каморка папыВлада
журнал Наука и жизнь 1967-05 текст-13
Меню сайта

Поиск

Статистика

Друзья

· RSS 25.04.2019, 18:42

скачать журнал

<- предыдущая страница следующая ->

Семинар по химии

ГЛАЗАМИ ЭКЗАМЕНАТОРА
Доктор химических наук Г. ХОМЧЕНКО.

СВОЙСТВА НЕМЕТАЛЛОВ

Разделы неорганической и органической химии, изучаемые в средней школе, содержат в большом количестве так называемый описательный материал. Ориентируясь на его внешнюю простоту, поступающие в вузы часто полагают, что для успешной сдачи экзамена достаточно такой материал только запомнить. На самом же деле этого мало: описательный материал должен быть не только изучен, но и глубоко осмыслен на прочной теоретической основе, какой является теория строения атома, периодический закон и система Д. И. Менделеева, теория электролитической диссоциации и окислительно-восстановительных процессов, теории химического строения органических соединений А. М. Бутлерова. Вот почему именно на описательном материале экзаменаторы часто проверяют способность поступающего к самостоятельному мышлению, его умение сопоставлять и обобщать разрозненные факты.
В неорганической химии к числу описательных, в частности, относятся разрозненные разделы, в которых дается оценка свойств неметаллов. Сразу следует сказать, что для неметаллов скорее более характерно различие, чем общность свойств. Поэтому в отличие от металлов в учебниках обычно отсутствуют общие обзоры свойств этих элементов. Однако это не означает, что такая общая оценка не может быть проведена и, следовательно, спрошена на экзаменах.
Для того, чтобы выявить свойства, характерные для всех неметаллов, надо прежде всего установить их расположение в периодической системе элементов и определить число электронов на внешнем энергетическом уровне атомов. Это можно сделать без особого труда, поскольку неметаллы в основном располагаются на концах малых и больших периодов (схема внизу), а число внешних электронов у их атомов, как и у всех атомов элементов, находящихся в главных подгруппах, равно номеру группы (см. «Наука и жизнь» № 4, 1967 г.).
Для завершения внешних уровней атомы неметаллов присоединяют электроны, и при этом наиболее активные из них образуют отрицательно заряженные ионы — анионы. В этом случае неметаллы являются окислителями. Способность присоединять электроны в каждом периоде возрастает по мере приближения к инертному элементу, а в каждой группе — по мере уменьшения радиуса атома, или, иными словами, снизу вверх. Активнее всех присоединяют электроны атомы фтора. У остальных же атомов неметаллов, изучаемых в средней школе, эта способность уменьшается в таком порядке: О, Cl, N, S, С, Р, Н, Si. Здесь следует подчеркнуть, что в этом ряду вторым после фтора стоит элемент кислород, а не хлор, который отвечающие на экзаменах нередко ошибочно ставят на это место.
Взаимодействуя с металлами, типичные неметаллы образуют соединения с ионной связью, примером которых могут служить хлорид натрия NaCl, окись кальция СаО, сульфид калия K2S. В определенных условиях неметаллы реагируют между собой, образуя соединения с ковалентной связью — как полярные, так и неполярные. Примером первых служат вода Н2O, хлористый водород НCl, аммиак NH3; примером вторых — двуокись углерода СO2, метан СН4, бензол С6Н6.
С водородом неметаллы образуют летучие соединения, формулы которых находятся в зависимости от номера группы элемента. Эту зависимость можно проиллюстрировать рядом таких соединений, как фтористый водород HF, сероводород H2S, аммиак NH3, метан СН4. При растворении в воде водородные соединения галогенов, серы, селена и теллура образуют кислоты той же формулы, что и сами водородные соединения: HF, HCl, HBr, HI, H2S, H2Se, Н2Те. При растворении в воде аммиака образуется основание NH4OH.
С кислородом неметаллы образуют кислотные окислы — так называемые ангидриды кислот. В одних из них они проявляют максимальную валентность, равную номеру группы (например, SO3, N2O5), в других — более низкую (например, SO2, N2O3). Кислотным окислам соответствуют кислоты, причем из двух кислородных кислот одного неметалла сильнее будет та, в которой он проявляет максимальную валентность. Например, азотная кислота HNO3 сильнее азотистой HNO2, а серная кислота H2SO4 сильнее сернистой H2SO3. Напомню, что сила кислоты определяется ее способностью образовывать ионы водорода Н+ или, точнее, ионы Н3O+.
Вслед за приведенным выше обзором можно рассмотреть общие характеристики свойств элементов по тем главным подгруппам, в которые входят неметаллы. Это подгруппы галогенов, кислорода, азота, углерода. А затем уже по отдельности рассматривать свойства каждого неметалла и его соединений. Опыт показывает, что такой подход очень целесообразен, так как позволяет рассмотреть во взаимной связи общие и индивидуальные свойства элементов и их соединений.
К неметаллам следует отнести и инертные элементы — гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Атомы инертных элементов содержат на внешнем энергетическом уровне по 8 электронов. Исключением служит гелий, у которого всего 2 электрона. Еще недавно считалось, что такие атомы не способны ни отдавать электроны, ни принимать их, ни образовывать общие электронные пары. Однако в 1962 году было получено первое химическое соединение инертного элемента — тетрафторид ксенона XeF4, после чего химия инертных элементов начинает развиваться быстрыми темпами.
Особенно богата химия ксенона, соединения которого по своим свойствам сходны с соответствующими соединениями иода. При взаимодействии ксенона с фтором в зависимости от условий опыта получается либо дифторид ксенона XeF2, либо тетрафторид ксенона XeF4, либо гексафторид ксенона XeF6. При нормальной температуре все это твердые вещества белого цвета. В химическом отношении наиболее активен гексафторид ксенона XeF6, хорошо взаимодействующий с кремнеземом:
2 XeF6 + SiO2 = 2 XeOF4 + SiF4.
Образующийся при этом окситетрафторид ксенона XeOF4 при нормальной температуре — летучая бесцветная жидкость.
Все фториды ксенона взаимодействуют с водой. При этом в реакции с дифторидом и тетрафторидом образуются ксенон, кислород и фтористый водород:
2 XeF2 + 2 Н2O = 2 Хе + O2 + 4 HF,
XeF4 + 2 Н2O = Хе + O2 + 4 HF.
Однако при взаимодействии с водой гексафторида получается новое соединение — трехокись ксенона ХеO3:
XeF6 + 3 Н20 = ХеO3 + 6 HF.
Трехокись ксенона ХеO3 — это бесцветное кристаллическое вещество, которое в твердом состоянии весьма взрывоопасно (по силе взрыва оно не уступает тринитротолуолу). В растворе же трехокись ксенона устойчива и безопасна.
Фториды ксенона — сильные окислители. При взаимодействии с водородом они восстанавливаются до ксенона. Поэтому, например, реакция
XeF6 + 3 Н2 = Хе + 6 HF
служит для получения чистого ксенона. Фториды проявляют окислительные свойства и по отношению к другим веществам. Например:
XeF6 + 6 KI = Хе + 3 I2 + 6 KF.
Вслед за фторидами ксенона удалось получить и фторид радона. Однако из-за сильной радиоактивности радона это соединение пока еще мало изучено. Получены и фториды криптона KrF2 и KrF4, которые также оказались значительно менее устойчивыми, чем соответствующие соединения ксенона. Соединения же аргона, пеона и гелия пока еще не получены.
Из кислородных соединений, помимо трехокиси ХеO3, в настоящее время получена четырехокись ксенона ХеO4, а также соответствующие им кислоты — Н6ХеО6 и H4XeO6. Хотя сами эти кислоты неустойчивы, их соли — ксенаты (например, Na6XeO6, Ва3ХеО6) и перксенаты (например, Na4XeO6, Ва2ХеO6) — при комнатной температуре представляют собой достаточно устойчивые кристаллические вещества. Получены также соли криптоновой кислоты — криптат бария ВаКrO4 и другие.
Таким образом, инертные элементы способны вступать в реакции и образовывать соединения с обычными химическими связями. Поскольку внешние уровни у атомов инертных элементов заполнены, они могут соединяться с другими атомами, только образуя общие электронные пары. Но тогда следует признать, что валентный уровень инертного элемента в соединениях может содержать более 8 электронов и при этом быть устойчивым. Все это противоречит представлению о завершенном уровне, в котором, согласно старым понятиям, могут разместиться максимум 8 электронов. Но, с другой стороны, химии известны устойчивые соединения обычных элементов, в которых их атомы имеют 12 общих электронов или, иными словами, образуют 6 электронных пар. Так, например, у фторида серы SF6 шесть электронов серы спарены с электронами шести атомов фтора, в результате чего вокруг атома серы образовался устойчивый уровень из 12 электронов, а вокруг каждого атома фтора — из 8. Возможно, по такому же принципу образованы и многие химические соединения инертных элементов.
Вместе с тем уже известны и химические соединения инертных элементов с ионной связью. Их удалось получить, используя для отрыва электронов от их атомов гексафторид платины PtF6 — газ темно-красного цвета, являющийся даже более сильным окислителем, чем фтор. Уравнение реакции взаимодействия ксенона с гексафторидом платины можно представить так:
Хе + PtF6 = Хе+ [PtF6]-.
Образовавшийся гексафторплатинат ксенона — это твердое оранжевое вещество, имеющее ионную кристаллическую решетку.
Может показаться странным, что большая часть статьи о неметаллах посвящена подгруппе инертных элементов и их соединениям. Но необходимость в этом вызвана тем, что учебная литература пока еще, как правило, содержит устаревшие представления и понятия. Ведь химия инертных элементов — это успехи науки самых последних лет!

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ:
1. При каталитическом окислении аммиака избытком кислорода в конечном итоге получается азотная кислота и вода. Вычислите процентную концентрацию кислоты, растворенной в образовавшейся воде.
2. Взято твердое кристаллическое вещество X темного цвета. При его нагревании выделяется газ А без цвета и запаха, который не мутит известковую воду. При действии же на это вещество X соляной кислотой выделяется удушливый газ Б. Напишите формулу вещества X и уравнения реакций, в которых выделялись газы А и Б.
3. В замкнутом сосуде емкостью 500 мл находится 50 мл 25%-ного раствора соляной кислоты HCl (с удельным весом 1,124) и 0,5 г цинка. Каково будет давление в сосуде после окончания реакции, если до опыта оно было равно 1 ат (температура сосуда 0°С)?
4. Двуокись углерода, полученную при полном сжигании 4,48 л метана (условия нормальные), пропустили через 100 мл 28%-ного раствора едкого натра, с удельным весом 1,31. Каков состав соли и какова ее концентрация в растворе?
5. На весах уравновешены два сосуда. В первом из них находится раствор едкого натра, а во втором — раствор соляной кислоты. В первый сосуд добавили 10 г хлорида аммония NH4Cl. Сколько граммов карбоната магния MgCO3 надо добавить во второй сосуд, чтобы равновесие не нарушилось?


Семинар по физике

КАЧЕСТВЕННЫЕ ЗАДАЧИ
Б. КОГАН

1. Однородное тело находилось в покое (рис. 1). Затем к точкам А и В приложили две равные силы F1, F2, направленные в противоположные стороны. В каком направлении станет двигаться точка В?
Рис. 1
2. Шофер нажал тормозную педаль, и автомобиль начал снижать скорость. Можно ли сказать, что силами, вызывающими его замедление, являются силы трения колес о землю и силы трения колес о тормозные колодки?
3. В кастрюле с водой плавает стакан. Как изменится уровень воды в кастрюле, если зачерпнуть в стакан немного воды?
4. При нагревании металлического кольца его толщина увеличивается. Как при этом изменяется его внутренний диаметр?
5. На что расходуется электроэнергия, потребляемая домашним холодильником?
6. К лампочке городской сети подвели напряжение U, а затем повысили его. В каком случае увеличение тока будет больше: при повышении U с 10 в до 12 в или с 110 в до 112 в?
7. В некоторой цепи имелся участок, изображенный на рис. 2. Двое учащихся обсуждали, как будет направлен ток на участке АСВ, если соединить точки А и В проводником, показанным пунктиром. Первый учащийся сказал, что поскольку ток всегда идет от плюса к минусу, а плюс находится со стороны А, то на «пунктирном» участке ток пойдет в направлении ABC. Второй учащийся сказал, что так как на основном участке ток идет от В к А, а в точке В цепь разветвляется, то на «пунктирном» участке ток будет идти в направлении ВСА.
Кто из них прав?
Рис. 2
8. В цепи имеется участок АВ, напряжение на котором равно 100 в (рис. 3). Перегорит ли лампочка от карманного фонаря, если присоединить ее к точкам А и В?
Рис. 3
9. Шарик из мягкого железа был помещен сначала в слабое магнитное поле, а затем — в сильное. При этом во втором случае на него действовала меньшая сила, чем в первом. Чем это объясняется?
10. На переднюю линзу объектива фотоаппарата села муха. Как это отразится на качестве снимка?


КУРСЫ «ГОТОВЬТЕСЬ К КОНКУРСНЫМ ЭКЗАМЕНАМ»
Семинар по русскому языку

ПОМНИТЕ О ПАДЕЖАХ
Доктор филологических наук Д. РОЗЕНТАЛЬ.

Кто со школьных лет не знает, что слова в предложении соединяются по определенным грамматическим правилам и что один из наиболее важных видов связи слов в предложении — так называемое управление: зависимое слово ставится в том падеже, которого требует господствующее слово. Ср.: читать книги — интересоваться книгами.
Казалось бы, эта связь достаточно ясная. И все же иногда выбор падежа затруднителен. Трудности могут быть вызваны тем, что господствующее слово нередко сочетается не с одной, а с двумя падежными формами, и приходится решать, какая из них подходит для данного случая. К тому же в различных стилях (разновидностях языка, связанных с разными функциями, которые он выполняет) одно и то же господствующее слово неодинаково управляет зависимым словом. Наконец, возможно временное сосуществование устарелых и современных форм связи.
Можно сказать: жертвовать все и жертвовать всем, но значение этих сочетаний различное. В первом случае глагол имеет значение «приносить в дар, добровольно отдавать материальные ценности» (ср.: жертвовали деньги на постройку самолета в дни войны); во второй конструкции тот же глагол обозначает «поступаться чем-либо, отказываться от чего-либо ради кого-нибудь или чего-нибудь» (ср.: жертвовали жизнью).
Как следует сказать: наблюдать жизнь животных, наблюдать за жизнью животных или наблюдать над жизнью животных? Правильной является первая конструкция: если глагол «наблюдать» имеет значение «изучать, исследовать, проводить наблюдения», то он управляет винительным падежом без предлога (ср.: наблюдать солнечное затмение). В сочетании наблюдать за чем-нибудь тот же глагол обозначает «осуществлять надзор, следить за выполнением чего-либо» (ср.: наблюдать за детьми, наблюдать за поведением подопытных животных). Конструкция наблюдать над кем-либо, чем-либо имеет устарелый характер.
Мы говорим: охотиться на волков, но охотиться за певчими птицами. В первом случае глагол «охотиться» имеет значение «преследовать с целью истребления или с целью добыть путем умерщвления» (ср.: охотиться на тигров, на пушного зверя, на диких уток), во втором тот же глагол обозначает «добывать путем ловли» (ср.: охотиться за обезьянами).
Различие в управлении между сочетаниями удостоить награды — удостоить ответом связано с различным значением в них одного и того же глагола: в первом сочетании он имеет значение «признав достойным, наградить чем-либо» (ср.: удостоить первой премии), а во второй конструкции обозначает «сделать что-либо в знак внимания» (ср.: удостоить ласковым взглядом).
В сочетании упрекать в чем-либо указывается объект порицания, а в сочетании упрекать за что-нибудь — причина неодобрения, недовольства (ср.: упрекать в притворстве, в безнравственности, в легкомыслии, в скупости — упрекать за плохое поведение, за невыполнение обещания).
Сочетание обеспечить кого-либо чем-либо имеет значение «снабдить чем-то материальным» (ср.: обеспечить дома топливом, обеспечить учеников письменными принадлежностями), а сочетание обеспечить кому-либо что-либо обозначает «создать все условия для осуществления, гарантировать что-либо, сделать несомненным, верным» (ср.: обеспечить всем право на труд, обеспечить молодежи возможность приобрести специальность).
Как следует сказать: чем я обязан вашему приходу, чем я обязан вашим приходом или чему я обязан вашим приходом? Правильной является только последняя конструкция: при слове обязан (в значении «должен испытывать признательность за что-либо») дательный падеж указывает на лицо или предмет, по отношению к которому выражается чувство благодарности, а творительный падеж указывает на объект этого чувства. Ср.: «Так этим вымыслом я вам еще обязан?» (Грибоедов).
Глаголы бояться, дожидаться, слушаться сочетаются с родительным падежом, например: бояться Марьи Петровны, дожидаться сестры, слушаться матери. В разговорном языке при этих глаголах, хотя они непереходные (на что указывает наличие частицы-суффикса), встречается постановка имени лица в форме винительного падежа. Ср. у писателей: Дядю боялись все... (Лесков). Только бы дождаться Гришеньку (Шолохов). Слушайся Настасью Петровну (Чехов).
Согласно приказа или согласно приказу? В современном языке нормативной является вторая конструкция (предлог согласно управляет дательным падежом), первая для нашего времени устарела.
Памятник Пушкина или памятник Пушкину? Правильной является вторая конструкция: при названии лица слово «памятник» сочетается с дательным падежом, а в другом случае — с родительным (ср.: памятник нашей славы).
Особенного внимания требуют при склонении составные имена числительные: все образующие их части должны стоять в одном и том же падеже. Например: зрительный зал с шестьюстами семьюдесятью пятью местами (а не: с шестьсот семьдесят пятью местами, как нередко встречается в устной речи).
Итак, помните о падежах! Малейшее к ним невнимание — и в вашу речь коварной змеей вползет грамматическая ошибка.


<- предыдущая страница следующая ->


Copyright MyCorp © 2019
Конструктор сайтов - uCoz