-РН , то С(Н+) = 10-1 = 0,1 моль/л = Х.
Со-Х х х
Н3РО2 ↔ Н+ + НРО2-
Со-0,1 0,1 0,1
К дис =5,9*10-2
К = С(Н+) * С(Н2РО2)- = 0,12 = 5,9*10-2 ; Со-0,1 = 0,12 = 0,1695
С (H3PO2) Со-0,1 5,9*10-2
Со = 0,1695+0,1 = 0,2695 моль/л
∂ = Cдис = Х = 0,1 = 0,371 = 37,1%
Со Со 0,2695
В 1 л р-ра содержится 0,2695 моль H3PO2
m (р-ра) = ρ (р-ра)*V (р-ра) = 1г/см*1000 мл = 1000г
m (H3PO2 ) = n (H3PO2)* M (H3PO2 )
m = 0,2695*66 = 17,787 г.
W = m (в-ва) / m (р-ра) = 17,787/ 1000 *100 = 1,78%.
Ответ: 0,2695 моль/л; 0,37; 1,78%.
1. Практическое руководство по неорганическому анализу, Гиллебранд В.Ф., Лендель Г.Э., Брайт Г.А., Гофман Д.И. Практическое руководство по неорганическому анализу – М.: Химия, 1966. – 1112 c.
2. Фигуровский Н.А. Открытие элементов и происхождение их названий / Н.А. Фигуровский. - М., Наука, 1970. – 361 с.
3. Фосфор в окружающей среде. / Под ред. Э.Гриффита. - М., Мир, 1977. – 165 с.
4. Корбридж. Д. Фосфор: основы химии, биохимии, технологии / Д. Корбридж. - М., Мир, 1982. – 250 с.
5. Коррозия, Химия элементов. В 2-х томах. / Гринвуд Н.Н., Эрншо А. - М.: 2008. - Т.1 – 601с., Т. 2 – 666 с.
6. Матвейчук, Ю. В. Прикладные аспекты неорганической химии: конспект лекций для студентов специальности «Химическая технология орга-нических веществ, материалов и изделий» специализации 1–48 01 02 02 «Технология химических волокон» / Ю.В. Матвейчук. − Могилев: МГУП, 2015. – 60 с.
7. Ахметов, Н. С. Общая и неорганическая химия: учеб. для студентов вузов / Н. С. Ахметов. – М.: Высшая школа, 2006. – 743 с.
8. Реми, Г. Курс неорганической химии: в II т. / Г. Реми; перевод с нем. А. И. Григорьева [и др.]; под ред. А. В. Новоселовой. - М.: Мир, 1974. –776с.
9. Лидин, Р.А. Химические свойства неорганических веществ, учебное пособие для вузов. 3-е изд., испр., / Р.А. Лидин. - Москва, Химия, 2000. – С. 434-439.
