Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Лекции МГУ: халькогены (часть 2)

Ключевые слова:  лекция, общая и неорганическая химия, тьютору, халькогены

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

12 декабря 2011

"Нанометр" параллельно с сайтом химического факультета МГУ продолжает публикацию материалов лекций общего потока 1 курса химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова "Общая и неорганическая химия", которые (надеемся, что лишь с небольшой задержкой) будут появляться 2 раза в неделю и содержать как иллюстративные материалы, так и "живую" видеозапись лекции. В каждой лекции будут содержаться один или несколько вопросов для размышлений, направленных на подготовленных (точнее, мотивированных студентов).

Ниже приводятся материалы восемнадцатой лекции для химиков (Большая химическая аудитория, химический факультет МГУ), сначала иллюстративные, потом появится видеозапись.

Название лекции: Лекция 18. Халькогены (часть 2).

Лектор: проф. А.В.Шевельков

Демонстрационные эксперименты: к.х.н., доц. С.Г.Дорофеев

Аудитория: БХА, химфак МГУ

Уровень: "новобранцы" химического факультета МГУ (студенты - химики)

Дополнительные вопросы лектора для официальных слушателей (повышение рейтинга по курсу для желающих): рассмотрите окислительные и восстановительные свойства различных кислород - содержащих кислот серы в водных растворах при различных рН (ответы присылать на адрес электронной почты, указанный на 1 слайде ПЕРВОЙ лекции) Текущие ответы собираются, в декабре будет сделана проверка всех присланных решений.

Архивы лекций прошлых лет и предщественники - аналоги текущих лекций можно посмотреть на сайте химического факультета МГУ, в разделе учебных материалов по неорганической химии. Просьба обратить внимание, что перепечатка материалов с сайта химического факультета запрещена политикой конфиденциальности сайта химического факультета МГУ.

Использование приводящихся ниже материалов лекций в коммерческих целях также запрещено, запрещается также размещение лекций на других сайтах без согласования с авторами лекций (разумеется, за исключением сайта химического факультета МГУ, где они также будут постепенно появляться). При использовании (полном или частичном) материалов лекций в образовательных целях ссылка на текущий адрес лекции (гиперссылка) с указанием авторства и принадлежности лекций химическому факультету МГУ безусловно ОБЯЗАТЕЛЬНЫ.

Предыдущие лекции:

Прикрепленные файлы:
Lectures_group_16_17-18_2011.pdf (1.17 Мб.)

Материалы лекций (при использовании ссылка на авторство, гиперссылка на постоянный адрес лекции и принадлежность материалов курсу "Общая и неорганическая химия" химического факультета МГУ обязательны!).

 

Get the Flash Player to see this player.


Видеофайл лекции.
скачать встроить



Комментарии
Судя по материалам лекций, их качество улучшается - недочётов и явных ошибок становится меньше. Но кое-что ещё обнаруживается:
1. Почему-то степень окисления -1 у всех элементов группы идет безо всяких скобок, а +2 от S до Te - в скобках. Чтобы получаемые студентами знания по химии были адекватными, должны быть приняты и далее везде подразумеваться общие для всех элементов критерии, почему та или иная степень окисления указывается как важная, как редкая или не указывается вообще. На мой взгляд, оптимальны такие критерии:
1.1. Степени окисления, существующие только в соединениях с гомоатомными связями E-E, лучше не указывать вообще, потому что возможность образования таких связей часто делает возможными множество степеней окисления, включая дробные. Если их и указывать, то в скобках всегда нужно указывать список кластеров из гомоатомных связей, в которых такие связи встречаются, например, -1 (O2-2), +5 (S2+10 в S2O6-2 и S2F10). С этой точки зрения, степени окисления -1 для элементов 16 группы без таких комментариев давать нельзя, потому что иначе возникает резонный вопрос, почему не указаны степени окисления +1, +3, +5 и некоторые дробные.
1.2. Научно обоснованный подход к вычислению степеней окисления дан в учебнике Ахметова, и ориентироваться следует на него. В частности, (1.2А) во всех случаях, когда имеется гомоатомная связь E1-E2, в которой атом E1 связан с более электроотрицательными атомами X, а атом E2 с ними не связан, степени окисления рассчитываются из допущения, что E1 находится в отрицательной степени окисления. Поскольку для одиночного атома в большинстве случаев (кроме Au с легко различимыми вариантами Au-1 и Au-7) известна только одна допустимая для одиночных атомов отрицательная степень окисления, таким способом степени окисления атомов E1, E2 вычисляются однозначно. Кроме того, (1.2Б) в случаях, когда частица со связью E1-E2 или X1-X2 изоструктурна и изоэлектронна частице со связью E-X, следует считать, что E1 или X1 имеют ту же степень окисления, что и E, а E2 или X2 - ту же, что и X. Если же (1.2В) оба атома E1, E2 связаны с более электроотрицательными X, или же оба не связаны с X вообще, то электроны связи E1-E2 при подсчете степеней окисления делятся между ними поровну. Эти правила позволяют определить степени окисления центральных атомов кислорода в озоне OO2 и озонид-анионе OO2-1 как +IV и +III соответственно, а концевых в обоих случаях как -II. Из этих же правил следует, что в S2O3-2 концевой атом S(-II) и центральный S(VI), в S(SO3)2-2 = S3O8-2 тетраэдрически-координированные S(VI) и мостиковый S(-II), в молекулах S2O, SSF2 и SS(OR)2 центральный атом S(+IV) и концевой S(-II). Степени окисления атомов E, при подсчёте которых электроны связей E-E приходится делить между ними поровну, назовём сложными, а степени окисления, поддающиеся определению без этой процедуры, простыми.
Таким образом получаем следующие списки целочисленных простых степеней окисления кислорода и серы:
O (обычная -II, 0? (возможна в OF-1), +II (в OF2), +III(у центрального атома в O3-1), +IV(у центрального атома в O3 и возможно под давлением в солях OF3+1)),
S (обычная -II, 0 (в SBr-1), +II (в SCl2 и S4(NH)4), +III (в S2N2), обычная +IV, обычная +VI),
Se, Te, Po (для всех них обычная -II, +II(в Se4S4, Se2Cl6-2, PoCl2, центральных атомов ионов типа Se(Se5)2-2 и Te(Te4)(Te3)-2, плоскоквадратно-координированных атомов полителлурида Al и др), обычная +IV, обычная +VI).
Простая степень окисления может быть и дробной - в ароматических соединениях: S4N4+2 (+3,5), S3N3-1 (~ -2,6667), в соединениях со структурной эквивалентностью флуктуирующих атомов в разных степенях окисления или с электропроводностью - чаще для переходных металлов (например, в Pr7O12, U3O8, Fe3O4, U2F9, V3O7, KxWO3, купратных ВТСП), реже для p-элементов (например, в SNBr0,4).
Сложные целочисленные степени окисления: -1 (O2-2, S2-2, Se2-2, Te2-2), 0 (свободные элементы, кроме содержащих разновалентные атомы озона OO2 и тиозона SS2 - зафиксированного интермедиата химических реакций), +1 (O2F2, S2Cl2, S2F2, S2Br2), +3 (S4N4, Se4N4, S2O4-2), +5 (S2O6-2, S2F10). Во многих соединениях сложные степени окисления дробные - например, +0,5 (O2+1, S4+2, Se4+2, Te4+2), ~+0.6667 (Te6+4), -0,5 (O2-1).
2. Формат таблицы со свойствами простых веществ не учитывает специфики полиморфизма - когда через запятую даны аллотропы, но температуры плавления, кипения даны лишь для одного из них, желательно указывать значком, для какого именно (для озона, отличной от моноклинной S8 форм серы и для форм Se8 эти свойства другие). Тем более, что правило указания термодинамических свойств для наиболее термодинамически устойчивой формы неуниверсально - в следующей лекции подчеркивается, что для фосфора сложилась традиция делать исключение.
3. Кислород не вступает в реакции также с золотом (оксид Au2O3 метастабилен и, подобно XeO3 и XeO4, может быть получен только косвенным путём).
4. Озониды с трехатомной цепочкой бывают и ковалентными - так, недавно получен P4O6(O3)4 с бидентатными озонид-группами, образующими четырехчленные циклы у каждого атома фосфора.
5. Оксиды пятивалентных металлов названы растворимыми, хотя на деле растворимость Nb2O5, Ta2O5, Pa2O5 очень низка, существенна только растворимость V2O5.
6. Среди оксидов металлов, названных молекулярными, в действительности таковыми являются только Mn2O7, Tc2O7, RuO4, OsO4. Уже Re2O7 является слоистым полимером, MoO3 и V2O5 тоже слоистые, прочие - трехмерные каркасы.
7. Что касается теллура, то у него есть аллотропия, но в особой форме - присутствия циклических молекул в структурах ряда сложных соединений: например, в структуре полителлурида цезия наряду с обычными цепями Ten-2присутствуют коронообразные молекулы Te8, подобные молекулам S8 и Se8.
8. Хотя углерод указывается как взаимодействующий с серой, но следует указывать, что CS2 эндотермичен.
9. Теллур из неметаллов реагирует не только с O2 и галогенами, но и с Si и Ge (давая Si2Te3 и GeTe), хотя с C и B действительно не реагирует. А тройные соединения теллур даёт и с халькогенами - соли пирамидальных ионов TeS3-2 и TeSe3-2, содержащих Te(+IV).
10. CuS нельзя назвать солью H2S, поскольку его структура (приведённая в лекции, и это правильно) соответствует формуле (Cu2S2)(CuS) с сосуществованием сульфида и дисульфида за счет восстановления части меди до одновалентной.
11. Выбранная проекция структуры TeI4 очень неудачна, затрудняя понимание тетрамерного молекулярного строения.
12. Деление халькогенидов на ионные, ковалентные и металлические слишком категорично, имеют место плавные переходы между тремя стереотипными комплексами свойств.
13. TeO3 назван нерастворимым, что неправильно - он растворим, но очень медленно (иначе бы и P2O5, термодинамически стабильные полимерные формы которого тоже очень медленно растворяются, пришлось бы назвать нерастворимым), а полное взаимодействие TeO3 с водой с образованием H6TeO6 термодинамически выгодно. В таблице для TeO3 и для других разлагающихся при нагревании веществ следует приводить и температуру такого разложения.
14. У SO3 есть несколько полиморфов с разным строением (тример или полимеры) и разными температурами плавления и кипения, то есть приведённые в таблице данные неполны, во всяком случае - даны свойства далеко не самого термодинамически стабильного полиморфа, хотя и более доступного. Для TeO2 также характерен полиморфизм, в том числе и в форме природных минералов.
15. Рисунок SO3 неадекватно отражает его строение: только две из трех связей видны как тройные.
16. Гидраты H2SO4 желательно называть в соответствии с их соответствующими функции сильной кислоты кристаллическими структурами: (H3O)HSO4, (H3O)2SO4 и ((H2O)nH3O)HSO4. Это облегчит и понимание студентами электролитической диссоциации.
17. Рисунок S4N4 очень непропорционален, затрудняя понимание объёмной структуры этой молекулы. В иллюстративных материалах следует избегать перспективных рисунков, поскольку такие рисунки выглядят реалистичными только при хорошем соответствии параметров перспективы угловому размеру рисунка на экране. Если такое соответствие не контролируется, лучше использовать параллельное проецирование.
Спасибо за слайд с нитридными производными серы - знание о их уникальных особенностях значительно расширит кругозор и гибкость мышления будущих профессиональных химиков. Так, например, формат учебника Некрасова 70-х годов, включающий в дополнительных разделах множество интересной справочной информации, сделал его настолько полезным, что даже в 2000 году у аспирантов ИОНХ принимали кандидатские экзамены именно по нему.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

"Спагетти" из триблок-сополимера
"Спагетти" из триблок-сополимера

Конкурс «Элементы и Люди» в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов
РХТУ им. Д.И. Менделеева, Российское химическое общество имени Д.И. Менделеева, МГУ имени М.В. Ломоносова приглашают к участию в конкурсе, посвященном 150-летнему юбилею Периодической таблицы химических элементов Менделеева. Участвовать могут школьники, студенты, молодые ученые и специалисты.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Нитрид-борные нанокомпозиты для доставки лекарств. 2D наноматериалы помогут создать портативную искусственную почку. Обзор по cтрейнтронике. Доставка лекарств с помощью борнитридных фуллеренов. Речные фуллерены. Научный хит-парад 2018 по версии APS

Лекция Константина Севернинова: от бактериального иммунитета к геномному редактированию
20 декабря состоялась лекция молекулярного биолога, профессора Константина Северинова.
На лекции обсуждались вопросы: какова природа генетических болезней, и сможем ли мы лечить их в ближайшем будущем; что такое система CRISPR-Cas, и как бактерии используют её для борьбы с вирусами, и как изучение этого необычного механизма привело к созданию мощного инструмента геномного редактирования.

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.