これらは、励起状態でのみ存在する分子です。 知られているように、希ガスの原子は化合物を形成しません。 この特性は、このタイプの原子が満たされていない殻に電子を持たないという事実によって説明されます。これにより、別の原子に属する電子が反対方向のスピンと対になる可能性があります。 このようなペアの存在は、共有化学結合を形成するための条件の1つであり、安定した化合物の存在を説明します。
希ガス原子が励起状態にある場合、原子の満たされていない殻の1つを電子が占有しているため、この障害物は取り除かれます。 この電子は、一般的に言えば、スピンの方向が反対で別の原子に属する対応する電子と対になることができます。 その結果、引力に対応する原子間の相互作用が発生し、その原子の1つが希ガスの原子である分子の形成の可能性が開かれます。 エキシマーと呼ばれるのはこの分子です。
ポテンシャルエネルギーが基底状態のエネルギーを超えるエキシマー分子は、無期限に存在することはできません。 それは数ナノ秒のオーダーの時間で崩壊し、光量子を放出します。 反発の作用の下で、原子は反対方向に素早く離れて飛んでいきます。
寿命が短いにもかかわらず、エキシマー分子は化合物のすべての機能を備えています。 振動と回転の自由度があり、対応するエネルギー状態のシステムによって特徴付けられます。 それは化学反応に入ることができます。 ただし、エキシマー分子の主な特徴は、作成の基礎として使用できる既製の活性媒体であるということです。 強力なレーザー。 エキシマレーザーと呼ばれるこのタイプのレーザーは、紫外線範囲で最も強力なガスレーザーのグループを形成します。
エキシマー分子の遷移に基づいてレーザーを作成する可能性は、原子が互いに近づくときに形成される、分子の基底状態と励起状態のポテンシャルエネルギー曲線の特定の配置に基づいています。
米。 1.エキシマレーザーの動作に有利なエキシマ分子の特徴的な用語。
米。 2.XeCl*分子のエネルギーレベル。
レーザー遷移の上位項は、イオン結合を持つ励起された分子に対応します。 このような分子は、不活性ガスイオンと負ハロゲンイオンが接近したときに形成されます。 長距離では、相互作用はクーロン引力に対応します。これは、さらにアプローチすると、電子の交換反発と原子核のクーロン反発に置き換えられます。
2.2プラズマ化学反応。
不活性ガスのハロゲン化物に対するガスの反応速度の研究はかなり困難です。 多くの粒子が動的プロセスに関与しています。基底状態と励起状態の原子と分子、いくつかの種類のイオン、および多数の励起された原子と分子です。 エスシマーレーザーで発生する反応の動力学の考察を単純化するために、プラズマで発生するすべての反応を8つのグループに分け、それらの中で最も重要なものだけを考察します。 さらに、一部の反応は1つのグループだけでなく、2つ以上のグループに属する場合があります。 最初の3つのグループは次のとおりです。
I.電子との一次反応。例：
e+He→He++ e + e（1）
e+Xe→Xe*+ e（2）
e + HCl→HCl（v）+ e（3）
II。 バッファーガス粒子間の反応、例えば
彼*+彼+彼→彼2*+彼（4）
He ++2He→He2+ + He（5）
Ne * + Ne+Ne→Ne2* + Ne（6）
III。 HClとの反応、例：
e + HCl→HCl（v）+ e（7）
e+HCl→H+Cl-（8）
e+HCl→HCl++ 2e（9）
IV。 電子と正に帯電したイオンの損失との反応：
a）解離性再結合：
HeXe ++e→Xe*+ He（10）
b）三重組換え、例えば：
He 2 + + e+He→He*+ 2He（11）
c）中性粒子への電子の付着、例えば：
e+HCl→H+Cl-（12）
Cl + e+Ne→Cl-+e+ Ne（13）
マイナスイオンとプラスイオンは、両方のバイナリを再結合できます（再充電）。
Cl-+Xe+→Xe*+ Cl（14）
三重衝突の場合：
Xe + +Cl-+Ne→XeCl*+ Ne（15）
反応（12）と（13）はかなり速く進行します。 これらの反応速度の圧力への異常な依存性に注意してください。 1気圧未満の圧力では、これらの反応の速度定数は非常に大きくなります。 タイプ（13）の反応は、励起された不活性ガスハロゲン化物分子の形成に大きく貢献します。 この仮定は、XeCl分子で観察されたレーザーの高効率に基づいています。 このようなプロセスの有効性の理論的正当性は、イオンが移動するクーロンポテンシャルエネルギー曲線が、かなり大きな核間距離でほとんどの共有結合曲線と交差することです。 これにより、電子が負イオンから正イオンに移動しにくくなり、共有結合の形成が妨げられます。
V.XeCl*分子の形成をもたらす反応。 反応（14）に加えて、最も重要な反応は次のとおりです。
Xe * + HCl（v）→XeCl * + H（16）
NeXe *+Cl-→XeCl*+ Ne（17）
反応（13）が最も重要であり、XeCl*を形成するためのメインチャネルが通過します。 この反応は、アルカリ金属イオンとハロゲンイオンの間の相互作用に類似しています。
反応（15）は、ネオンが存在する場合、またはネオンをバッファーガスとして使用した場合にのみ進行します。 この反応により、XeCl *分子の30％が形成され、緩衝ガスとしてヘリウムをネオンに置き換えると、実際のデバイスのパルスエネルギーがほぼ2倍になることは驚くべきことではありません。
VI。 プラズマで発生する消光プロセスを引き起こす反応。 たとえば、これらの反応には次のものが含まれます。
XeCl *+He→Xe+He + Cl（18）
XeCl *+Xe→2Xe+Cl（19）
XeCl * + HCl（v）→Xe + HCl + Cl（20）
最も重要なのは、少なくとも低圧では、ハロゲン含有分子との衝突における直接消光です（18）。 このような反応の速度定数は十分に高く、つまり、衝突のたびに消光が発生します。 一般的なガス混合物の場合、急冷時間は10nsです。 電子的に励起された分子のそのような急速な消光は非常に頻繁に観察され、消光分子へのエネルギーの移動に関連している。
VII。放射線との反応。 それらのいくつかを次に示します。
XeCl *+hν→Xe+2hν（21）
Cl-+hν→Cl+e（22）
He*+hν→He++ e（23）
HeXe+hν→Xe++ He（24）
VIII。不純物との反応、例えば：
HCl +O2→4ClO2+ 2H 2 O（25）
Xe * + O 2→XeO（26）
Xe * + H2O→XeO+H 2（27）
これらは、ガス純度の厳しい要件にもかかわらず、ガス混合物に最大1％のO 2、N 2 H 2、CO 2、H2Oが含まれる可能性があるという事実によるものです。水はエキシマのガス混合物の主な有害不純物です。レーザー。
上記の反応に加えて、プラズマ内でもかなりの数の副反応が起こり、主にメインチャネルからエネルギーが除去されます。 すべての有用な励起状態はかなり短命であり、相互衝突およびプラズマ内の他の地層との衝突でさらにクエンチされます。 それにもかかわらず、励起された不活性ガスハロゲン化物の形成につながる主な反応は、非常に迅速かつ効率的に進行すると想定することができます。 これらすべてのプロセスと励起回路の損失を考慮すると、実際のデバイスでは、XeCl分子の形成において、最初に貯蔵タンクに貯蔵されたエネルギーの8〜10％しか投資されないと推定できます。 。
最初の光化学的規則は19世紀に確立されました。 （CM。 Grotthusの法則, ブンセン-ロスコ法 ). 独立した科学分野として、物理学は発見後の20世紀の最初の3分の1に形作られました アインシュタインの法則, Fの主な物質となった物質の分子。光量子が吸収されると、物質の分子は基底状態から励起状態に移行し、化学反応を起こします。 この一次反応の生成物（実際の光化学反応）は、多くの場合、最終生成物の形成につながるさまざまな二次反応（いわゆる暗反応）に関与します。 この観点から、物理学は、光量子の吸収の結果として形成された励起分子の化学として定義することができます。 多くの場合、多かれ少なかれ 重要な部分励起された分子は光化学反応を起こしませんが、さまざまな種類の光物理的不活性化プロセスの結果として基底状態に戻ります。 場合によっては、これらのプロセスは、量子光の放出（蛍光またはリン光）を伴うことがあります。 吸収された光量子の数に対する光化学反応に関与する分子の数の比率は、光化学反応の量子収率と呼ばれます。 一次反応の量子収率は1より大きくすることはできません。 通常、この値は、効果的な除染のために1よりはるかに小さくなります。 暗反応の結果として、総量子収率は1よりはるかに大きくなる可能性があります。
気相での最も典型的な光化学反応は、分子の解離と原子およびラジカルの形成です。 したがって、たとえば酸素がさらされる短波紫外線（UV）放射の作用下で、結果として生じる励起されたO2分子 * 原子に解離します：
O2 + h n , ®O+O。
これらの原子はO2と二次反応を起こし、オゾンを形成します：O+O2®O3。
このようなプロセスは、たとえば、太陽放射の作用下で大気の上層で発生します（図を参照）。 大気中のオゾン ).
塩素の混合物を照らすとき 飽和炭化水素 （RH、Rはアルキル）、後者は塩素化されています。 主な反応は、塩素分子の原子への解離であり、その後に 連鎖反応 塩素炭化水素の形成：
Cl2 + h n ®®Cl+Cl
Cl+RH®HCl+R
R+Cl2®RCl+Clなど。
この連鎖反応の総量子収率は、1よりはるかに大きくなります。
水銀蒸気と水素の混合物を水銀ランプで照らすと、光は水銀原子によってのみ吸収されます。 後者は、励起状態に移行し、水素分子の解離を引き起こします。
Hg *+H2®Hg+H+H。
これは、増感された光化学反応の例です。 十分に高いエネルギーを持つ光の量子の作用の下で、分子はイオンに変わります。 光イオン化と呼ばれるこのプロセスは、質量分析計で便利に観察できます。
液相での最も単純な光化学プロセスは、電子移動、つまり光誘起酸化還元反応です。 たとえば、UV光がFe 2 +、Cr 2 +、V 2 +イオンなどを含む水溶液に作用すると、電子は励起されたイオンから水分子に移動します。たとえば、次のようになります。
（Fe 2 +）* +H2O®Fe3++ OH-+H+。
二次反応は水素分子の形成につながります。 吸収時に発生する可能性のある電子移動 可視光線多くの染料の特徴。 クロロフィル分子が関与する電子の光移動が主な作用です 光合成 -の作用下で緑の葉で発生する複雑な光生物学的プロセス 日光.
液相では、多重結合と芳香環を持つ有機化合物の分子がさまざまな暗反応に関与する可能性があります。 結合を切断することに加えて、ラジカルとビラジカルの形成につながります（たとえば、 カルベン ), ヘテロリシス置換反応だけでなく、多くの光化学的プロセスが知られています 異性化, 転位、サイクルの形成など。紫外線の作用で異性化して色を獲得し、可視光で照射されると再び元の無色の化合物に変わる有機化合物があります。 フォトクロミアと呼ばれるこの現象は、可逆的な光化学変換の特殊なケースです。
光化学反応のメカニズムを研究する作業は非常に困難です。 光量子の吸収と励起された分子の形成は、約10時間にわたって発生します- 15秒物理学で最も重要な多重結合と芳香環を持つ有機分子の場合、分子の全スピンの大きさが異なる2種類の励起状態があります。 後者は、ゼロ（基底状態）または1に等しくすることができます。 これらの状態は、それぞれ一重項状態および三重項状態と呼ばれます。 分子は、光量子を吸収すると直接一重項励起状態になります。 一重項状態から三重項状態への遷移は、光物理的プロセスの結果として発生します。 励起された一重項状態の分子の寿命は約10-8です 秒;三重項状態で-10-5-10-4から 秒（液体媒体）最大20 秒（固体ポリマーなどの硬質媒体）。 したがって、多くの有機分子は正確に三重項状態で化学反応を起こします。 同じ理由で、この状態の分子の濃度が非常に大きくなり、分子が光を吸収し始め、非常に励起された状態になり、いわゆる励起状態になります。 2量子反応。 励起されたA*分子は、励起されていないA分子またはB分子と複合体を形成することがよくあります。励起状態でのみ存在するこのような複合体は、それぞれエキシマー（AA）*またはエキシプレックス（AB）*と呼ばれます。 Exciplexは、多くの場合、一次化学反応の前兆です。 光化学反応の主な生成物であるラジカル、イオン、ラジカルイオン、および電子は、通常10 -3を超えない時間で、さらに暗い反応をすばやく開始します。 秒
最も多くの1つ 効果的な方法光化学反応のメカニズムの研究-パルス 光分解, その本質は、反応混合物を短いが強力な閃光で照らすことによって、高濃度の励起分子を生成することです。 この場合に発生する短命の粒子（より正確には、励起状態と上記の光化学反応の一次生成物）は、「プロービング」ビームの吸収によって検出されます。 この吸収とその時間変化は、光電子増倍管とオシロスコープを使用して記録されます。 この方法を使用して、中間粒子の吸収スペクトル（およびそれによってこの粒子を特定する）と、その形成および消失の速度論の両方を決定することができます。 この場合、持続時間が10-8のレーザーパルス 秒そして10-11-10 -12 秒、これにより、光化学プロセスの初期段階を研究することが可能になります。
F.の実用化の分野は広範です。 光化学反応に基づく化学合成の方法が開発されています（を参照してください。 光化学反応器, 太陽光合成植物 ). 特に情報の記録、フォトクロミック化合物の用途が見つかりました。 光化学プロセスを使用して、レリーフ画像が取得されます マイクロエレクトロニクス, 印刷用の印刷フォーム（も参照） フォトリソグラフィー ). 実用的な価値光化学的塩素化（主に飽和炭化水素）があります。 Fの実用化の最も重要な分野- 写真. ハロゲン化銀（主にAgBr）の光化学分解に基づく写真プロセスに加えて、 さまざまな方法非銀写真; 例：光化学分解 ジアゾ化合物 根底にある ジアゾタイプ.
点灯： Turro N. D.、分子光化学、トランス。 英語から、M.、1967; Terenin A. N.、染料および関連する有機化合物の分子のフォトニクス、L.、1967; Calvert D. D.、Pitts D. N.、光化学、トランス。 英語から、M.、1968; Bagdasaryan Kh。S.、2量子光化学、M.、1976年。
H.S.バグダサリアン。
物質の装置
世界は何でできているか
アトミスティック理論 現代の概念元素、原子、単体、相互接続された原子の集まりとしての分子..。最も重要な情報。
原子の構造20世紀初頭に物理学者によって行われた多くの実験は、次のことを示しました...しかし、質量ではなくサイズを比較すると、原子はよりもはるかに「空」であることがわかります。 太陽系。 彼女…アリストテレスの4つの原則。
ルクレティウスの詩のタイトルページ
物事の性質について。 1563年版
...私たちが見ることができない体があります...結局のところ、触れるだけでなく、有形であるために、プラトンアカデミー。 モザイク。 1世紀 紀元前 e。
原子軌道の形。
核種は元素記号と質量数で示されます：12С、14N、l6O; 別の形式の記録：炭素12、窒素14、酸素16。 水素同位体の質量数...が核種1H、2H（別の呼称Dは重水素）および3H（または...原子が中性の場合、その正に帯電した原子核は同じ数の負に帯電した電子を保持します（ e）、..。による軌道のエネルギーの変化
要素の序数から。
物質の固体状態から気体状態への移行では、粒子間の相互作用が弱まります。 化学反応）。 ガスのこれらの特性は、ガス中の分子が互いに遠く離れているという事実によるものです。 共有…ヴィンテージ温度計。
左側は、設置してから観測された最低気温と最高気温を示す温度計です。
中央には、摂氏、レオミュール度、華氏の温度を示す温度計があります。
右側は19世紀末の体温計です。 レオミュール度と摂氏スケールで。
ほとんどの固体は結晶形です。それらの粒子（分子、原子、またはイオン）は厳密な順序で配置され、形成されます...同時に、結晶格子内の粒子は静止しておらず、常に...流れています。 窓ガラス?構造
結晶性（1）およびアモルファス（2）物質。
プラズマは、正に帯電したイオン、電子、および中性分子で構成される、電気的に中性で高度にイオン化されたガスです。 で...ガスをプラズマに変える（イオン化する）には、多くの費用をかける必要があります...プラズマは、中性の希薄ガスを電界にさらすことによって人工的に作成できます（...のように...プラズマトーチ。
液晶は、液体としても固体としても振る舞う物質です。 液晶の分子、一方では..。 正しい場所分子が破壊され、液晶は次のようになります...液晶内の分子の規則的な配置は、それらの特別な光学特性を決定します。 液体の性質...ガラスチップをよく見ると、この固体は非結晶構造であることがわかります。
化学者の魔法の数
傑出したドイツの哲学者イマヌエル・カントはかつて、自然科学のいくつかの分野には、そこにあるのと同じくらい多くの真の科学があると述べました...これらすべてのアイデアは、今では男子生徒にも知られています、リヒターは1793年に概説しました...同じ圧力と温度で等量の気体物質には同じ数の分子が含まれているため、異なる気体の密度はそれらの分子の質量の尺度として機能します...
この追加は非常に重要でした：それは、密度を測定することによって、 さまざまなガス、それらが構成されている分子の相対質量を決定することが可能です。 たとえば、1リットルの水素に1リットルの酸素と同じ数の分子が含まれている場合、これらのガスの密度の比率は、水素と酸素の分子の質量の比率に等しくなります。 1814年、有名なフランスの物理学者アンドレマリーアンペア（1775-1836）も同じ結論に達しました。 しかし、多くの化学者がそうであったように、アンペアをアボガドロの法則の共著者と見なすのは公正ではありません。
アボガドロの時代には、彼の仮説を理論的に立証することはできませんでした。 この可能性は、ガスの分子運動論の発展とともに、後に現れました。 容器の壁への分子の衝撃エネルギーは、分子の質量に依存せず、温度のみに依存します。 これは、軽い分子は速く動き、重い分子はゆっくり動き、運動エネルギー（特定の温度で）が同じであるために発生します。
その結果、 同数特定の体積内の分子は同じ圧力を発揮し、その逆も同様です。2つのガスの圧力が等しい場合は、それらの分子の数が同じであることを示します。
アボガドロの法則により、化学者は気体化合物の分子の組成を実験的に決定することができます。 したがって、実験的に見つかった水素、酸素、水蒸気の体積の比率（2：1：2）から、2つの結論を論理的に引き出すことができます。 最初に：ソースガス分子が2つの原子で構成され、水分子が3つで構成され、次に方程式2H 2 + O 2 \ u003d 2H 2 Oが真になります。2番目：水素分子は単原子であり、酸素と水は二原子です。 、そして方程式2H +は、同じ体積比の真のO 2 \u003d2NOです。 （ちなみに、ゲイ・ルサックの仕事から50年経った今でも、水の処方はH 2 OではなくHOであると主張し続けている科学者もいます。）
ジレンマは、他の実験に基づいてのみ解決することができます。 それらから、例えば、等量の水素と塩素が2倍の量の塩化水素を形成することがわかります。 この事実は、水素が単原子であるという仮定を即座に否定します。H+ Cl = HClの反応では、2倍の量のHClは生成されません。 したがって、水素分子（および塩素と酸素）は二原子であり、方程式2H 2 + O 2 \ u003d 2H2Oは真です。
そのような単純な議論が、一部の化学者にアボガドロの法則の有効性（および深さ）を納得させることができなかったことは驚くべきことです。 そして、残念ながら、彼の数十年の理論は事実上見過ごされていました。
アボガドロの単純で調和のとれた理論が拒否された主な理由は、ベルセリウスによって作成された、当時支配的だった化合物の構造のいわゆる二元論でした。 それによると、すべての原子は電荷を持っており、分子は互いに引き付けられる反対の電荷を持つ原子によって形成されます。 特に、酸素原子は強い負電荷を持っていると信じられていました。
アメデオアボガドロ。
ガスの圧力は、容器の壁への分子の影響によるものです。
30代で。 19世紀 フランスの化学者JeanBaptisteDumas（1800-1884）は、有機化合物の水素を塩素に置き換える反応を研究しました。 で...この状況は、有名なドイツの化学者フリードリヒ・ヴェーラーを打ち負かすことに決めました。 で...リービッヒはジョークが好きで、彼はほんの数ページ後にS.ウィンドラーの作品（フランス語）を公開しました...ヴィルヘルムオストワルド。
これは、グラム分子またはモルと呼ばれる化学での量の出現方法です（「モル」という言葉は、20世紀の初めに、ドイツの物理化学者である受賞者によって造られました...現在、モルは別の方法で定義されています。 ：これは含む物質の量です...ガスはガスに来ません..。E.ラザフォードとX.ガイガーの経験のスキーム
a-粒子の数を数えることによって。 これらの粒子
画面の小さな穴から落ちて、
蓄光コーティング
ZnSの組成、それを引き起こす
追跡されている光の点滅
拡大を通して
ガラス。
化学結合
フリードリヒアウグストケクレ。
化学結合に関する重要な発見は、オランダの化学者Jacobvan'tHoffに属しています。 彼は、炭素原子の4つの結合が...分子の構造について多くの独創的な推測にもかかわらず、...間の接続の性質を証明しました。ルイス理論、または電子「コルホーズ」球の表面上で可能な限り離れた点の配置。
原子核の最適な構成では、2つの電荷が直径の端にあり、3つの電荷が正三角形を形成します。4つは四面体、6つは八面体です。 これらの構成は、図に示すように、電子対をバルーンの束として表すことで、より見やすくすることができます。
互いに可能な限り離れた、2〜6個のボールを含むバンドル。
励起状態でのみ存在する分子2つのヘリウム原子を互いに近づけると（電子配置1s2）、...原子の1つが励起され、1s電子が2sレベルに移動すると、そのようなアトムはと組み合わせることができます...原子からの形成中にH+2分子イオンに作用する力。
原子の真の電荷は、ほとんどの場合、有効な電荷よりも小さいことに注意してください。 したがって、HC1分子では、H原子とCl原子の有効電荷は+1であり、...化学結合が形成されるのはなぜですか？ 最も単純な分子イオンH+2の形成について考えてみましょう。 H +H+®H+2。エチレンC2H4分子の等しい電子密度の表面：1-0.002; 2-0.2; 3-0.36。
第二に、電子密度マップは、原子からの化学結合の形成中の電子の分布の変化を反映しています。 構成するには...第3に、電子密度の分布は次のいずれかを示します...最後に、電子密度レベルの形状は、情報を補完する分子の形状のアイデアを提供します...等高線図。 電子密度の最大値が集中している
炭素原子と水素原子について。
LiH、H2、HF分子の電子密度が等しい表面。
メタンCH4およびアンモニアNH3分子の電子雲。
原子内の電子を記述するために、各点で電子を見つける確率を特徴付ける原子軌道（AO）の概念が使用されます...孤立した原子とは異なり、分子内の電子はすぐに引き付けられます...原子核間でほとんどの時間を費やす電子は、それらを互いに結合します。 原子核の背後にある電子はそれらを押し離す傾向があります（この効果は緩みと呼ばれます）。
原子価とは
化学における原子価の概念は、長い間主要なものの1つと見なされてきました。 「原子価は原子の基本的な特性です」と、化学構造理論の創設者の1人である有名なドイツの科学者Friedrich Kekuleは、1世紀以上前に次のように書いています。 。」 ただし、この用語は現代の科学文献では広く使用されていません。 さらに、教科書でも解釈が異なります。
したがって、原子価が決定された場合 総数他の原子との化学結合の形成に関与する電子、次にHNO 3の窒素は5価と見なす必要があります。これは、その原子が5つの外部電子すべて（2つのs電子（ペア）と3つのp電子（不対））を使用しているためです。
原子価が特定の原子が他の原子に接続されている電子対の数によって決定される場合、窒素の最大原子価は4に等しくなります。
この場合、3つのp電子が他の原子の電子と3つの共有結合を形成し、2つのs電子によってもう1つが形成されます。 例として、アンモニアと酸の反応があります。
最後に、原子価が原子内の不対電子の数だけで決定される場合、s電子の脱ペアは不可能であるため、窒素の原子価は3を超えることはできません-窒素原子はこれに適した軌道を持っていません。 たとえば、ハロゲン化物では、窒素は3つの共有結合のみを形成し、NCl5やNBr5などの化合物はありません（完全に安定したPCl5およびPBr5とは対照的です）。
窒素原子がそのs電子の1つを放棄した場合、4つの不対電子が結果として生じるN +陽イオンに残り、その原子価は4に等しくなります。 これは、1つの電子が窒素原子から酸素原子に移動するHNO3分子で起こることです。
ご覧のとおり、原子価の定義が異なると、単純な分子の場合でも結果が異なります。
なぜそれが起こるのですか？ 原子価を明確に決定することは可能ですか？ これらの質問に対する答えを見つけるために、この概念自体が化学の発展とともにどのように変化したかを考えてみましょう。
金属原子と酸素原子の特定の「飽和能力」のアイデアは、1853年に英国の化学者エドワードフランクランド（1825-1899）によって最初に表現されました。 50年代の終わりまでに。 19世紀 ほとんどの化学者は、炭素の原子価（当時は「原子性」と呼ばれていました）が4つ、酸素と硫黄が2つ、ハロゲンが1つであることを認識していました。 1868年にベルリンの教授KarlWichelhaus（1842-1927）によって提案されたまさに「原子価」という用語は、ラテン語から取られました（ 緯度。バレンタイン-「強さ」）、しかし 長い時間ほとんど使用されていません。 古典的な作品「FundamentalsofChemistry」では、D。I. Mendeleevは、原子価の同義語として「原子性」の概念を数回しか使用しておらず、詳細に説明したり、明確な定義を与えたりしていません。
そして、これは偶然ではありません。 「化学の単一の概念は、価数の概念のような多くのあいまいで不正確な定義を受けていません」と、1917年にアメリカの教育者アレクサンダー・スミスは書いています。 当初、化学者は各元素が1つの原子価を持っていると誤って信じていました。 これは必然的につながる
核の位置、つまり分子の形状。 分子が原子から形成されると、原子の電子雲が重なり、原子軌道が「混合」し、それらから新しい分子軌道が得られます。 たとえば、分子が2つの同一の原子から形成されている場合、2つの原子のs-opbitalが重なると、2つのMOが発生します。1つは原子よりもエネルギーが低く、もう1つはエネルギーが高くなります。 最初の軌道はと呼ばれます バインディング、そして2番目- 緩める（アスタリスクでマークされています）。 結合軌道に電子が存在すると、化学結合が強化され、緩む軌道では弱くなり、完全に破壊されます。 結合軌道では、電子
そのような仮定に単純に「カスタマイズ」された化学式の歪みにつながりました。 特に、2つの既知の塩化銅の式は次のように書かれています：Cl-Cu-Cu-ClとCl-Cu-Cl。 この点で、スミスは重要で時代を超越した結論を導き出します。「経験に基づくのではなく、単純な仮定の結果であるという見解を支持するために事実を発明または歪曲することは科学的方法とはまったく反対です。 しかし、科学の歴史は、そのようなエラーがしばしば観察されることを示しています。
20世紀初頭の表現のレビュー。 原子価は、1912年に有名なロシアの化学者レフアレクサンドロヴィッチチュガエフ（1873-1922）によって与えられました。 彼は、この用語はその独自性と定義の最初の単純さを失い、実際、化学が発達するにつれて、部分的な原子価、一次および二次などのいくつかの概念に分割されたと述べました。
最初の複雑さは、原子価が変数であるという認識から始まりました。 Chugaevは、部分的または部分的な原子価に関するドイツの化学者Friedrich Karl Johannes Thiele（1865-1918）の理論（「芳香族は芳香を意味しない」の記事を参照）を最初の試みの1つと見なしています。
価数の古典的な概念を拡張するための電流。 スイスの化学者アルフレッド・ヴェルナーは、主要な、または基本的な原子価単位に加えて、他の二次的な原子価単位があることを示唆しました。 たとえば、化合物CoCl 3 6NH 3では、コバルト原子は9つの塩素原子と窒素原子と同時に結合しています。
Chugaevは、電気価についてのドイツの化学者Richard Abegg（1869-1910）の理論にも触れました。電気価は、正（高酸素化合物の場合）または負（水素を含む化合物の場合）になります。 原子価は、反応で提供または受信された電子の数によって決まります。
Chugaevのレビューは、原子価の概念が一般的に適用できない化合物についての言及で終わります。 これらには、例えば、金属間化合物：NaCd 5、NaZn 12、FeZn7などが含まれます。
ずっと後に知られるようになった他の事実を引用することができます。 したがって、オゾンでは、電子対は2つではなく、3つの酸素原子を保持します。 他の分子では、化学結合は一般に単一の電子によって実行できます。 量子化学の装置を使わずにそのような接続を説明することは不可能です。
そして、これらの「非古典的」なケースも例外ではありません。 たとえば、ペンタボランB 5 H 9の水素原子とホウ素原子の原子価を決定するにはどうすればよいでしょうか。ここでは、いくつかの水素原子が2つのホウ素原子に同時に結合しています。 ペンタカルボニルFe（CO）5（鉄原子は5つの炭素原子に結合している）の鉄またはペンタカルボニルクロム酸ナトリウムNa 2 Cr（CO）5のクロムの価数はどれくらいですか？ そのような「原子価の違反者」はますます増えた。 生じた困難は、化学者が価数の概念の代わりに、酸化状態の純粋に形式的な概念をますます使用し始めたという事実につながりました。
結論は何ですか？ 明らかに、原子価の従来の概念は、すべての化学結合が2中心であり（つまり、2つの原子のみを接続する）、各結合が2つの隣接する原子の間にある電子対によって実行される化合物に対してのみ明確で明確な意味を持ちます。言い換えると、HCl、CO 2、C 5 H 12などの共有結合化合物の場合。「すべての場合に」原子価を定義する試みは非生産的であり、ほとんど必要ありません。 実際、この用語は抽象化されています。 多くの現代の教科書の著者がそれなしでやっているのも不思議ではありません。
金属の化学結合-1023原子軌道の合計
すべての金属は、特殊なタイプの化学結合によって特徴付けられます。すべての原子の価電子は、いわゆる電子ガスに結合され、イオンによって形成された結晶格子内を自由に移動します。 各電子は、いわばすべての原子に同時に属し、金属結晶は1つの巨大な分子と見なすことができます。 このような分子のMOには特別な特性があります。
質量が1.17gのリチウムを考えてみましょう。1/6molのリチウム、つまり10 23個の原子が含まれており、それぞれに2sの原子価軌道が半分満たされています。 分子内の1023原子軌道はすべて、10 23分子軌道に変換され、そのエネルギーは100 kJ / mol以内で変化し、軌道自体が分子全体に分布（非局在化）します。 金属の良好な電気伝導率は、2つの隣接するMO間のエネルギーの差が無視できるという事実によって説明されます：100/10 23 = 10 -21 kJ/mol。 したがって、電子は外部電場の存在下で軌道から軌道へと自由に移動することができます。
示されている分子では、各結合は極性です。 矢印は電子密度の混合方向を示し、結合のダッシュは電荷がゼロになる点を示します。 BeF2分子とCCl4分子は非極性であり、それらの結合（矢印）は相互に補正されています。 極性H2OおよびCHCl3分子にはそのような補償はありません。
密度は原子の間に集中し、原子の後ろで緩みます。 s軌道は常に原子核を結ぶ線に沿って重なります。 この場合に発生するMOは文字sで示され、対応する化学結合はsと呼ばれます。 -コミュニケーション。
同一の原子の場合 p-軌道は、原子核を結ぶ線に沿って、およびこの線の外側の両方で重なり合う可能性があります。 後者の場合、形成されたMOは文字pで表され、そのような化学結合はpと呼ばれます。 -コミュニケーション。
分子軌道は、同一の原子よりも異なる原子に結合する可能性がはるかに高くなります。 この場合、結合軌道と緩み軌道も形成されます。 たとえば、HF分子では、H原子の1s軌道とF原子の2p軌道の1つが重なると、2つのs軌道が形成されます.2つの電子（各原子から1つ）が結合軌道を占有し、反結合軌道は無料のままです。 F原子の残りの8つの電子は、化学結合の形成には関与しません。
最も単純なタイプのMOのほんの一部を示しました。 最新のコンピューターでは、数十個の原子を含む複雑な分子のMOと電子密度を計算できます。 それらは、いくつかの原子を一緒にリンクする軌道を持つことができます。 これらの軌道は呼ばれます 多施設。また、金属では、MOはすべての原子を一度に結合します。 それらの化学結合は呼ばれます- 金属。
分子間のリンク
化学結合には、共有結合、イオン結合、金属結合の3つの主要なタイプがあります。 しかし、分子間に作用するかなり弱い力が重要な役割を果たす場合があります。 これらの力は、主に物質の融点と沸点、およびそれらの化学的性質の一部を決定します。
すべての分子は電気的に中性です。 ただし、それらの多くでは、負と正の電荷の中心は異なる場所にあります。 そのような場合、分子はと呼ばれます ダイポール。極性分子は互いに容易に引き付けられます。
確かに、双極子の相互作用は比較的弱いです。そのエネルギーは、分子の中心間の距離の6乗に反比例します。 E〜1 / r 6（比較のために：クーロン相互作用のエネルギー E〜1 / r）。したがって、分子間の距離が気体よりもはるかに小さい場合、主に固体および液体の状態で現れます。 固体状態では、分子双極子は、一部の正極が他の負極に可能な限り近くなるように配向されます。
極性分子とは異なり、非極性分子には電荷分離がなく、電子密度はほぼ均一に分布しています。 ただし、分子内の電子密度の変動（振動）により、部分電荷が発生および消失し、隣接する分子に同じ電荷が生成される可能性があります。 このような「瞬間的な双極子」の出現により、それらの間で引力または反発が発生します。 この相互作用はと呼ばれます 誘導-
nymまた 分散。それはあらゆる分子の間に存在します。 そのエネルギーは距離の6乗に反比例します （E〜 1 / r 6）そして分子量の増加とともに増加します。 したがって、ハロゲン分子間の分散相互作用は、シリーズI 2-Br2-Cl2で急速に減少します。 室温のヨウ素分子は互いにしっかりと結合して固体を形成し、臭素では相互作用が弱く、塩素ではさらに弱いため、臭素は液体であり、塩素は気体です。
双極子-双極子および分散相互作用の理論の作成に多大な貢献をしたのは、オランダの物理学者ヨハネス・ディーデリク・ファン・デル・ワールスです。 これらの相互作用は彼にちなんで名付けられました。 ファンデルワールス。
一部の分子間でより強い結合が形成される場合があります。 これは、分子が共有結合によってフッ素、酸素、または窒素原子に接続された水素原子を含む場合に発生します。 これらの原子はいずれも、結合の電子密度をそれ自体に引き寄せ、部分的に負の電荷を獲得し、水素原子に等しい正の電荷を与えます。
その結果、ある分子の正に帯電した水素原子は、別の分子の負に帯電したフッ素、酸素、または窒素原子に引き付けられます。 この引力は、部分的に静電的（クーロン）であり、部分的に共有結合です。 このような接続はと呼ばれます 水素。
水素結合はファンデルワールス結合よりも強力ですが、通常は共有結合よりもはるかに弱いです。 それは自然界で大きな役割を果たしています。 水、氷、タンパク質、核酸の構造に関与しているのは水素結合です。 液体の水や水蒸気の水素結合により、数十個のH 2 O分子を含む安定した分子集団が存在します。1991年に、H 3 O +イオンが20個に囲まれた水蒸気の中に粒子が見つかりました（！）水素結合によって互いに接続されたH2O分子。
化学結合の性質
結合を含む化学結合を相互に比較できるようにするため 他の種類、主なものは長さ、エネルギー、極性、結合次数である、均一な定量的特性を使用します。
通信長-これは、原子核間の平衡距離です。
分子結晶における双極子相互作用。
意志の水素結合のネットワーク。 赤い丸は酸素原子、白い丸は水素原子、青い線は水素結合を示します。
イオン結合イオン結合は静電引力で積極的に発生します...このタイプの結合は多くの結晶性物質で実現されます-アルカリ（K + OH-）、塩水分子間の水素結合の形成。
化学結合の強さは、結合エネルギー、つまり、結合を切断して原子を次のように分離するために必要なエネルギーによって決まります。結合の極性は、電子密度が1にどれだけシフトするかを示します。さまざまな化学理論の接続における結合の順序（つまり、多重度）は、さまざまな方法で定義されます。 理論的には…閃亜鉛鉱型ZnSの結晶構造。
ウルツ鉱型ZnSの結晶構造。
ホモデスミック構造を持つ炭素の別の修飾も知られています-いわゆる六角形のダイヤモンド、またはロンズデーライト。 ここでは、すべての原子...多形性も化合物の特徴です。 ダイヤモンドの構造の場合と...ダイヤモンドとロンズデーライトの結晶の共有結合を表すセグメントの中央に...を配置します。SiO2のさまざまな修飾の結晶構造：1-クリストバライト2-トリジマイト、3-石英。
球状パッキングの形の金属の結晶格子の主なタイプ：1-銅、2-マグネシウム、3-鉄。
さまざまな方法で結晶を成長させます。 たとえば、飽和溶液を冷却します。 温度が下がると、ほとんどの物質の溶解度...結晶を成長させる別の方法は、飽和溶液から水を徐々に除去することです。 そしてこの場合、水がゆっくりと除去されるほど、結晶がより良く得られます。 あなたは去ることができます…カリウムクロムミョウバンの単結晶。
塩化ナトリウムNaClのボールパッキング。
C10H8ナフタレン（1）、灰色のセレン（2）、およびホウ素ニトリルBN（3）の結晶構造。
分子から作られた結晶の構造は、まったく異なる外観をしています。 これらには、一部の無機物（Cl2、I2、P4、S8）と、ポリマーを除くすべての有機物が含まれます...化学結合によって接続された原子が無限の鎖、無限の層、または無限の層を形成することもあります...物質の変態
物理的プロセスと化学的反応
物質や体の変化は通常、物理的プロセスと化学的変換（反応）の2つのタイプに分けられます。 物理的プロセスは分子に影響を与えません（または他の最小の構造...これらは物理的プロセスです。同時に、水分子は原子に分解されず、アルミニウム原子は分子に結合しません。...化学反応では、化学結合が再分配されます。古い結合が切断され、新しい結合が形成されます。
霜の形成は、物理的なプロセスの一例です。
核反応では、化学反応とは異なり、原子核の電荷に変化があります：3517Cl+10n®3516S+11p。
ガスの放出はできます
同行する
化学だけでなく
反応。
化学反応では、原子の構造は常に変化しません。 これが化学プロセスと核プロセスの主な違いであり、その間に核...化学変換は方程式を使用して記述されます。 物質…化学反応を認識する方法物質の色の変化は、その上に簡単な機械的作用を加えることでも可能です。 黄色と赤色の酸化水銀HgOは、粒子サイズのみが異なります。
色が温度に依存する物質があります。 彼らへ
たとえば、サーマルペイントとして使用される銅（1）Cu2テトラヨードメルキュレートが含まれます。
これらの物質は、高温に置くと色が変わります
水。
あなたが環境の温度を大まかに決定することができる色によって。
反応とは
最も単純な化学反応は通常、組み合わせ、分解、置換、交換の4つのタイプに分けられます。 D.I.メンデレーエフが決定 化合物 2つの物質のうちの1つが発生する反応として、または一般に、特定の数から、より少ない数の物質が発生します。 たとえば、鉄と硫黄の粉末を加熱すると、硫化鉄が形成されます：Fe + S=FeS。 組み合わせ反応には、空気中の単純な物質（硫黄、リン、炭素）の燃焼プロセスが含まれます：C + O 2 = CO2。 それらは常に熱の放出を伴います-それらは発熱性です（「化学反応の熱」の記事を参照）。
反応 分解、メンデレーエフによれば、「接続とは逆の場合があります。つまり、1つの物質が2つを与える場合、または一般に、与えられた数の物質がより多くの場合です。 したがって、木材が加熱された場合（空気にアクセスできない場合。- ノート。 編）可燃性ガス、水様液体、タールまたはタールおよび石炭が得られます。 より簡単な例は分解です
メカノケミストリー
物質の粉砕は物理的なプロセスであると一般に信じられています。 ただし、これは完全に真実ではありません。 特殊なミルでの長期処理中に、エネルギーの吸収により、物質の粒子は化学的に活性な状態になります。結晶格子のノード内の原子、分子、およびイオンの振動運動が増加し、それらの間の結合が弱まります。 、いくつかの結合が壊れ、フリーラジカルが現れます。
科学者はこのプロセスをメカノケミカル活性化と呼び、機械的エネルギーの作用下で物質の化学的および物理化学的変化を研究する化学の分野はメカノケミストリーと呼ばれます。
活性化された物質は、機械化学的処理を受けていない物質よりもはるかに簡単に化学反応を起こします。 粉砕後の多くの金属（鉄、アルミニウム）は自然発火性になります（ ギリシャ語「Pir」-「fire」および「foros」-「carrier」）-空気中で発火します。
肥料や一部の薬剤（アスピリン）は、活性化された物質がより速く溶液になり、体により完全に吸収されるため、機械化学的活性化を受けます。
衝撃や摩擦による化学反応の開始は、実験室（ベルトレット塩とリンの混合物の爆発）と日常生活（ライターのガソリンはフリントをこすることによって得られる火花によって点火される）の両方で使用されます。
石灰岩：CaCO 3 \ u003d CaO +CO2。 分解反応は一般的に加熱が必要です。 このようなプロセスは吸熱反応です。つまり、熱を吸収して進行します。
他の2つのタイプの反応では、反応物の数は生成物の数に等しくなります（メンデレーエフはそれらを置換反応と呼びました）。 単体と複雑な物質が相互作用する場合、これは反応です 置換： Fe + CuSO 4 \ u003d FeSO 4+Cu。
2つの複雑な物質間の反応は、それらがそれらの部分を交換するものであり、反応と呼ばれます 両替。それらの多くは水溶液中で発生します。 典型的な例は、アルカリによる酸の中和です：NaOH + HCl \ u003d NaCl +H2O。
ただし、多くの反応は上記の単純なスキームに適合しません。 特に、過マンガン酸カリウムとヨウ化ナトリウムの反応は、次のタイプのいずれにも割り当てることができません。
2KMnO 4 + 10NaI + 8H 2 SO 4 \ u003d 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5Na 2 SO 4 + 5I 2 +8H2O。
このような複雑な方程式は、プロセスの要約記録にすぎませんが、それがどの段階を経るか、このプロセスでどの中間物質が形成されるかを反映していません。
すべての化学変換は、一部の元素の原子の酸化状態が変化するレドックス（「酸化または還元？」の記事を参照）と、酸化状態を変化させずに発生する反応の2つのタイプに分けられることがあります。
有機化学については、独自の化学反応分類を採用しています。
あらゆる燃料の燃焼は、レドックスプロセスの典型的な例です。
酸化または還元？
彼が火を起こすことを学んだとき、人は最初の化学反応を実行しました。 その時から現在に至るまで、燃焼反応は私たちの生活の中で最も重要な役割を果たしてきました。 それらは家に暖かさをもたらし、車、飛行機、ロケットを動かし、天然原料から貴重な物質を抽出するのを助けます。
スタールのフロギストン説は、金属の燃焼と煆焼のプロセスを別の反応グループに区別した最初の理論でした（「18世紀の化学」の記事を参照）。 ラヴォワジエによって提案された燃焼の酸素理論は、「フロギストンの時代」に蓄積された実験材料を一般化した。 さらに、ラヴォワジエは酸の酸素理論を提唱しました。彼は、酸はそれらの中に酸素が存在することに起因すると信じていました（したがって、元素オキシゲニウムの名前-「酸を生成する」）。 したがって、空気中の物質の燃焼反応は酸化と呼ばれるようになり、
酸化の逆であるプロセス、すなわち、物質中の酸素量の減少に関連するプロセス-脱酸または還元。 物質は酸化反応中（たとえば、錆び中など）に破壊されることが多いため、「還元」という用語は酸化とは逆のプロセスを示します。
将来的には、酸化プロセスの本質についての考えが大幅に拡大しました。 実験によると、多くの物質（水素、金属）は酸素だけでなく、塩素や臭素でも燃焼します。 したがって、酸化は酸素の添加だけではありません。 1914年、ロシアの科学者Lev Vladimirovich Pisarzhevsky（1874-1938）は、酸化還元反応の電子イオン理論を提案しました。
今日、化学者は、生物で発生するものを含む、何千ものさまざまな酸化還元反応を知っています。
酸化剤と還元剤とは何ですか
地球上で最も一般的な酸化剤は酸素です。 はるかに強力な酸化剤はオゾンO3です-酸素の同素体修飾。 通常の状態では酸素と反応しない多くの物質を酸化することができます。たとえば、一酸化窒素（1 /）：2NO 2 + O 3 \ u003d N 2 O 5 + O 2および銀：2Ag + 2O 3 \ u003d Ag 2 O 2 +2O2。
単純な物質の中で最も強力な酸化剤はフッ素です。 しかし、それはあまりにも活発であり、自由な形でそれを入手することは困難です。 したがって、実験室では、過マンガン酸カリウムKMnO4が酸化剤として使用されています。 その酸化能力は、溶液の濃度、温度、および媒体の性質に依存します。 それに加えて、二クロム酸カリウムK 2 Cr 2 O 7、硝酸HNO 3、過酸化水素H 2 O 2、塩素C1 2、次亜塩素酸ナトリウムNaClOも使用されます。 非常に強力な酸化剤は希フッ化ガスです。 最も強力な既知の酸化剤は2のフッ化酸素です。
自然界で最も一般的な還元剤は炭素です。 これは、酸化物から金属を取得するために業界で広く使用されています。Fe2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO; ZnO + C = Zn+CO。
別の広く使用されている還元剤は水素です。 カーボンのように、加熱すると
koは、水に変わりながら、多くの酸化物から酸素原子を取り除きます。CuO + H 2 \ u003d Cu + H 2 O; WO 3 + ZN 2 \ u003d W +ZN2O。
非常に強力な還元剤は、アルカリおよびアルカリ土類金属、アルミニウムです。 彼らは水を回復し、そこから水素を置き換えます：2Na + 2H 2 O \ u003d 2NaOH +H2。
実際には、金属の還元特性は、いくつかを得るために使用されます 活性金属それらの酸化物と塩化物から。 バリウムの取得方法は次のとおりです。ZVAO+2Al\ u003d ZVa + Al 2 O 3、ストロンチウム：3SrO + 2Al \ u003d 3Sr + Al 2 O 3、チタン：TiCl 4 + 2Mg \ u003d Ti +2MgCl2。
実験室の条件下では、還元剤は低酸化状態の元素を含む化合物です：硫化水素H 2 S（S -2）、ヨウ化水素酸HI（I-）、塩化スズ（II）SnCl 2（Sn +2）。 有機合成では、通常、還元に複雑な金属水素化物が使用されます。水素化アルミニウムリチウムLiAlH4と水素化ホウ素ナトリウムNaBH4。 それらは-1酸化状態の水素を含んでいます。
最も弱い還元剤はフッ化物イオンF-です。 それは、電気分解またはエキゾチックな酸化剤によってのみ遊離フッ素に酸化することができます。 これは、共役酸化剤および還元剤の理論によって説明されます。
マグネシウムリボンが空気中で燃焼すると、マグネシウム原子からの電子が酸素原子に渡されます：2Mg + O2=2MgO。
ニスマ。 私たちは自信を持って言うことができます：生命の化学は酸化還元のプロセスです。 何が起こっているのですか？ 化学変換の過程で、一部の化学結合が切断され、他の化学結合が形成され、多くの場合...酸素中の赤リンの燃焼は非常に激しく進行します。 数秒で、白い煙がフラスコ全体を満たします。 反応の終了後、酸化リン（/）の最小の結晶が容器の底と壁に沈殿します。
レドックス反応では、酸化剤が還元され、還元剤が酸化されます。
酸化は、原子またはイオンが電子を失うプロセスです。 電子を追加する逆のプロセスは、還元と呼ばれます。 ...任意のレドックス反応が2つのプロセスで構成される要素、または...1つの半反応に関与する酸化剤と還元剤はコンジュゲートと呼ばれます。 たとえば、置換反応...反応が実行される前に、その生成物の組成はしばしば推測することができるだけです...
硫酸の添加前（左）と添加後（右）のフェロインと臭素酸カリウムの溶液。
最後に、反応生成物が特定の条件でどの化合物の形で存在するかが決定されます-酸性、アルカリ性、または中性の環境（記事を参照...これらのレシピを使用して、硫酸塩間の反応の方程式を作成します）。 .. FeSO4 +H®？彼のマジェスティソリューション
さらに多くを引用することができます 同様の例古いことわざの正当性を確認します。 現代の化学者は99％以上と推定されています...甘いお茶を飲む人なら誰でも、お湯の砂糖への素晴らしい溶解度が何であるかを知っています。
分析化学者は、水がガラスでさえわずかに溶解することをよく知っています。 ガラス粉を乳鉢で水で挽くと、その存在下で…だから絶対に手に入れるのはとても難しいです 清浄水、これは...冷や沸騰を観察するために必要です温度に応じた塩とアルカリの水への溶解度。
温度の関数としての大気圧での水へのガスの溶解度。
溶液の凝固点DТзの低下は、溶質の化学的性質には依存しませんが、その濃度にのみ依存します：...再び来ました...海の水に溶けた塩は氷の融点を下げます。
植物学に関する人気のある本は、そのような実験について説明しています。 にんじんの広い部分に、その軸に沿って穴を開け、そこに挿入する必要があります...初めて浸透の現象がフランスの博物学者AbbéJeanによって観察されました...その中にそのような圧力を作り出しました泡が膨らんで破裂した。 Nolletの後、多くの同様の実験が行われました。 彼らです…スヴァンテ・アレニウス・アレニウス。
アレニウスの支持者と反対者の間の論争は1年以上続いた。 そして、科学でよくあることですが、支持者間の激しい論争では...硝酸アンモニウムの溶解は、顕著な吸収を伴います
熱。 水で湿らせた溶液のガラスは凍結します 木製のベンチ非常に強いので、テーブルから引き裂くことができます。
ソリューションは機械的な混合物ではありません！
溶液の形成中に溶媒の分子と溶質が単に混合するだけではないという事実は、多くの実験によって実証することができます。 たとえば、ガソリン、CCl 4、およびその他のいわゆる不活性溶媒中のヨウ素の溶液には、 紫の-ヨウ素蒸気とまったく同じです。 ベンゼン、アルコール、およびその他の多くの溶媒の溶液は、ポリビニルアルコール[-CH 2 -CH（OH）-]の水溶液では茶色です（ヨウ素チンキのように）。 n-明るい青（この溶液は「ヨージノール」と呼ばれる消毒剤として医学で使用されます）。 そして、ここで興味深いのは、「マルチカラー」溶液中のヨウ素の反応性は同じではないということです。 したがって、茶色の溶液では、ヨウ素は紫色の溶液よりもはるかに活性が高く、たとえば、銅との反応が速くなります。 これは、ヨウ素分子が溶媒分子と相互作用して、ヨウ素がより活性な複合体を形成できるという事実によって説明されます。
ヨウ素は、溶媒の影響下で反応性を変化させる唯一の物質ではありません。 したがって、二硫化炭素CS 2、ベンゼンC 6 H 6、およびピリジンC 5 H 5 N中の硫黄の溶液は、異なる速度で水銀および銀と相互作用します（反応中に硫化物Ag 2 SおよびHgSが形成されます）。 つまり、溶媒は、分子（および後で判明したようにイオンも）が自由に移動して互いに衝突することを可能にする単なる不活性媒体ではありません。化学反応の過程を積極的に妨害する場合があります。
LiFの場合、CaCl2の場合は2240kJ / molなど。溶液の形成中の陽イオンと陰イオンの水和の総エネルギーが結晶格子のエネルギーよりも大きい場合、溶解には加熱が伴います。より少ない、溶液を冷却することによって。 そのため、LiCl、無水CaCl 2などの物質を水に溶かすと溶液が熱くなり、KClを溶かすと
水、エタノール、ベンゼン、四塩化炭素中のヨウ素の溶液。
難溶性の塩の希薄溶液では、固体の結晶性沈殿物と溶液中のイオンとの間に平衡が確立されます：部分...沈殿物上の陽イオンまたは陰イオンの濃度が急激に低下すると、...塩化物、臭化物、ヨウ化銀の沈殿。
これらの考慮事項は、銀イオンが関与する一連の壮大な変換によって説明できます。 典型的なPRの値を書き留めましょう…すでに最初の物質-Ag2CO3は実際には水に溶解しません。 しかし、無色の溶液に加えると...水溶液中の各イオンは、緻密な「水和物コート」に囲まれています。 無機イオンの中で、H +が最も水和し、H3O +、H5O + 2、H9O4+などのイオンを形成します。
*水と液体アンモニアへの塩の溶解度は大きく異なります。 25°Cの液体NH3100 gに、次のものを溶解できます。
NH 4 NO3389.6g。
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原子と分子の励起-原子または分子が光子を吸収するとき（光励起）または電子や他の粒子との衝突中（衝撃励起）に、低い（たとえば基本的な）エネルギーレベルから高いエネルギーレベルへの量子遷移。
やや弱い強度の光の影響下でV.と。 m。は、周波数とエネルギーの1つの光子の吸収の結果として発生します。ここで、は最初のエネルギーです。 そして最終的なエネルギーレベル 原子系（レベルの幅を考慮に入れて）。 断面光吸収は次のようになります。
ここで、-光の波長、-統計。 初期および最終エネルギーレベルの重み。 無次元量-原子のタイプとエネルギーレベルの特性に応じた、単位周波数間隔あたりの自然放出の確率
電子および他の原子作用との衝突V.a。 彼ら。 衝突する粒子の構造とそれらの相対速度に応じた励起断面積によって特徴付けられます。 動き v（CM。 衝突は原子的です）励起の動力学を分析するために、と呼ばれる量が使用されます。 励起速度：
ここで、-励起粒子の速度の分布のf-tion。 キネティック と呼ばれる、原子（分子）の遷移エネルギーに等しい粒子エネルギー。 しきい値。 中性原子（水素を除く）が電子によって励起されると、しきい値エネルギーはゼロになります。 電子のエネルギーが2〜5のしきい値のオーダーまで増加すると（電子殻の構造によって異なります）、増加し、高エネルギーでは減少し始めます。 電子のエネルギーへの依存曲線の増加部分には、いくつかあるかもしれません。 関連付けられた最大値 から 12月 原子の量子状態（を参照） 州の干渉).
水素原子の場合、励起断面積は、しきい値の電子エネルギーでも有限です。これは、存在するためです。 変性差分のレベル。 軌道量子数の値（図1）。 すべてのために。 イオンと励起の間の長距離相互作用により、イオンの断面積と励起も電子エネルギーのしきい値で有限です。 電子。
原子励起イオンや他の原子との衝突では、運動に効果的です。 衝突する粒子のエネルギーは約100eV以上です。 より低いエネルギーでは、それらは非常に小さく、閾値エネルギーの領域では実験的に観察されませんでした。 品質。 原子間衝突の断面積と電子-原子衝突の断面積の類似性は、相対速度のスケールで実現されます。 運動-軌道電子の速度よりも速い速度で。 より低い速度（いわゆる低速衝突）では、励起メカニズムは、衝突中の準分子の形成と、分子エネルギーレベル間の電子の遷移によって説明されます。 イチジクに 図2は、陽子衝撃による水素原子の1-2遷移の励起の断面図を示しています。
米。 1.電子のエネルギーに応じた電子との衝突における水素原子の1-2遷移の励起の断面積。 ドット-実験データ、実線-理論。
原子衝突における分子の励起は、振動の存在による多種多様なプロセスによって特徴付けられます。 回転します。 それらのエネルギー準位の構造。 電子遷移の励起（振動-回転状態で平均化された場合）は、一般に、原子の励起と同じ規則性によって記述されます。 スイング。 と電子振動。 遷移は、回転遷移よりも十分に研究されてきました。
米。 2.陽子エネルギーの関数としての陽子との衝突における水素原子の1-2遷移の励起の断面積。 ドット-実験データ、実線-理論。
原子分子衝突では、衝突する両方の粒子が励起される可能性があります。 分子の光分解は、励起状態の原子（および分子）の形成にもつながる可能性があります（-を参照）。 分子の解離）、原子や分子との衝突時にイオンを再充電します。
点灯： Sobelman I. I.、原子スペクトルの理論の紹介、M.、1977; Delaunay H. B.、Krainov V. P.、Atom in a strong light field、M.、1978; Drukarev G. F.、電子と原子および分子との衝突、M.、1978; Vainshtein L. A.、Sobelman I. I.、Yukov E. A.、Excitation of atoms and、M.、1979。
L.P.プレスニャコフ.
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基底状態から励起状態5およびTへの分子の励起は、原則として、電子の有意な再分布を伴います。 この状況は 重要性励起された分子の研究を扱う光化学用で、主に最初の一重項および三重項状態にあります。 SiおよびTj状態への非放射プロセスの結果として、分子は非常に速く（10〜14秒のオーダーで）通過するため、より高い励起状態はあまり重要ではありません。 電子密度、結合次数、および自由原子価に関するデータは、フェノール分子が励起されると、電子分布に大きな変化が生じることを示しています。 全体として、励起状態の寿命は短いですが、それらは粒子、物理的および 化学的特性これは、基底状態の同じ分子の特性とは非常に異なるため、基底状態に関連する規則性を励起状態に移行することは完全に誤りです。
光の電磁場による分子の励起は、ロンドン力の作用下での励起、言い換えれば、試薬の電磁場と完全に一致しています。 したがって、フランク-コンドンの原理は化学反応にも適用できます。 この場合、それは最小運動の原理（最小運動の原理）ライスとテラーと呼ばれます。 この原理によれば、反応する分子は、電子を再分配する前に、この目的に最も適した位置になければなりません。 非常に短い電子遷移期間でそれらの位置を変更することは不可能です。
分子の励起は、分子内の原子の振動運動のエネルギーまたは分子自体の回転運動のエネルギー、あるいはその両方の増加による可能性もあります。 励起された分子は、イオン化された分子と同じように、この状態では長期間存在できません。 放射線の形で過剰なエネルギーを放棄することもあれば、別の分子に移動して通常の状態に戻ることもあります。励起エネルギーが十分に高い場合、分子は別の分子を解離または結合します。
基底状態から励起状態5およびTへの分子の励起は、原則として、電子の有意な再分布を伴います。 この状況は、主に一重項状態と三重項状態で励起された分子の研究を扱う光化学にとって非常に重要です。 電子密度、結合次数、および自由原子価に関するデータは、フェノール分子が励起されると、電子分布に大きな変化が生じることを示しています。 一般に、励起状態の寿命は短いですが、基底状態の同じ分子の性質とは物理的および化学的性質が大きく異なる粒子に対応しているため、基底状態から励起状態に関連する規則性。
分子と原子の励起はそれらを非常に反応性にします。
電子衝撃による放電中のN2分子の励起は非常に強力です。それらの総数のほぼ30％が長寿命レベルに移行し、そのエネルギーはCO2分子の上位動作レベルと一致するため、2次励起されたN2分子と励起されていないCO2分子の間の衝突は、反転の実装に非常に効果的であることがわかります。
複素環式塩基の電子密度の再分布を引き起こす分子の励起は、互変異性体の平衡のシフトにつながります。
放射線を吸収すると分子が励起されると、一連のプロセス全体が発生します。その結果、過剰なエネルギーが散逸し、分子は基底状態に戻ります。 これらのプロセスは、放射性（蛍光およびリン光）と非放射性に分けることができます。
原子衝突における分子の励起は、振動の存在による多種多様なプロセスによって特徴付けられます。 電子遷移の励起（振動-回転で平均した場合）
光による分子の励起は、必ずしも物質の化学変化につながるとは限りません。 化学変化は2種類のプロセスから生じます。 遷移が1回の振動の周期よりも短い寿命の反発状態につながる場合、励起された分子の解離が発生します。 励起状態または基底状態では、分子は解離させるのに十分な振動エネルギーを持つことができます。 通常、光の吸収に関与する結合は切断されます。 化学反応は、別の外来分子による励起分子の分子間消光の結果である可能性があります。 このプロセスは、クエンチャーと励起された分子の相互作用に基づいた主要なものです。 非弾性衝突による分子の励起からクエンチャーへのエネルギーの移動からなる二次プロセスも可能であり、それらの相互作用につながります。 この場合、基底状態に移行する励起された分子は、しばしば光増感剤と呼ばれます。
電磁場による分子の励起は、 効果的な方法化学反応の刺激と基本的な衝撃および放射線プロセスのダイナミクスの研究。
分子と原子の励起はそれらを非常に反応性にします。 ここで重要な役割を果たしているのは、雪崩のような連鎖過程の発達であり、その結果、反応が爆発に変わります。
分子の励起は、対になった電子の1つがより高いエネルギーを持つ空軌道に遷移することに関連しています。 この場合、電子スピンがその符号を変えない場合、分子の新しい状態は通常、一重項励起状態と呼ばれます。
