1. Лабораторна №1
Правила роботи та основні
методи досліджень в
хімічної лабораторії
2. Практична частина
Правила роботи в хімічній
лабораторії
• Сформувати уявлення про
правилах і методах роботи в
хімічної лабораторії
• Завдання
- Навчитися методам безпечної роботи в
лабораторії
- Навчитися користуватися обладнанням
хімічної лабораторії
Працювати в лабораторії необхідно в халаті, захищаючи одяг і
шкіру від попадання і роз'їдання реактивами і обсіменіння
мікроорганізмами.
Кожен повинен працювати на закріпленому за ним робочому місці.
Перехід на інше місце без дозволу викладача не
допускається.
Робоче місце слід підтримувати в чистоті, не захаращувати
його посудом і побічними речами.
Студентам забороняється працювати в лабораторії без присутності
викладача або лаборанта, а також у невстановлений час
без дозволу викладача.
До виконання кожної лабораторної роботи можна приступити
тільки після отримання інструктажу з техніки безпеки і
дозволу викладача.
Приступаючи до роботи, необхідно: усвідомити методику роботи,
правила її безпечного виконання; перевірити відповідність
взятих речовин тих речовин, які вказані в методиці
роботи.
Досвід необхідно проводити в точній відповідності з його описом в
методичних вказівках, особливо дотримуватися черговості додавання
реактивів.
Для виконання досвіду користуватися тільки чистою, сухою лабораторної
посудом; для відмірювання кожного реактиву потрібно мати мірний посуд
(Піпетки, бюретки, мензурки, мірний циліндр або мірну склянку); не слід
виливати надлишок налитого в пробірку реактиву назад в ємність, щоб не
зіпсувати реактив.
Якщо в ході досвіду потрібно нагрівання реакційної суміші, треба слідувати
передбаченим методичними вказівками способу нагрівання: на водяній бані,
на електроплитці або на газовому пальнику і ін. Сильно летючі горючі
речовини небезпечно нагрівати на відкритому вогні.
Пролиті на підлогу і стіл хімічні речовини знешкоджують і прибирають під
керівництвом лаборанта (викладача) відповідно до правил.
При роботі в лабораторії слід дотримуватися таких вимог:
виконувати роботу потрібно акуратно, сумлінно, уважно, економно,
бути спостережливим, раціонально і правильно використовувати час,
відведений для роботи.
Після закінчення роботи слід привести в порядок своє робоче місце: помити
посуд, протерти поверхню робочого лабораторного столу, закрити
водопровідні крани, вимкнути електричні прилади.
Правила техніки безпеки в лабораторії при роботі з кислотами і лугами
Кислоти і луги в більшості відносяться до речовин підвищеного класу небезпеки і здатні
викликати хімічні опіки і отруєння. Тому необхідно уважно стежити за тим, щоб
реактиви не потрапляли на обличчя, руки та одяг.
Не ходити по лабораторії з концентрованими кислотами і лугами, а наливати їх тільки в
відведеному для цього місці.
Розливати концентровану азотну, сірчану і соляну кислоти слід тільки при включеній
вентиляції в витяжній шафі.
Забороняється набирати кислоти і луги в піпетку ротом. Для цього слід застосовувати гумову грушу і
інше обладнання для відбору проб.
Для приготування розчинів сірчаної, азотної та інших кислот необхідно їх доливати до води тонкою
струменем при безперервному перемішуванні, а не навпаки. Доливати воду в кислоту забороняється!
Розчиняти тверді луги слід шляхом повільного додавання їх невеликими шматочками до води при
безперервному перемішуванні. Шматочки лугу потрібно брати тільки щипцями.
При змішуванні речовин, яке супроводжується виділенням тепла, необхідно користуватися
термостійким толстостенной скляній або фарфоровим посудом.
Розлиті кислоти або лугу необхідно негайно засипати піском, нейтралізувати, і тільки після
цього проводити прибирання.
При попаданні на шкіру або одяг кислоти, треба змити її великою кількістю води, а потім 3-5%
розчином питної соди або розведеним розчином аміаку.
При попаданні на шкіру або одяг лугу, після змивання її великою кількістю води, потрібно
провести обробку 2-3% розчином борної, лимонної або оцтової кислоти.
Речовини, фільтри, папір, використані при роботі, слід викидати в спеціальний відро,
концентровані розчини кислот і лугів також зливати в спеціальний посуд.
Правила техніки безпеки в лабораторії з легкозаймистими і горючими
рідинами (ЛЗР і ГР)
Всі роботи з ЛЗР і ГР повинні здійснюватися в витяжній шафі при включеній
вентиляції, відключених газових проводках і електронагрівальних приладів.
Забороняється нагрівати на водяних банях речовини, які можуть вступати між собою в
реакцію, яка супроводжується вибухом або виділенням парів і газів.
При випадковому проливанні ЛЗР (сірковуглець, бензин, діетиловий ефір і ін.), А також
при втратах горючих газів необхідно негайно відключити всі джерела відкритого
вогню, електронагрівальні прилади.
Судини, в яких проводилися роботи з ЛЗР і ГР, після закінчення досліджень
повинні бути негайно звільнені від залишилася рідини і промиті.
Досліди з отруйними речовинами і речовинами, які мають сильно виражений запах,
можна проводити тільки у витяжній шафі.
При гасінні бензину, спирту, ефіру, користуватися піском, яким слід засипати на
спалахнуло полум'я.
При розпізнаванні газу по запаху, який виділяється, нюхати газ тільки на
певній відстані, спрямовуючи його струмінь рухом руки від судини до себе.
8. Теоретична частина
• Атом - це найменша частинка
хімічного елемента, яка зберігає
всі його хімічні властивості.
• Атом складається з
- ядра, що має позитивний
електричний заряд
- негативно заряджених електронів
• При хімічних реакціях ядра атомів
залишаються без змін, змінюється лише
будова електронних оболонок внаслідок
перерозподілу електронів між
атомами.
• Спроможність атомів віддавати або
приєднувати електрони визначаються його
Хімічні властивості.
• Електрон має двоїсту (корпускулярноволновую) природу. Завдяки хвильовим властивостям
електрони в атомі можуть мати тільки строго
певні значення енергії, які залежать від
відстані до ядра.
• Електрони, що володіють близькими значеннями
енергії утворюють енергетичний рівень. він
містить лише певну кількість електронів максимально 2n * n.
• Енергетичні рівні підрозділяються на s-, p-, dи f- підрівні; їх число дорівнює номеру рівня.
15. Квантові числа електронів
Стан кожного електрона в атомі
зазвичай описують за допомогою чотирьох
квантових чисел: головного (n),
орбітального (l), магнітного (m) і
спинового (s). Перші три характеризують
рух електрона в просторі, а
четверте - навколо власної осі.
16. Головне квантове число (n).
Головне квантове число (n).
• Визначає енергетичний рівень електрона,
віддаленість від рівня ядра, розмір електронного
хмари. Приймає цілі значення (n = 1, 2, 3.) і
відповідає номеру періоду. з періодичної
системи для будь-якого елемента за номером періоду
можна визначити число енергетичних рівнів
атома і який енергетичний рівень є
зовнішнім.
• Приклад.
• Елемент кадмій Cd розташований в п'ятому періоді,
значить n = 5. У його атомі електрони раcпределени
по п'яти енергетичним рівням (n = 1, n = 2, n =
3, n = 4, n = 5); зовнішнім буде п'ятий рівень (n =
5).
17. Орбітальний квантове число (l)
Орбітальний квантове число (l)
• характеризує геометричну форму орбіталі.
Приймає значення цілих чисел від 0 до (n - 1). незалежно
від номера енергетичного рівня, кожному значенню
орбітального квантового числа відповідає орбіталь
особливої форми. Набір орбіталей з однаковими
значеннями n називається енергетичним
рівнем, cодінаковимі n і l - підрівнів.
• Для
• l = 0 s- підрівень, s- орбиталь - орбіталь сфера
• l = 1 p- підрівень, p- орбиталь - орбіталь гантель
• l = 2 d- підрівень, d- орбіталь - орбіталь складної форми
• f-підрівень, f-орбіталь - орбіталь ще більш складної
форми
На першому енергетичному рівні (n = 1) орбітальний квантове
число l приймає єдине значення l = (n - 1) = 0. Форма
мешкали - сферична; на першому енергетичному тільки один
підрівень - 1s. Для другого енергетичного рівня (n = 2)
орбітальне квантове число може приймати два значення: l =
0, s- орбиталь - сфера більшого розміру, ніж на першому
енергетичному рівні; l = 1, p- орбиталь - гантель. Таким чином,
на другому енергетичному рівні є два підрівня - 2s і 2p.
Для третього енергетичного рівня (n = 3) орбітальний
квантове число l приймає три значення: l = 0, s- орбиталь сфера більшого розміру, ніж на другому енергетичному рівні; l =
1, p- орбиталь - гантель більшого розміру, ніж на другому
енергетичному рівні; l = 2, d- орбіталь складної форми.
Таким чином, на третьому енергетичному рівні можуть бути
три енергетичних підрівня - 3s, 3p і 3d.
• Магнітне квантове число (m) характеризує стан
електронної орбіталі в просторі і приймає
цілочисельні значення від -I до + I, включаючи 0. Це означає,
що для кожної форми орбіталі існує (2l + 1)
енергетично рівноцінних орієнтації в просторі.
• Для s- орбіталі (l = 0) такий стан одне і
відповідає m = 0. Сфера не може мати різні
орієнтації в просторі.
• Для p- орбіталі (l = 1) - три рівноцінні орієнтації в
просторі (2l + 1 = 3): m = -1, 0, +1.
• Для d- орбіталі (l = 2) - п'ять рівноцінних орієнтацій в
просторі (2l + 1 = 5): m = -2, -1, 0, +1, +2.
• Таким чином, на s- підрівні - один, на p- підрівні - три,
на d- підрівні - п'ять, на f- підрівні - 7 орбіталей.
20. Спіновий квантове число (s)
Спіновий квантове число (s)
• характеризує магнітний момент,
що виникає при обертанні електрона
навколо своєї осі. приймає тільки
два значення 1/2 і -1/2
відповідні протилежним
напрямками обертання.
Принципи заповнення орбіталей
1.
Принцип Паулі. В атомі не може бути двох електронів, у
яких значення всіх квантових чисел (n, l, m, s) були б однакові, тобто на
кожної орбіталі може знаходитися не більше двох електронів
(C протилежними спинами).
2.
Правило Клечковского (принцип найменшої енергії). Здебільшого
стані кожен електрон розташовується так, щоб його енергія була
мінімальної. Чим менше сума (n + l), тим менше енергія орбіталі. при
заданому значенні (n + l) найменшу енергію має орбіталь з меншим n.
Енергія орбіталей зростає в ряду:
1S <2s <2p <3s <3p <4s <3d <4p <5s <4d <5p <6s <5d » 4f <6p <7s.
3.
Правила Гунда. Атом в основному стані повинен мати
максимально можливе число неспарених електронів в межах
певного підрівня.
Повна електронна формула елемента
Запис, що відображає розподіл електронів в атомі хімічного елемента з енергетичних
рівнями і подуровням, називається електронною конфігурацією цього атома. Здебільшого
(Не збудженому) стані атома всі електрони задовольняють принципом мінімальної енергії.
Це означає, що спочатку заповнюються підрівні, для яких:
1)
Головне квантове число n мінімально;
2)
Всередині рівня спочатку заповнюється s- підрівень, потім p- і лише потім d- (l мінімально);
3)
Заповнення відбувається так, щоб (n + l) було мінімально (правило Клечковского);
4) У межах одного підрівня електрони розташовуються таким чином, щоб їх сумарний спін
був максимальний, тобто містив найбільшу кількість неспарених електронів (правило Хунда).
5) При заповненні електронних атомних орбіталей виконується принцип Паулі. його наслідком
є, що енергетичному рівню з номером n може належати не більше ніж
2n2 електронів, розташованих на n2 підрівня.
23. Повна електронна формула елемента
• Приклад.
• Цезій (Сs) знаходиться в 6 періоді, його 55
електронів (порядковий номер 55) розподілені по
6 енергетичним рівням і їх
подуровням. Cоблюдая послідовність
заповнення електронами орбіталей отримаємо:
• 55Cs
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 4d10 5s2 5p6 5d10 6s1
• Вуглець в органічних сполуках,
як правило, чотиривалентний; атоми
його здатні з'єднуватися не тільки з
іншими атомами, але і один з одним,
утворюючи ланцюги; останні можуть
замикатися з утворенням циклів.
Це властивість вуглецю і явище
ізомерії і обумовлюють
різноманіття органічних речовин.
25. Стан валентних електронів в атомі вуглецю
• електронна структура збудженому
атома вуглецю може бути виражена
формулою
• 1s2 2s2 2p2,
• у другому (зовнішньому) електронному шарі у
нього два спарених (з протилежними
спинами) s- електрона і тільки два
неспарених p-електрона, які можуть
брати участь в утворенні ковалентних
зв'язків.
25
• вуглець мав би виявляти
валентність, рівну двом, але в більшості
своїх з'єднань він чотиривалентний -
утворює чотири ковалентні зв'язки.
• Це пояснюється тим, що при витраті
деякої енергії відбувається
"Розпарювання" 2s- електронів: один з них
перекладається на вільну орбіту підрівні
2p, і атом переходить у збуджений
стан
26
• у атома вуглецю, що бере участь в
освіті чотирьох ковалентних
зв'язків, у зовнішньому електронному шарі,
чотири валентних електрони.
• Стан їх не однаково. Один з
них (s- електрон), рухаючись навколо ядра
утворює кульове хмара, подібне
хмарі електрона в атомі
водню (s-стан електрона).
27
• Хмари трьох інших електронів (pелектрони) мають форму об'ємних
вісімок (гантелей) з "перетяжкой" в
області ядра і орієнтованих в трьох
взаємно перпендикулярних
напрямках (p- стану електрона)
28
30. Хімічний зв'язок (Питання для самопідготовки)
1. Перелічіть види хімічного зв'язку
2. Охарактеризуйте ковалентний зв'язок
за основними ознаками
3. Охарактеризуйте іонну зв'язок з
основними ознаками
4. Явище sp3, sp2, sp - гібридизації
31. Теми для повідомлень
1. Історія органічної хімії
2. Визначення структури органічних
з'єднань. інфрачервона
спектроскопія і спектроскопія
комбінаційного розсіювання
3. Визначення структури органічних
з'єднань. Мас-спектроскопія
