Задача 1.
Уравнение реакции:
3KOH + H₃PO₄ = K₃PO₄ + 3H₂O
Находим массу чистой кислоты:
m H₃PO₄ = 980 г * 0,3 = 294 г
По таблице Менделеева находим атомные массы элементов, складываем их и получаем молярную массу кислоты:
1*3 + 31 + 16*4 = 98 г/моль
Зная массу и молярную массу кислоты, найдем кол-во вещества:
ν = m/M
ν H₃PO₄ = 294 г / 98 г/моль = 3 моль
По уравнению реакции, кол-во вещества ортофосфорной кислоты и ортофосфата калия равно (у обоих веществ коэффициент равен 1).
ν H₃PO₄ = ν K₃PO₄
Теперь находим молярную массу соли (по аналогии с кислотой):
39*3 + 31 + 16*4 = 212 г/моль
Ну и теперь, зная кол-во вещества и молярную массу ортофосфата калия, найдем его массу:
m = ν*M
m K₃PO₄ = 3*212 = 636 г
ответ: 636 г.
Задача 2.
Уравнение реакции:
2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑
Если 10% алюминия -- примеси, то чистый алюминий -- это 90 % от общей массы:
2,7 * 0,9 = 2,43 г
Атомная масса алюминия = 27 г/моль.
Зная атомную (в данном случае она же молярная) массу алюминия, найдем кол-во вещества:
ν Al = 2,43 г / 27 г/моль = 0,09 моль
По уравнению реакции алюминия 2 моль, а водорода -- 3 моль (т.е. водорода в 1,5 раза больше)
ν H₂ = 0,09 моль * 1,5 = 0,135 моль
Один моль любого газа при н.у. занимает объем 22,4 л. Но у нас не один моль, а всего 0,135 моль, поэтому объем будет равен
22,4 л/моль * 0,135 моль = 3,024 л
ответ: 3,024 л.
Электро́нная конфигура́ция — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.
Электронные атомные и молекулярные орбитали
Электронная конфигурация обычно записывается для атомов в их основном состоянии. Для определения электронной конфигурации элемента существуют следующие правила:
Принцип заполнения. Согласно принципу заполнения, электроны в основном состоянии атома заполняют орбитали в последовательности повышения орбитальных энергетических уровней. Низшие по энергии орбитали всегда заполняются первыми.
Принцип запрета Паули. Согласно этому принципу, на любой орбитали может находиться не более двух электронов и то лишь в том случае, если они имеют противоположные спины (неодинаковые спиновые числа).
Правило Хунда. Согласно этому правилу, заполнение орбиталей одной подоболочки начинается одиночными электронами с параллельными (одинаковыми по знаку) спинами, и лишь после того, как одиночные электроны займут все орбитали, может происходить окончательное заполнение орбиталей парами электронов с противоположными спинами.
С точки зрения квантовой механики электронная конфигурация — это полный перечень одноэлектронных волновых функций, из которых с достаточной степенью точности можно составить полную волновую функцию атома (в приближении самосогласованного поля).
Если говорить в общем, атом, как составную систему, можно полностью описать только полной волновой функцией. Однако такое описание практически невозможно для атомов сложнее атома водорода — самого простого из всех атомов химических элементов. Удобное приближённое описание — метод самосогласованного поля. В этом методе вводится понятие о волновой функции каждого электрона. Волновая функция всей системы записывается как надлежащим образом симметризованное произведение одноэлектронных волновых функций. При вычислении волновой функции каждого электрона поле всех остальных электронов учитывается как внешний потенциал, зависящий в свою очередь от волновых функций этих остальных электронов.
В результате применения метода самосогласованного поля получается сложная система нелинейных интегродифференциальных уравнений, которая всё ещё сложна для решения. Однако уравнения самосогласованного поля имеют вращательную симметрию исходной задачи (то есть они сферически симметричны). Это позволяет полностью классифицировать одноэлектронные волновые функции, из которых составляется полная волновая функция атома.
Для начала, как в любом центрально симметричном потенциале, волновую функцию в самосогласованном поле можно охарактеризовать квантовым числом полного углового момента {\displaystyle l}l и квантовым числом проекции углового момента на какую-нибудь ось {\displaystyle m}m. Волновые функции с разными значениями {\displaystyle m}m соответствуют одному и тому же уровню энергии, т. е. вырождены. Также одному уровню энергии соответствуют состояния с разной проекцией спина электрона на какую-либо ось. Всего для данного уровня энергии {\displaystyle 2(2l+1)}2(2l+1) волновых функций. Далее, при данном значении углового момента можно перенумеровать уровни энергии. По аналогии с атомом водорода принято нумеровать уровни энергии для данного {\displaystyle l}l начиная с {\displaystyle n=l+1}n=l+1. Полный перечень квантовых чисел одноэлектронных волновых функций, из которых можно составить волновую функцию атома, и называется электронной конфигурацией. Поскольку всё вырождено по квантовому числу {\displaystyle m}m и по спину, достаточно только указывать полное количество электронов, находящихся в состоянии с данными {\displaystyle n}n, {\displaystyle l}l.
