Понятие валентности формировалось вместе с понятием химической связи, и его содержание неоднократно расширялось и изменялось.
В начале 19 в. Дж. Дальтоном был сформулирован закон кратных отношений, из которого следовало, что каждый атом одного элемента может соединяться с определенным числом атомов другого элемента. В середине 19 в., когда были определены точные относительные веса атомов (И. Я. Берцелиус и др.), стало ясно, что число таких связей не превышает определённой величины и зависит от природы атома. Например, атом F может соединяться лишь с одним атомом Н, О — с двумя. Эта связывать или замещать определённое число других атомов и была названа «валентностью» (Э. Франкленд, 1853).
В конце 50-х гг. 19 в. А. С. Купер и А. Кекуле постулировали принцип постоянной четырёхвалентности углерода в органических соединениях. Представления о валентности составили важную часть теории химического строения А. М. Бутлерова (1861). Молекулы стали изображать с структурных формул, получивших особенно широкое распространение в органической химии.
Периодический закон Д. И. Менделеева (1869) вскрыл зависимость валентности элемента от его положения в периодической системе. Элементы одной группы обладают одинаковой высшей валентностью, в большинстве случаев равной номеру группы. Эта зависимость сыграла чрезвычайно важную роль в развитии химии: зная лишь положение элемента в периодической системе, можно было предсказать состав его соединений и впоследствии синтезировать их.
В 1916 Г. Льюис постулировал, что химическая связь осуществляется парой электронов, принадлежащих одновременно обоим взаимодействую-щим атомам. В 1917 В. Коссель выдвинул гипотезу, согласно которой электронная пара связи переходит целиком к одному из атомов с образованием ионной пары катион — анион, удерживающихся в молекуле электростатическими силами. Согласно обеим гипотезам, валентность атома в соединении стала определяться числом его неспаренных электронов, участвующих в связях, а максимальная валентность — полным числом электронов в валентной оболочке атома, то есть номером труппы.
В настоящее время синтезировано большое число разнообразных химических соединений, состав которых не подчиняются простым правилам валентности: координационные соединения, π-комплексы, «нульвалентные» соединения. Поэтому задача нахождения единого определения валентности представляется крайне сложной.
Т.е. все подведенное к системе тепло Q расходуется на совершение системой работы A и на изменение ее внутренней энергии ΔU. Процесс изобарный т.е. давление остается постоянным
Р = const
Работа при изобарном процессе равна
A = p ΔV
Изменение внутренней энергии равно
ΔU = (i/2)(m/M) R ΔT
Из закона Менделеева- Клапейрона
P Δ V =(m/M) R Δ T
A = p ΔV =(m/M) RΔT = 2U/i
Сначала найдем изменение внутренней энергии
ΔU = (i/2)(m/M)RΔT
Изменение температуры ΔT = T2 - T1
Из уравнения изобарного процесса ( V1/T1 = V2/ T2 ) T2 = T1 (V2/V1) = 300*2 = 600 K
Понятие валентности формировалось вместе с понятием химической связи, и его содержание неоднократно расширялось и изменялось.
В начале 19 в. Дж. Дальтоном был сформулирован закон кратных отношений, из которого следовало, что каждый атом одного элемента может соединяться с определенным числом атомов другого элемента. В середине 19 в., когда были определены точные относительные веса атомов (И. Я. Берцелиус и др.), стало ясно, что число таких связей не превышает определённой величины и зависит от природы атома. Например, атом F может соединяться лишь с одним атомом Н, О — с двумя. Эта связывать или замещать определённое число других атомов и была названа «валентностью» (Э. Франкленд, 1853).
В конце 50-х гг. 19 в. А. С. Купер и А. Кекуле постулировали принцип постоянной четырёхвалентности углерода в органических соединениях. Представления о валентности составили важную часть теории химического строения А. М. Бутлерова (1861). Молекулы стали изображать с структурных формул, получивших особенно широкое распространение в органической химии.
Периодический закон Д. И. Менделеева (1869) вскрыл зависимость валентности элемента от его положения в периодической системе. Элементы одной группы обладают одинаковой высшей валентностью, в большинстве случаев равной номеру группы. Эта зависимость сыграла чрезвычайно важную роль в развитии химии: зная лишь положение элемента в периодической системе, можно было предсказать состав его соединений и впоследствии синтезировать их.
В 1916 Г. Льюис постулировал, что химическая связь осуществляется парой электронов, принадлежащих одновременно обоим взаимодействую-щим атомам. В 1917 В. Коссель выдвинул гипотезу, согласно которой электронная пара связи переходит целиком к одному из атомов с образованием ионной пары катион — анион, удерживающихся в молекуле электростатическими силами. Согласно обеим гипотезам, валентность атома в соединении стала определяться числом его неспаренных электронов, участвующих в связях, а максимальная валентность — полным числом электронов в валентной оболочке атома, то есть номером труппы.
В настоящее время синтезировано большое число разнообразных химических соединений, состав которых не подчиняются простым правилам валентности: координационные соединения, π-комплексы, «нульвалентные» соединения. Поэтому задача нахождения единого определения валентности представляется крайне сложной.
Используем для решения первый закон термодинамики
Q = A + ΔU
Т.е. все подведенное к системе тепло Q расходуется на совершение системой работы A и на изменение ее внутренней энергии ΔU. Процесс изобарный т.е. давление остается постоянным
Р = const
Работа при изобарном процессе равна
A = p ΔV
Изменение внутренней энергии равно
ΔU = (i/2)(m/M) R ΔT
Из закона Менделеева- Клапейрона
P Δ V =(m/M) R Δ T
A = p ΔV =(m/M) RΔT = 2U/i
Сначала найдем изменение внутренней энергии
ΔU = (i/2)(m/M)RΔT
Изменение температуры ΔT = T2 - T1
Из уравнения изобарного процесса ( V1/T1 = V2/ T2 ) T2 = T1 (V2/V1) = 300*2 = 600 K
ΔT = 300 K
ΔU = (5/2)(6,5*10^-3/2*10^-3)*8,31*300 =20250 Дж
Работа
A = 2U/i = 2*28250/5 =8100 Дж
Q = A + ΔU = 20250 + 8100 =28350 Дж