Sú to molekuly, ktoré existujú iba v excitovanom stave. Ako je známe, atómy vzácnych plynov netvoria chemické zlúčeniny. Táto vlastnosť sa vysvetľuje skutočnosťou, že atómy tohto typu nemajú elektrón na nevyplnených obaloch, ktorý by mohol spárovať elektrón patriaci inému atómu s opačne orientovaným spinom. Prítomnosť takéhoto páru je jednou z podmienok vzniku kovalentnej chemickej väzby, ktorá vysvetľuje existenciu stabilnej chemickej zlúčeniny.

Ak je atóm vzácneho plynu v excitovanom stave, táto prekážka je odstránená, pretože v jednom z nenaplnených obalov atómu je obsadený elektrón. Tento elektrón môže byť vo všeobecnosti spárovaný so svojím náprotivkom, ktorý má opačný smer rotácie a patrí inému atómu. V dôsledku toho dochádza medzi atómami k interakcii zodpovedajúcej príťažlivosti, čo otvára možnosť vytvorenia molekuly, ktorej jedným z atómov je atóm vzácneho plynu. Práve táto molekula sa nazýva excimer.

Molekula exciméru, ktorej potenciálna energia prevyšuje energiu základného stavu, nemôže existovať donekonečna. Rozpadá sa v priebehu niekoľkých nanosekúnd, pričom vyžaruje svetelné kvantá. Pri pôsobení odpudzovania sa atómy rýchlo rozletia v opačných smeroch.

Napriek krátkej životnosti má molekula excimeru všetky vlastnosti chemickej zlúčeniny. Má vibračné a rotačné stupne voľnosti, ktoré sú charakterizované zodpovedajúcimi systémami energetických stavov. Je schopný vstúpiť do chemických reakcií. Hlavnou črtou molekúl excimeru je však to, že ide o hotové aktívne médium, ktoré možno použiť ako základ pre tvorbu výkonný laser. Lasery tohto typu, nazývané excimerové lasery, tvoria skupinu najintenzívnejších plynových laserov v ultrafialovej oblasti.

Možnosť vytvorenia laserov na báze prechodov molekúl excimerov je založená na špecifickom usporiadaní kriviek potenciálnej energie základného a excitovaného stavu molekuly, ktoré vznikajú pri približovaní atómov k sebe.

Ryža. 1. Charakteristické vlastnosti molekuly excimeru priaznivé pre činnosť excimerového lasera.

Ryža. 2. Energetické hladiny molekuly XeCl*.

Horný člen laserových prechodov zodpovedá excitovanej molekule s iónovou väzbou. Takáto molekula sa vytvorí, keď sa k sebe priblížia ión inertného plynu a negatívny ión halogénu. Na veľké vzdialenosti interakcia zodpovedá Coulombovej príťažlivosti, ktorá je pri ďalšom priblížení nahradená výmenným odpudzovaním elektrónov a Coulombovým odpudzovaním jadier.

2.2 Plazmovo-chemické reakcie.

Štúdium kinetiky reakcií v plynoch na halogenidoch inertných plynov je pomerne náročné. Na kinetických procesoch sa podieľa veľa častíc: atómy a molekuly v základnom a excitovanom stave, niekoľko druhov iónov, ako aj veľké množstvo excitovaných atómov a molekúl. Aby sme zjednodušili úvahy o kinetike reakcií prebiehajúcich v escimerových laseroch, rozdeľujeme všetky reakcie prebiehajúce v plazme do 8 skupín a berieme do úvahy len tie najdôležitejšie z nich. Navyše niektoré reakcie môžu patriť nielen do jednej skupiny, ale do dvoch alebo viacerých. Prvé tri skupiny sú:

I. Primárne reakcie s elektrónmi, napríklad:

e + He → He + +e +e (1)

e + Xe → Xe * + e (2)

e + HCl → HCl(v) +e (3)

II. Reakcie medzi časticami pufrového plynu, napr.

On * + On + On → On 2 * + On (4)

He+ + 2He → He2+ + He (5)

Nie * + Nie + Nie → Nie 2 * + Ne (6)

III. Reakcie s HCl, napríklad:

e + HCl → HCl(v) +e (7)

e + HCl → H + Cl - (8)

e + HCl → HCl+ +2e (9)

IV. Reakcie so stratou elektrónov a kladne nabitých iónov:

a) disociačná rekombinácia:

HeXe + +e → Xe * + He (10)

b) trojitá rekombinácia, napríklad:

He 2 + + e + He → He * + 2He (11)

c) pripojenie elektrónov na neutrálne častice, napríklad:

e + HCl → H + Cl - (12)

Cl +e + Ne → Cl - +e + Ne (13)

záporné a kladné ióny môžu rekombinovať binárne (nabíjanie):

Cl - + Xe + → Xe * + Cl (14)

a pri trojitých zrážkach:

Xe + + Cl - + Ne → XeCl * + Ne (15)

Reakcie (12) a (13) prebiehajú pomerne rýchlo. Všimnite si mimoriadnu závislosť rýchlosti týchto reakcií od tlaku. Pri tlakoch nižších ako jedna atmosféra je rýchlostná konštanta týchto reakcií dosť veľká. Reakcia typu (13) významne prispieva k tvorbe excitovaných molekúl halogenidu inertného plynu. Tento predpoklad je založený na vysokej účinnosti laserov pozorovaných s molekulami XeCl. Teoretickým odôvodnením účinnosti takéhoto procesu je, že krivka Coulombovej potenciálnej energie, pozdĺž ktorej sa ióny pohybujú, pretína väčšinu kovalentných kriviek v pomerne veľkých medzijadrových vzdialenostiach. To sťažuje prechod elektrónu zo záporného na kladný ión, čo bráni vytvoreniu kovalentnej väzby.

V. Reakcie vedúce k tvorbe molekúl XeCl*. Okrem reakcie (14) sú najdôležitejšie reakcie:

Xe* + HCl(v) → XeCl* + H (16)

NeXe * + Cl - → XeCl * + Ne (17)

Reakcia (13) je najvýznamnejšia a cez ňu prechádza hlavný kanál na tvorbu XeCl*. Táto reakcia je analogická interakcii medzi iónom alkalického kovu a halogénovým iónom.

Reakcia (15) prebieha iba v prítomnosti neónu alebo keď sa používa ako vyrovnávací plyn. Prostredníctvom tejto reakcie sa vytvorí 30 % molekúl XeCl * a nie je prekvapujúce, že nahradenie hélia neónom ako vyrovnávacím plynom takmer zdvojnásobí energiu pulzu skutočných zariadení.

VI. Reakcie spôsobujúce procesy zhášania vyskytujúce sa v plazme. Medzi tieto reakcie patria napríklad:

XeCl * + He → Xe + He + Cl (18)

XeCl * + Xe → 2Xe + Cl (19)

XeCl * + HCl(v) → Xe + HCl + Cl (20)

Najdôležitejšie, aspoň pri nízkom tlaku, je priame zhášanie pri zrážkach s molekulami obsahujúcimi halogén (18). Rýchlostná konštanta takejto reakcie je dostatočne vysoká, t.j. pri každej zrážke dochádza k zhášaniu. Pre typickú zmes plynov je čas kalenia 10 ns. Takéto rýchle zhášanie elektronicky excitovaných molekúl je pomerne často pozorované a je spojené s prenosom energie na zhášajúcu molekulu.

VII.Reakcie so žiarením. Tu sú niektoré z nich:

XeCl * + hν → Xe + 2hν (21)

Cl - + hν → Cl +e (22)

He * + hν → He + + e (23)

HeXe + hν → Xe + + He (24)

VIII. Reakcie s nečistotami, napríklad:

HCl + O2 → 4ClO2 + 2H20 (25)

Xe * + O2 → XeO (26)

Xe * + H20 → XeO + H2 (27)

Sú spôsobené tým, že napriek prísnym požiadavkám na čistotu plynu môže zmes plynov obsahovať až 1 % O 2, N 2 H 2, CO 2, H 2 O. Voda je hlavnou škodlivou nečistotou v zmesi plynov excimeru lasery.

Okrem vyššie uvedených reakcií prebieha v plazme aj značný počet vedľajších reakcií, ktoré odoberajú hlavne energiu z hlavného kanála. Všetky užitočné excitované stavy sú skôr krátkodobé a sú navyše utlmené pri vzájomných zrážkach a zrážkach s inými formáciami v plazme. Napriek tomu sa dá predpokladať, že hlavné reakcie vedúce k tvorbe excitovaných halogenidov inertných plynov prebiehajú pomerne rýchlo a efektívne. Ak vezmeme do úvahy všetky tieto procesy, ako aj straty v budiacom obvode, možno odhadnúť, že v reálnych zariadeniach sa pri tvorbe molekúl XeCl v najlepšom prípade investuje iba 8-10% energie uloženej pôvodne v zásobníkoch. .

Prvé fotochemické zákonitosti vznikli v 19. storočí. (cm. Grotthov zákon, Bunsen-Roscov zákon ). Ako samostatná vedná oblasť sa fyzika formovala v prvej tretine 20. storočia po objave Einsteinov zákon, Molekula hmoty, ktorá sa stala hlavnou v F. Pri absorpcii svetelného kvanta prechádza molekula látky zo základného do excitovaného stavu, v ktorom vstupuje do chemickej reakcie. Produkty tejto primárnej reakcie (vlastnej fotochemickej) sa často zúčastňujú rôznych sekundárnych reakcií (tzv. temných reakcií) vedúcich k tvorbe finálnych produktov. Z tohto hľadiska možno fyziku definovať ako chémiu excitovaných molekúl vznikajúcich v dôsledku absorpcie svetelných kvánt. Často viac či menej významná časť excitované molekuly nevstupujú do fotochemickej reakcie, ale vracajú sa do základného stavu v dôsledku rôznych druhov fotofyzikálnych deaktivačných procesov. V niektorých prípadoch môžu byť tieto procesy sprevádzané emisiou kvanta svetla (fluorescencia alebo fosforescencia). Pomer počtu molekúl zapojených do fotochemickej reakcie k počtu absorbovaných svetelných kvánt sa nazýva kvantový výťažok fotochemickej reakcie. Kvantový výťažok primárnej reakcie nemôže byť väčší ako jedna; zvyčajne je táto hodnota oveľa menšia ako jednota v dôsledku účinnej deaktivácie. V dôsledku temných reakcií môže byť celkový kvantový výťažok oveľa väčší ako jednota.

Najtypickejšou fotochemickou reakciou v plynnej fáze je disociácia molekúl s tvorbou atómov a radikálov. Takže pod pôsobením krátkovlnného ultrafialového (UV) žiarenia, ktorému je vystavený napríklad kyslík, výsledné excitované molekuly O2 * disociovať na atómy:

O2 + h n , ® O + O.

Tieto atómy vstupujú do sekundárnej reakcie s O 2 za vzniku ozónu: O + O 2 ® O 3 .

Takéto procesy sa vyskytujú napríklad v horných vrstvách atmosféry pri pôsobení slnečného žiarenia (pozri obr. Ozón v atmosfére ).

Pri osvetlení zmesi chlóru s nasýtené uhľovodíky (RH, kde R je alkyl), posledné uvedené sú chlórované. Primárnou reakciou je disociácia molekuly chlóru na atómy, po ktorej nasleduje reťazová reakcia tvorba chlórových uhľovodíkov:

Cl2+ h n ®® Cl + Cl

Cl + RH® HCl + R

R + Cl2® RCI + Cl atď.

Celkový kvantový výťažok tejto reťazovej reakcie je oveľa väčší ako jednota.

Keď je zmes ortuťových pár a vodíka osvetlená ortuťovou výbojkou, svetlo je absorbované iba atómami ortuti. Ten, ktorý prechádza do excitovaného stavu, spôsobuje disociáciu molekúl vodíka:

Hg* + H2® Hg + H + H.

Toto je príklad senzibilizovanej fotochemickej reakcie. Pôsobením kvanta svetla, ktoré má dostatočne vysokú energiu, sa molekuly menia na ióny. Tento proces, nazývaný fotoionizácia, sa bežne pozoruje pomocou hmotnostného spektrometra.

Najjednoduchším fotochemickým procesom v kvapalnej fáze je prenos elektrónov, t.j. svetlom indukovaná redoxná reakcia. Napríklad, keď UV svetlo pôsobí na vodný roztok obsahujúci ióny Fe2+, Cr2+, V2+ atď., elektrón prechádza z excitovaného iónu na molekulu vody, napríklad:

(Fe2+)* + H20® Fe3+ + OH - + H+.

Sekundárne reakcie vedú k vytvoreniu molekuly vodíka. Prenos elektrónov, ktorý môže nastať pri absorpcii viditeľné svetlo charakteristické pre mnohé farbivá. Primárnym aktom je fotoprenos elektrónu za účasti molekuly chlorofylu fotosyntéza - zložitý fotobiologický proces, ktorý prebieha v zelenom liste pôsobením o slnečné svetlo.

V kvapalnej fáze sa molekuly organických zlúčenín s viacnásobnými väzbami a aromatickými kruhmi môžu zúčastniť rôznych temných reakcií. Okrem rozbitia väzieb, čo vedie k tvorbe radikálov a biradikálov (napr. karbény ), ako aj heterolytické substitučné reakcie sú známe mnohé fotochemické procesy izomerizácia, Preskupenia, vznik cyklov a pod. Existujú organické zlúčeniny, ktoré pôsobením UV svetla izomerizujú a získavajú farbu a pri osvetlení viditeľným svetlom sa opäť menia na pôvodné bezfarebné zlúčeniny. Tento jav, nazývaný fotochrómia, je špeciálnym prípadom reverzibilných fotochemických premien.

Úloha študovať mechanizmus fotochemických reakcií je veľmi náročná. Absorpcia svetelného kvanta a tvorba excitovanej molekuly nastáva za čas asi 10 - 15 sek. Pre organické molekuly s viacnásobnými väzbami a aromatickými kruhmi, ktoré sú predmetom najväčšieho záujmu fyziky, existujú dva typy excitovaných stavov, ktoré sa líšia veľkosťou celkového spinu molekuly. Ten sa môže rovnať nule (v základnom stave) alebo jednej. Tieto stavy sa nazývajú singletové a tripletové stavy. Molekula prechádza do singletového excitovaného stavu priamo po absorpcii svetelného kvanta. Prechod zo singletového do tripletového stavu nastáva ako výsledok fotofyzikálneho procesu. Životnosť molekuly v excitovanom singletovom stave je ~ 10-8 sek; v stave tripletu - od 10 -5 -10 -4 sek(tekuté médiá) do 20 sek(tvrdé médiá, ako sú pevné polyméry). Preto mnohé organické molekuly vstupujú do chemických reakcií práve v tripletovom stave. Z rovnakého dôvodu môže byť koncentrácia molekúl v tomto stave taká významná, že molekuly začnú absorbovať svetlo, prechádzajú do vysoko excitovaného stavu, v ktorom vstupujú do tzv. dvojkvantové reakcie. Excitovaná molekula A* často tvorí komplex s neexcitovanou molekulou A alebo s molekulou B. Takéto komplexy, ktoré existujú iba v excitovanom stave, sa nazývajú exciméry (AA)* alebo exciplexy (AB)*. Exciplexy sú často prekurzormi primárnej chemickej reakcie. Primárne produkty fotochemickej reakcie - radikály, ióny, radikálové ióny a elektróny - rýchlo vstupujú do ďalších temných reakcií v čase, ktorý zvyčajne nepresahuje 10 -3 sek.

Jeden z najviac efektívne metódyštúdie mechanizmu fotochemických reakcií - pulzné fotolýza, ktorého podstatou je vytvorenie vysokej koncentrácie excitovaných molekúl osvetlením reakčnej zmesi krátkym, ale silným zábleskom svetla. Častice s krátkou životnosťou, ktoré v tomto prípade vznikajú (presnejšie povedané, excitované stavy a primárne produkty fotochemickej reakcie menované vyššie), sú detekované ich absorpciou "sondovacieho" lúča. Táto absorpcia a jej zmena v čase sa zaznamenáva pomocou fotonásobiča a osciloskopu. Táto metóda sa môže použiť na stanovenie absorpčného spektra strednej častice (a tým aj na identifikáciu tejto častice), ako aj na kinetiku jej vzniku a zániku. V tomto prípade laserové impulzy s trvaním 10 -8 sek a dokonca 10 -11 -10 -12 sek,čo umožňuje študovať najskoršie štádiá fotochemického procesu.

Oblasť praktického uplatnenia F. je rozsiahla. Vyvíjajú sa metódy chemickej syntézy založené na fotochemických reakciách (viď. Fotochemický reaktor, Slnečná fotosyntetická rastlina ). Našlo uplatnenie, najmä na záznam informácií, fotochrómne zlúčeniny. Pomocou fotochemických procesov sa získajú reliéfne obrazy pre mikroelektronika, tlačové formy na tlač (pozri tiež Fotolitografia ). Praktická hodnota má fotochemickú chloráciu (hlavne nasýtené uhľovodíky). Najdôležitejšia oblasť praktickej aplikácie F. - fotka. Okrem fotografického procesu založeného na fotochemickom rozklade halogenidov striebra (hlavne AgBr), rôzne metódy nestrieborná fotografia; napríklad fotochemický rozklad diazo zlúčeniny podklady diazotypy.

Lit.: Turro N. D., Molecular photochemistry, trans. z angličtiny, M., 1967; Terenin A. N., Fotonika molekúl farbív a príbuzných organických zlúčenín, L., 1967; Calvert D. D., Pitts D. N., Photochemistry, trans. z angličtiny, M., 1968; Bagdasaryan Kh. S., Dvojkvantová fotochémia, M., 1976.

H. S. Bagdasaryan.

ZARIADENIE LÁTKY

Z ČOHO JE SVET VYTVORENÝ

ATOMISTICKÁ TEÓRIA Moderné koncepty prvok, atóm a jednoduchá látka, molekula ako súbor vzájomne prepojených atómov...

Najdôležitejšie informácie.

ŠTRUKTÚRA ATÓMOV Početné experimenty uskutočnené fyzikmi na začiatku 20. storočia ukázali, že... Ak však neporovnáme hmotnosti, ale veľkosti, ukáže sa, že atóm je oveľa „prázdnejší“ ako slnečná sústava. Jej…

Štyri princípy Aristotela.

Titulná strana Lucretiovej básne

O povahe vecí. Vydanie z roku 1563

... sú telá, ktoré nevidíme... Koniec koncov, dotýkať sa, rovnako ako byť hmatateľné,

Platónova akadémia. Mozaika. 1. storočie pred Kr e.

Tvar atómových orbitálov.

Nuklidy sú označené symbolom prvku a hmotnostným číslom: 12С, 14N, l6O; iná forma záznamu: uhlík-12, dusík-14, kyslík-16. Ak hmotnostné číslo ... izotopu vodíka sú nuklidy 1H, 2H (iné označenie D je deutérium) a 3H (alebo ... Ak je atóm neutrálny, jeho kladne nabité jadro obsahuje rovnaký počet záporne nabitých elektrónov ( e), ...

Zmena energie orbitálov v závislosti od

Z poradového čísla prvku.

Pri prechode z pevného skupenstva hmoty do plynného skupenstva sa interakcia medzi časticami oslabuje. chemická reakcia). Tieto vlastnosti plynov sú spôsobené tým, že molekuly v nich sú ďaleko od seba. Zdieľam…

Vintage teplomery.

Vľavo je teplomer zobrazujúci minimálne a maximálne teploty, ktoré boli pozorované od jeho inštalácie.

V strede je teplomer ukazujúci teplotu v stupňoch Celzia, Réaumur a Fahrenheit.

Vpravo je teplomer z konca 19. storočia. s Réaumurovými a Celziovými stupnicami.

Väčšina pevných látok je v kryštalickej forme: ich častice - molekuly, atómy alebo ióny - sú usporiadané v prísnom poradí, tvoria ... Zároveň častice v kryštálovej mriežke nie sú stacionárne, sú neustále ... FLOW OKENNÉ SKLO?

Štruktúra

Kryštalické (1) a amorfné (2) látky.

Plazma je elektricky neutrálny, vysoko ionizovaný plyn zložený z kladne nabitých iónov, elektrónov a neutrálnych molekúl. V ... Na premenu plynu na plazmu (ionizáciu) musíte minúť veľa ... Plazmu je možné vytvoriť umelo vystavením neutrálneho riedeného plynu elektrickému poľu (ako v ...

Plazmový horák.

Kvapalné kryštály sú látky, ktoré sa správajú ako kvapaliny aj ako pevné látky. Molekuly v tekutých kryštáloch na jednej strane ... správne umiestnenie molekuly sú rozbité a tekutý kryštál sa stáva ... Pravidelné usporiadanie molekúl v tekutých kryštáloch určuje ich špeciálne optické vlastnosti. Vlastnosti kvapaliny...

Pri bližšom pohľade na sklenený čip je možné vidieť, že táto pevná látka má nekryštalickú štruktúru.

MAGICKÉ ČÍSLO CHEMIKOV

Vynikajúci nemecký filozof Immanuel Kant raz poznamenal, že v niektorých odvetviach prírodných vied je toľko skutočnej vedy, koľko je v nich ... Všetky tieto myšlienky, dnes už známe aj školákovi, Richter načrtol v roku 1793 v ...

Rovnaké objemy plynných látok pri rovnakom tlaku a teplote obsahujú rovnaký počet molekúl, takže hustota rôznych plynov slúži ako miera hmotnosti ich molekúl ...

Tento prídavok bol veľmi dôležitý: znamenalo to, že meraním hustoty rôzne plyny je možné určiť relatívne hmotnosti molekúl, z ktorých sú zložené. Napríklad, ak 1 liter vodíka obsahuje rovnaký počet molekúl ako 1 liter kyslíka, potom sa pomer hustôt týchto plynov rovná pomeru hmotností molekúl vodíka a kyslíka. V roku 1814 dospel k rovnakým záverom aj slávny francúzsky fyzik Andre Marie Ampère (1775-1836). Je však sotva spravodlivé považovať Ampéra za spoluautora Avogadrovho zákona, ako to urobili mnohí chemici.

V časoch Avogadra sa jeho hypotéza nedala teoreticky podložiť. Táto možnosť sa objavila neskôr, s rozvojom molekulárno-kinetickej teórie plynov. Energia dopadu molekúl na steny nádoby nezávisí od hmotnosti molekúl, ale závisí len od teploty. Stáva sa to preto, že ľahké molekuly sa pohybujú rýchlo, ťažké sa pohybujú pomaly a ich kinetická energia (pri danej teplote) je rovnaká.

v dôsledku toho rovnaký počet molekuly v danom objeme vyvíjajú rovnaký tlak a naopak: rovnaký tlak dvoch plynov naznačuje rovnaký počet molekúl v nich.

Avogadrov zákon dal chemikom možnosť experimentálne určiť zloženie molekúl plynných zlúčenín. Takže z experimentálne zisteného pomeru objemov vodíka, kyslíka a vodnej pary (2:1:2) možno logicky vyvodiť dva závery. Po prvé: molekuly zdrojového plynu pozostávajú z dvoch atómov a molekula vody sa skladá z troch, a potom platí rovnica 2H2 + O2 \u003d 2H20. Druhá: molekuly vodíka sú monoatomické a kyslík a voda sú dvojatómové a potom rovnica 2H + je pravdivá O2 \u003d 2NO s rovnakým objemovým pomerom. (Mimochodom, dokonca aj 50 rokov po práci Gay-Lussaca niektorí vedci naďalej trvali na tom, že vzorec pre vodu je HO, a nie H2O.)

Dilemu je možné vyriešiť len na základe iných experimentov. Z nich napríklad vyplýva, že rovnaké objemy vodíka a chlóru tvoria dvojnásobok objemu chlorovodíka. Táto skutočnosť okamžite vyvracia predpoklad, že vodík je monoatomický: reakcia H + Cl = HCl nedáva dvojnásobný objem HCl. Preto sú molekuly vodíka (rovnako ako chlór a kyslík) dvojatómové a rovnica 2H2 + O2 \u003d 2H20 je pravdivá.

Je prekvapujúce, že takéto jednoduché argumenty nedokázali niektorých chemikov presvedčiť o platnosti (a hĺbke) Avogadrovho zákona. A, bohužiaľ, jeho teória zostala niekoľko desaťročí prakticky nepovšimnutá.

Hlavným dôvodom odmietnutia jednoduchej a harmonickej teórie Avogadra bola takzvaná dualistická teória štruktúry chemických zlúčenín, ktorá bola v tom čase dominantná, vytvorená Berzeliusom. Podľa nej majú všetky atómy elektrický náboj a molekuly sú tvorené atómami s opačnými nábojmi, ktoré sa navzájom priťahujú. Predovšetkým sa verilo, že atómy kyslíka majú silný negatívny náboj a atómy

Amedeo Avogadro.

Tlak plynu je spôsobený dopadom molekúl na steny nádoby.

V 30-tych rokoch. 19. storočie Francúzsky chemik Jean Baptiste Dumas (1800-1884) študoval reakciu nahradenia vodíka chlórom v organických zlúčeninách. V ... Táto okolnosť sa rozhodla poraziť slávneho nemeckého chemika Friedricha Wöhlera. V ... Liebigovi sa vtip zapáčil a dielo S. Windlera (vo francúzštine) publikoval len o niekoľko strán neskôr ...

Wilhelm Ostwald.

Takto sa v chémii objavila veličina, ktorá sa nazývala gram-molekula alebo mol (slovo „mol“ vymyslel na začiatku 20. storočia nemecký fyzikochemik, laureát ... V súčasnosti sa krtek definuje inak : ide o množstvo látky obsahujúcej ... PLYN NEPRÍDE DO PLYNU ...

Schéma skúseností E. Rutherforda a X. Geigera

spočítaním počtu a-častíc. Tieto častice

pád cez malý otvor na obrazovke,

Potiahnuté fosforeskovaním

Zloženie ZnS, príčina na ňom

Sledované záblesky svetla

Prostredníctvom zväčšovania

sklo.

CHEMICKÁ VÄZBA

Friedrich August Kekule.

Významný objav týkajúci sa chemickej väzby patrí holandskému chemikovi Jacobovi van't Hoffovi. Dokázal, že štyri väzby atómu uhlíka v ... Napriek mnohým dômyselným dohadom o štruktúre molekúl, povahe spojenia medzi ... LEWISOVOU TEÓRIOU, ALEBO ELEKTRONICKÝM "KOLHOZOM"

Usporiadanie bodov na povrchu gule, pri ktorých sú od seba čo najďalej.

V optimálnej konfigurácii jadier sú dva náboje na koncoch priemeru, tri náboje tvoria pravidelný trojuholník, štyri - štvorsten, šesť - osemsten. Tieto konfigurácie môžu byť viditeľnejšie znázornením elektrónových párov ako zväzku balónov, ako je znázornené na obrázku.

Balíky obsahujúce od dvoch do šiestich loptičiek čo najďalej od seba.

MOLEKULY, KTORÉ EXISTUJÚ LEN V EXCITUJOM STAVE Ak sa k sebe priblížia dva atómy hélia (elektronická konfigurácia 1s2), ... Ak je jeden z atómov excitovaný a 1s-elektrón sa prenesie na 2s-úroveň, tak napr. atóm sa dokáže spojiť s...

Sily pôsobiace v molekulovom ióne H+2 pri jeho tvorbe z atómov.

Treba poznamenať, že skutočné náboje na atómoch sú takmer vždy menšie ako efektívne. V molekule HC1 sú teda efektívne náboje atómov H a Cl rovné +1 a ... PREČO VZNIKAJÚ CHEMICKÉ VÄZBY? Uvažujme o vzniku najjednoduchšieho molekulárneho iónu H+2; H+H+® H+2.

Povrchy s rovnakou elektrónovou hustotou molekuly etylénu C2H4: 1 - 0,002; 2 - 0,2; 3 - 0,36.

Po druhé, mapy elektrónovej hustoty odrážajú zmenu v distribúcii elektrónov počas tvorby chemickej väzby z atómov. Na skladanie... Po tretie, rozloženie elektrónovej hustoty ukazuje, ktoré z... Napokon tvar úrovní elektrónovej hustoty dáva predstavu o geometrii molekúl, ktoré dopĺňajú informácie,...

Obrysová mapa. Maximá elektrónovej hustoty sú koncentrované

na atómoch uhlíka a vodíka.

Povrchy s rovnakou elektrónovou hustotou molekúl LiH, H2, HF.

Elektrónové oblaky molekúl metánu CH4 a amoniaku NH3.

Na popis elektrónov v atóme sa používa pojem atómový orbitál (AO), ktorý charakterizuje pravdepodobnosť nájdenia elektrónu v každom bode ... Na rozdiel od izolovaných atómov sa elektróny v molekulách priťahujú okamžite ...

Elektróny, ktoré trávia väčšinu času medzi jadrami, ich navzájom viažu. Elektróny za jadrami majú tendenciu ich od seba odtláčať (tento efekt sa nazýva uvoľňovanie).

ČO JE VALENCE

Koncept valencie v chémii sa už dlho považuje za jeden z hlavných. „Valencia je základnou vlastnosťou atómu,“ napísal pred viac ako storočím slávny nemecký vedec, jeden zo zakladateľov teórie chemickej štruktúry Friedrich Kekule, „vlastnosť je konštantná a nemenná ako samotná atómová hmotnosť. .“ Tento termín sa však v modernej vedeckej literatúre veľmi nepoužíva. Navyše aj v učebniciach sa interpretuje rôzne.

Takže, ak je určená valencia celkový počet elektróny podieľajúce sa na tvorbe chemických väzieb s inými atómami, potom by sa dusík v HNO 3 mal považovať za päťmocný, pretože jeho atóm využíval všetkých svojich päť vonkajších elektrónov - dva s-elektróny (spárované) a tri p-elektróny (nespárované):

Ak je valencia určená počtom elektrónových párov, s ktorými je daný atóm spojený s inými, potom sa maximálna valencia dusíka bude rovnať štyrom.

V tomto prípade tri p-elektróny tvoria tri kovalentné väzby s elektrónmi iných atómov a jeden ďalší vzniká vďaka dvom s-elektrónom. Príkladom je reakcia amoniaku s kyselinami.

Nakoniec, ak je valencia určená iba počtom nespárovaných elektrónov v atóme, potom valencia dusíka nemôže presiahnuť tri, pretože deparácia s-elektrónov nie je možná - atóm dusíka na to nemá vhodné orbitály. Napríklad v halogenidoch tvorí dusík iba tri kovalentné väzby a neexistujú žiadne zlúčeniny ako NCI5 alebo NBr5 (na rozdiel od úplne stabilných PCl5 a PBr5).

Ak sa atóm dusíka vzdá jedného zo svojich s-elektrónov, potom vo výslednom katióne N + zostanú štyri nepárové elektróny a jeho valencia sa bude rovnať štyrom. To sa deje v molekule HNO 3, kde jeden elektrón prechádza z atómu dusíka na atóm kyslíka.

Ako vidíme, rôzne definície valencie vedú k rôznym výsledkom aj v prípade jednoduchých molekúl.

Prečo sa to deje? Je možné jednoznačne určiť valenciu? Aby sme našli odpovede na tieto otázky, zamyslime sa nad tým, ako sa tento pojem samotný zmenil s rozvojom chémie.

Myšlienku určitej „saturačnej kapacity“ atómov kovu a kyslíka prvýkrát vyjadril v roku 1853 anglický chemik Edward Frankland (1825-1899). Do konca 50. rokov. 19. storočie väčšina chemikov uznala, že valencia (vtedy nazývaná "atomicita") uhlíka je štyri, kyslík a síra - dva, halogény - jeden. Samotný termín „valencia“, ktorý v roku 1868 navrhol berlínsky profesor Karl Wichelhaus (1842-1927), bol prevzatý z latinčiny (od r. lat. valentia - "sila") však dlho takmer nepoužívaný. V klasickom diele „Základy chémie“ D. I. Mendelejev len niekoľkokrát používa pojem „atomicita“ ako synonymum valencie, bez toho, aby sa ním podrobne zaoberal a bez toho, aby dal jednoznačnú definíciu.

A to nie je náhoda. „Ani jeden koncept v chémii nedostal taký počet nejasných a nepresných definícií ako koncept valencie,“ napísal v roku 1917 americký pedagóg Alexander Smith. Chemici sa spočiatku mylne domnievali, že každý prvok má jednu valenciu. To nevyhnutne vedie

polohy jadier, t.j. na geometrii molekuly. Keď sa z atómov vytvorí molekula, elektrónové oblaky atómov sa prekryjú, atómové orbitály sa „premiešajú“ a z nich sa získajú nové, molekulárne orbitály. Napríklad, keď je molekula vytvorená z dvoch rovnakých atómov, keď sa dva atómové s-opbitály prekrývajú, vznikajú dva MO: jeden z nich má nižšiu energiu ako atómový a druhý má vyššiu. Prvý orbitál je tzv viazanie, a druhý - uvoľnenie(označené hviezdičkou). Prítomnosť elektrónu vo väzbovom orbitále vedie k zosilneniu chemickej väzby a v uvoľnenom orbitále k jej oslabeniu až úplnému pretrhnutiu. Vo väzbovom orbitále elektrón

viedlo k skresleniu chemických vzorcov, ktoré boli jednoducho „prispôsobené“ takýmto predpokladom. Najmä vzorce dvoch známych chloridov medi boli napísané takto: Cl-Cu-Cu-Cl a Cl-Cu-Cl. V tomto bode Smith vyvodzuje dôležitý a nadčasový záver: „Je úplne v rozpore s vedeckou metódou vymýšľať alebo skresľovať fakty s cieľom podporiť názor, ktorý nie je založený na skúsenosti, ale je výsledkom jednoduchého predpokladu. História vedy však ukazuje, že takéto chyby sú často pozorované.

Prehľad reprezentácií začiatku 20. storočia. valenciu dal v roku 1912 slávny ruský chemik Lev Alexandrovič Chugajev (1873-1922). Poznamenal, že pojem stratil svoju jedinečnosť a počiatočnú jednoduchosť definície a v skutočnosti sa s vývojom chémie rozdelil na niekoľko pojmov - čiastočná valencia, hlavná a vedľajšia atď.

Prvé komplikácie začali zistením, že valencia je premenná. Za jeden z prvých pokusov považuje Chugaev teóriu nemeckého chemika Friedricha Karla Johannesa Thieleho (1865-1918) o parciálnych alebo čiastočných valenciách (pozri článok Aromatické neznamená voňavé).

prúdu na rozšírenie klasického pojmu valencie. Švajčiarsky chemik Alfred Werner navrhol, že popri hlavných alebo základných valenčných jednotkách existujú aj ďalšie, vedľajšie. Napríklad v zlúčenine CoCl 3 6NH 3 je atóm kobaltu viazaný súčasne s deviatimi atómami chlóru a dusíka!

Chugaev sa dotkol aj teórie nemeckého chemika Richarda Abegga (1869-1910) o elektrovalencii, ktorá môže byť pozitívna (vo vyšších kyslíkatých zlúčeninách) alebo negatívna (v zlúčeninách s vodíkom). Valencia je určená počtom elektrónov darovaných alebo prijatých v reakcii.

Chugaevova recenzia končí zmienkou o chemických zlúčeninách, na ktoré je pojem valencie vo všeobecnosti nepoužiteľný. Patria sem napríklad intermetalické zlúčeniny: NaCd 5, NaZn 12, FeZn 7 a iné.

Možno uviesť ďalšie skutočnosti, ktoré sa stali známymi oveľa neskôr. Takže v ozóne pár elektrónov nedrží dva, ale tri atómy kyslíka; v iných molekulách môže byť chemická väzba vo všeobecnosti uskutočnená jediným elektrónom. Nie je možné opísať takéto spojenia bez použitia prístroja kvantovej chémie.

A výnimkou nie sú ani tieto „neklasické“ prípady. Ako napríklad určiť valenciu atómov vodíka a bóru v pentaboráne B 5 H 9, v ktorom sú niektoré atómy vodíka viazané na dva atómy bóru naraz? Aká je mocnosť železa v pentakarbonyle Fe (CO) 5 (atóm železa je viazaný na päť atómov uhlíka) alebo chrómu v pentakarbonylchrómane sodnom Na 2 Cr (CO) 5? Takýchto „porušovateľov valencie“ bolo čoraz viac. Vzniknuté ťažkosti viedli k tomu, že chemici namiesto pojmu valencia začali čoraz viac používať čisto formálny pojem oxidačného stavu.

Aké sú závery? Tradičný pojem valencie má zrejme jasný a jednoznačný význam len pre zlúčeniny, v ktorých sú všetky chemické väzby dvojcentrové (t. j. spájajú iba dva atómy) a každá väzba je realizovaná párom elektrónov umiestnených medzi dvoma susednými atómami, inými slovami, pre kovalentné zlúčeniny, ako je HCl, C02, C5H12 atď. Pokusy definovať valenciu "pre všetky príležitosti" sú neproduktívne a sotva potrebné. V skutočnosti sa tento pojem stal abstrakciou. Niet divu, že sa bez nej autori mnohých moderných učebníc zaobídu.

CHEMICKÉ VÄZBA V KOVOCH - SÚČET 10 23 ATÓMOVÝCH ORBITÁLOV

Všetky kovy sa vyznačujú špeciálnym typom chemickej väzby: valenčné elektróny všetkých atómov sú spojené do takzvaného elektrónového plynu a voľne sa pohybujú v kryštálovej mriežke tvorenej iónmi. Každý elektrón takpovediac patrí všetkým atómom súčasne a kovový kryštál možno považovať za jednu obrovskú molekulu. MO v takýchto molekulách majú špeciálne vlastnosti.

Uvažujme kúsok lítia s hmotnosťou 1,17 g. Obsahuje 1/6 mol lítia, teda 10 23 atómov, z ktorých každý má do polovice vyplnený 2s valenčný orbitál. Všetkých 10 23 atómových orbitálov v molekule sa transformuje na 10 23 molekulových orbitálov, ktorých energia sa pohybuje v rozmedzí 100 kJ/mol a samotné orbitály sú distribuované (delokalizované) po celej molekule. Dobrá elektrická vodivosť kovov sa vysvetľuje tým, že rozdiel v energii medzi dvoma susednými MO je zanedbateľný: 100/10 23 =10 -21 kJ/mol. Preto sa elektróny môžu voľne pohybovať z orbitálu do orbitálu v prítomnosti vonkajšieho elektrického poľa.

V znázornených molekulách je každá väzba polárna. Šípky označujú smer miešania hustoty elektrónov a čiarky na väzbách označujú body, kde je náboj nulový. Molekuly BeF2 a CCl4 sú nepolárne - väzby (šípky) v nich sú vzájomne kompenzované. V polárnych molekulách H2O a CHCl3 takáto kompenzácia neexistuje.

hustota je sústredená medzi atómami, na uvoľnení - za nimi. S-orbitály sa vždy prekrývajú pozdĺž čiary spájajúcej jadrá atómov. MO, ktoré v tomto prípade vznikajú, sa označujú písmenom s a príslušná chemická väzba sa nazýva s -komunikácia.

Pre rovnaké atómy p-orbitály sa môžu prekrývať pozdĺž čiary spájajúcej jadrá aj mimo tejto čiary. V druhom prípade sú vytvorené MO označené písmenom p a takáto chemická väzba sa nazýva p -komunikácia.

Molekulárne orbitály majú oveľa väčšiu pravdepodobnosť, že viažu rôzne atómy ako rovnaké. V tomto prípade sa vytvárajú aj spojovacie a uvoľňovacie orbitály. Napríklad v molekule HF sa dva orbitály s vytvoria, keď sa prekryjú orbitál 1s atómu H a jeden orbitál 2p atómu F. Dva elektróny (jeden z každého atómu) obsadzujú väzbový orbitál, zatiaľ čo antiväzbový orbitál zostáva voľný. Zvyšných osem elektrónov atómu F sa nezúčastňuje na tvorbe chemickej väzby.

Znázornili sme len niekoľko najjednoduchších typov MO. Moderné počítače umožňujú vypočítať MO a hustotu elektrónov v zložitých molekulách obsahujúcich desiatky atómov. Môžu mať orbitály, ktoré spájajú niekoľko atómov dohromady. Tieto orbitály sú tzv multicentrické. A v kovoch MO viažu všetky atómy naraz; chemická väzba v nich sa nazýva - kov.

PREPOJENIA MEDZI MOLEKULAMI

Existujú tri hlavné typy chemických väzieb – kovalentné, iónové a kovové. Ale niekedy môžu hrať dôležitú úlohu skôr slabé sily pôsobiace medzi molekulami. Tieto sily určujú najmä teploty topenia a varu látok, ako aj niektoré ich chemické vlastnosti.

Všetky molekuly sú elektricky neutrálne. V mnohých z nich sa však centrá negatívnych a pozitívnych nábojov nachádzajú na rôznych miestach. V takýchto prípadoch sa molekula tzv dipól. Polárne molekuly sa k sebe ľahko priťahujú.

Je pravda, že interakcia dipólov je relatívne slabá: jej energia je nepriamo úmerná šiestej mocnine vzdialenosti medzi centrami molekúl. E~ 1/r 6(pre porovnanie: energia Coulombovej interakcie E~1/r). Preto sa prejavuje najmä v pevnom a kvapalnom skupenstve, kedy sú vzdialenosti medzi molekulami oveľa menšie ako v plyne. V pevnom stave sú molekulárne dipóly orientované tak, že kladné póly niektorých sú čo najbližšie k záporným pólom iných.

Na rozdiel od polárnych molekúl nedochádza v nepolárnych molekulách k žiadnej separácii náboja a hustota elektrónov je viac-menej rovnomerne rozložená. Vo vnútri molekuly však môžu v dôsledku kolísania (oscilácie) hustoty elektrónov vznikať a miznúť čiastkové náboje, ktoré generujú rovnaké náboje v susedných molekulách. V dôsledku výskytu takýchto „okamžitých dipólov“ medzi nimi dochádza k príťažlivosti alebo odpudzovaniu. Táto interakcia sa nazýva indukcia-

nym alebo disperzia. Existuje medzi akýmikoľvek molekulami. Jeho energia je nepriamo úmerná šiestej mocnine vzdialenosti (E~ 1/r 6) a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa molekulovou hmotnosťou. Takže disperzná interakcia medzi molekulami halogénu rýchlo klesá v sérii I2-Br2-Cl2. Molekuly jódu pri izbovej teplote sú na seba pevne naviazané a tvoria pevnú látku, v bróme slabšie a v chlóre ešte slabšie, preto je bróm kvapalina a chlór je plyn.

Veľký prínos k vytvoreniu teórie dipól-dipólových a disperzných interakcií mal holandský fyzik Johannes Diederik van der Waals; tieto interakcie boli pomenované po ňom. van der Waals.

Medzi niektorými molekulami sa môže vytvoriť silnejšia väzba. K tomu dochádza, keď molekula obsahuje atóm vodíka spojený kovalentnou väzbou s atómom fluóru, kyslíka alebo dusíka. Ktorýkoľvek z týchto atómov stiahne elektrónovú hustotu väzby smerom k sebe a získa čiastočný záporný náboj, čím udelí rovnaký kladný náboj atómu vodíka.

Výsledkom je, že kladne nabitý atóm vodíka jednej molekuly je priťahovaný k záporne nabitému atómu fluóru, kyslíka alebo dusíka inej molekuly. Táto príťažlivosť je čiastočne elektrostatická (Coulomb), čiastočne kovalentná. Takéto spojenie je tzv vodík.

Vodíková väzba je silnejšia ako van der Waalsova väzba, ale zvyčajne oveľa slabšia ako kovalentná väzba. V prírode hrá obrovskú úlohu. Je to vodíková väzba, ktorá je zodpovedná za štruktúru vody, ľadu, bielkovín, nukleových kyselín. Vďaka vodíkovým väzbám v kvapalnej vode a dokonca aj vo vodnej pare existujú stabilné molekulové celky obsahujúce desiatky molekúl H 2 O. V roku 1991 boli vo vodnej pare nájdené častice, v ktorých je ión H 3 O + obklopený dvadsiatimi (!) Molekuly H 2 O sú navzájom spojené vodíkovými väzbami.

VLASTNOSTI CHEMICKÝCH VIAZAC

Vedieť porovnávať chemické väzby medzi sebou, vrátane väzieb odlišné typy používajú jednotné kvantitatívne charakteristiky, z ktorých hlavné sú dĺžka, energia, polarita a poradie väzby.

Dĺžka komunikácie - toto je rovnovážna vzdialenosť medzi jadrami atómov,

Dipólové interakcie v molekulárnom kryštáli.

Sieť vodíkových väzieb vo vôli. Červené kruhy sú atómy kyslíka, biele kruhy sú atómy vodíka, modré čiary označujú vodíkové väzby.

IÓNOVÁ VÄZBA Iónová väzba sa vyskytuje s elektrostatickou príťažlivosťou pozitívne a ... Tento typ väzby je realizovaný v mnohých kryštalických látkach - alkálie (K + OH-), soli

Vznik vodíkovej väzby medzi molekulami vody.

Sila chemickej väzby je určená energiou väzby, tj energiou, ktorá je potrebná na pretrhnutie väzby a oddelenie atómov na ... Polarita väzby ukazuje, o koľko je hustota elektrónov posunutá k jednej ... Poradie (alebo, inými slovami, násobnosť) väzby v rôznych chemických teóriách spojenia sú definované rôznymi spôsobmi. Teoreticky…

Kryštalická štruktúra sfaleritu ZnS.

Kryštalická štruktúra wurtzitu ZnS.

Známa je aj iná modifikácia uhlíka s homodesmickou štruktúrou – takzvaný hexagonálny diamant, alebo lonsdaleit. Tu je každý atóm... Polymorfizmus je charakteristický aj pre chemické zlúčeniny. Ak v štruktúrach diamantu a ... Ak do stredu segmentov zobrazujúcich kovalentné väzby v kryštáloch diamantu a lonsdaleitu umiestnite ...

Kryštálové štruktúry rôznych modifikácií SiO2: 1 - cristobalit 2 - tridymit, 3 - kremeň.

Hlavné typy kryštálových mriežok kovov vo forme guľových obalov: 1 - meď, 2 - horčík, 3 - železo.

Pestujte kryštály rôznymi spôsobmi. Napríklad chladenie nasýteného roztoku. S klesajúcou teplotou, rozpustnosťou väčšiny látok... Ďalšou metódou pestovania kryštálov je postupné odstraňovanie vody z nasýteného roztoku. A v tomto prípade, čím pomalšie sa voda odstraňuje, tým lepšie sa získajú kryštály. Môžeš odísť…

Monokryštál kamenca chróm-draselného.

Guľôčkové balenie chloridu sodného NaCl.

Kryštálové štruktúry C10H8 naftalénu (1), sivého selénu (2) a nitrilu bóru BN (3).

Štruktúry kryštálov postavené z molekúl majú úplne iný vzhľad. Patria sem niektoré anorganické (Cl2, I2, P4, S8) a všetky organické látky, okrem polymérov... Stáva sa aj to, že atómy spojené chemickými väzbami vytvoria nekonečný reťazec, nekonečnú vrstvu alebo nekonečnú...

METAMORFÓZA LÁTKY

FYZIKÁLNY PROCES A CHEMICKÁ REAKCIA

Zmeny látok a telies sa zvyčajne delia na dva typy: fyzikálne procesy a chemické premeny (reakcie). Fyzikálny proces neovplyvňuje molekuly (alebo iné najmenšie štruktúrne ... sú to fyzikálne procesy. Zároveň sa molekuly vody nerozpadajú na atómy, atómy hliníka sa nespájajú do molekúl. ...

Pri chemickej reakcii dochádza k prerozdeleniu chemických väzieb: staré sú rozbité, vznikajú nové.

Tvorba námrazy je príkladom fyzikálneho procesu.

Pri jadrovej reakcii na rozdiel od chemickej dochádza k zmene nábojov jadier atómov: 3517Cl + 10n® 3516S + 11p.

Uvoľnenie plynovej plechovky

Robiť spoločnosť

Nielen chemické

reakciu.

Pri chemických reakciách zostáva štruktúra atómov vždy nezmenená. To je hlavný rozdiel medzi chemickými procesmi a jadrovými, pri ktorých jadrá ... Chemické premeny sa zapisujú pomocou rovníc. Látky... AKO ROZPOZNAŤ CHEMICKÚ REAKCIU

Zmena farby látky je možná aj jednoduchým mechanickým pôsobením. Žltý a červený oxid ortutnatý HgO sa líšia iba veľkosťou častíc.

Existujú látky, ktorých farba závisí od teploty. K nim

zahŕňajú napríklad tetrajódmerkuráty meďnaté (1) Cu2 používané ako termálne farby.

Farba týchto látok sa mení, keď sú vložené do horúceho

Voda.

podľa farby ktorých môžete približne určiť teplotu prostredia.

ČO SÚ REAKCIE

Najjednoduchšie chemické reakcie sú zvyčajne rozdelené do štyroch typov: reakcie kombinácie, rozkladu, substitúcie a výmeny. D. I. Mendelejev určil zlúčenina ako reakcia, pri ktorej sa vyskytuje jedna z dvoch látok, alebo vo všeobecnosti z daného počtu - ich menšieho počtu. Napríklad pri zahrievaní práškového železa a síry vzniká sulfid železa: Fe+S=FeS. Kombinačné reakcie zahŕňajú procesy spaľovania jednoduchých látok (síra, fosfor, uhlík) vo vzduchu: C + O 2 = CO2. Vždy sú sprevádzané uvoľňovaním tepla – sú exotermické (pozri článok „Teplo chemických reakcií“).

Reakcie rozklad, podľa Mendelejeva „existujú prípady inverzné k spojeniu, teda také, v ktorých jedna látka dáva dve, alebo vo všeobecnosti daný počet látok je ich väčším počtom. Takže, keď sa kúri drevom (bez prístupu vzduchu. - Poznámka. red.) získava sa horľavý plyn, vodnatá kvapalina, decht alebo decht a uhlie. Jednoduchším príkladom je rozklad

mechanochémia

Všeobecne sa verí, že mletie látky je fyzikálny proces. Nie je to však celkom pravda. Pri dlhodobom spracovaní v špeciálnych mlynoch prechádzajú častice látky v dôsledku absorpcie energie do chemicky aktívneho stavu: oscilačné pohyby atómov, molekúl a iónov v uzloch kryštálovej mriežky sa zvyšujú, väzby medzi nimi sa oslabujú , niektoré väzby sa prerušia, objavia sa voľné radikály.

Vedci tento proces nazývajú mechanochemická aktivácia a oblasť chémie, ktorá študuje chemické a fyzikálno-chemické zmeny látok pri pôsobení mechanickej energie, sa nazýva mechanochémia.

Aktivovaná látka vstupuje do chemických reakcií oveľa ľahšie ako látka, ktorá neprešla mechanochemickou úpravou. Mnohé kovy (železo, hliník) sa po mletí stanú samozápalnými (od grécky"Pir" - "oheň" a "foros" - "nosič") - sa zapália vo vzduchu.

Hnojivá, ako aj niektoré liečivá (aspirín), podliehajú mechanochemickej aktivácii, pretože aktivovaná látka rýchlejšie prejde do roztoku a telo ju lepšie absorbuje.

Iniciácia niektorých chemických reakcií nárazom alebo trením sa využíva ako v laboratóriách (výbuch zmesi Bertoletovej soli s fosforom), tak aj v bežnom živote (benzín v zapaľovači sa zapáli iskrou získanou trením pazúrika).

vápenec: CaCO 3 \u003d CaO + CO 2. Rozkladná reakcia vo všeobecnosti vyžaduje zahrievanie. Takéto procesy sú endotermické, to znamená, že prebiehajú s absorpciou tepla.

Pri reakciách ostatných dvoch typov sa počet reaktantov rovná počtu produktov (Mendelejev ich nazval vytesňovacie reakcie). Ak sa jednoduchá a zložitá látka vzájomne ovplyvňujú, ide o reakciu náhrady: Fe + CuSO4 \u003d FeSO4 + Cu.

Reakcie medzi dvoma komplexnými látkami, pri ktorých si vymieňajú svoje časti, sa označujú ako reakcie výmena. Veľké množstvo z nich sa vyskytuje vo vodných roztokoch. Typickým príkladom je neutralizácia kyseliny zásadou: NaOH + HCl \u003d NaCl + H20.

Mnohé reakcie však nezapadajú do vyššie uvedenej jednoduchej schémy. Najmä reakciu medzi manganistanom draselným a jodidom sodným nemožno priradiť k žiadnemu z nasledujúcich typov:

2KMn04 + 10NaI + 8H2S04 \u003d 2MnS04 + K2S04 + 5Na2S04 + 5I2 + 8H20.

Takéto zložité rovnice predstavujú iba súhrnný záznam procesu, ale neodrážajú, akými fázami prechádza, aké medziprodukty sa v tomto procese tvoria.

Niekedy sa všetky chemické premeny delia na dva typy - redoxné, pri ktorých sa mení oxidačný stav atómov niektorých prvkov (pozri článok „Oxidácia alebo redukcia?“), a reakcie, ktoré prebiehajú bez zmeny oxidačných stavov.

Pokiaľ ide o organickú chémiu, prijala vlastnú klasifikáciu chemických reakcií.

Spaľovanie akéhokoľvek paliva je typickým príkladom redoxného procesu.

OXIDÁCIA ALEBO REDUKCIA?

Človek vykonal prvú chemickú reakciu, keď sa naučil zakladať oheň. Od tej doby až doteraz zohrávali spaľovacie reakcie v našich životoch prvoradú úlohu. Prinášajú teplo do domovov, presúvajú autá, lietadlá a rakety, pomáhajú získavať cenné látky z prírodných surovín.

Stahlova flogistónová teória ako prvá rozlíšila procesy spaľovania a kalcinácie kovov na samostatnú skupinu reakcií (pozri článok „Chémia v 18. storočí“). Kyslíková teória spaľovania, ktorú navrhol Lavoisier, zovšeobecnila experimentálny materiál nahromadený v „epoche flogistónu“. A okrem toho Lavoisier predložil kyslíkovú teóriu kyselín: veril, že kyseliny vďačia za svoje vlastnosti prítomnosti kyslíka v nich (odtiaľ názov prvku oxygenium - „produkujúce kyseliny“). Preto sa reakcie spaľovania látok vo vzduchu začali nazývať oxidácia a

procesy, ktoré sú opakom oxidácie, t.j. spojené s poklesom množstva kyslíka v látke - deoxidácia alebo redukcia. Pretože látka sa často ničí počas oxidačných reakcií (ako napríklad pri hrdzavení), výraz „redukcia“ označuje proces opačný k oxidácii.

V budúcnosti sa predstavy o podstate oxidačného procesu výrazne rozšírili. Experimenty ukázali, že mnohé látky (vodík, kovy) horia nielen v kyslíku, ale aj v chlóre a bróme. Oxidácia teda nie je len pridávanie kyslíka. V roku 1914 ruský vedec Lev Vladimirovič Pisarzhevsky (1874-1938) navrhol elektrón-iónovú teóriu redoxných reakcií.

Chemici dnes poznajú tisíce rôznych redoxných reakcií, vrátane tých, ktoré sa vyskytujú v živých organizmoch.

ČO SÚ OXIDANTY A REDUKTORY

Najbežnejším oxidačným činidlom na Zemi je kyslík. Oveľa silnejším oxidačným činidlom je ozón O 3 - alotropná modifikácia kyslíka. Je schopný oxidovať veľa látok, ktoré za normálnych podmienok nereagujú s kyslíkom, napríklad oxid dusnatý (1 /): 2NO 2 + O 3 \u003d N 2 O 5 + O 2 a striebro: 2Ag + 2O 3 \u003d Ag202 + 202.

Najsilnejším oxidačným činidlom medzi jednoduchými látkami je fluór. Je však príliš aktívny a je ťažké ho získať vo voľnej forme. Preto sa v laboratóriách ako oxidačné činidlo používa manganistan draselný KMnO 4 . Jeho oxidačná schopnosť závisí od koncentrácie roztoku, teploty a charakteru média. Okrem neho sa používa aj dvojchróman draselný K 2 Cr 2 O 7, kyselina dusičná HNO 3, peroxid vodíka H 2 O 2, chlór C1 2, chlórnan sodný NaClO. Veľmi silné oxidačné činidlá sú fluoridy vzácnych plynov. Najsilnejším známym oxidačným činidlom je fluorid kyslíku OF 2 .

Najbežnejším redukčným činidlom v prírode je uhlík. V priemysle je široko používaný na získavanie kovov z oxidov: Fe 2 O 3 + 3C = 2Fe + 3CO; ZnO+C=Zn+CO.

Ďalším široko používaným redukčným činidlom je vodík. Ako uhlík, keď sa zahreje, stane sa

ko odoberá atómy kyslíka z mnohých oxidov, pričom sa mení na vodu: CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O; WO3 + ZN2 \u003d W + ZN20.

Veľmi silné redukčné činidlá sú alkalické kovy a kovy alkalických zemín, hliník. Dokonca obnovujú vodu a vytláčajú z nej vodík: 2Na + 2H20 \u003d 2NaOH + H2.

V praxi sa na získanie niektorých využívajú redukčné vlastnosti kovov aktívne kovy z ich oxidov a chloridov. Takto sa získava bárium: ZVAO + 2Al \u003d ZVa + Al 2 O 3, stroncium: 3SrO + 2Al \u003d 3Sr + Al 2 O 3, titán: TiCl 4 + 2Mg \u003d Ti + 2MgCl 2.

V laboratórnych podmienkach sú redukčné činidlá zlúčeniny obsahujúce prvky v nízkych oxidačných stavoch: sírovodík H 2 S (S -2), kyselina jodovodíková HI (I -), chlorid cínatý SnCl 2 (Sn +2). V organickej syntéze sa na redukciu zvyčajne používajú komplexné hydridy kovov: lítiumalumíniumhydrid LiAlH4 a borohydrid sodný NaBH4; obsahujú vodík v oxidačnom stave -1.

Najslabším redukčným činidlom je fluoridový ión F -. Na voľný fluór sa dá oxidovať iba elektrolýzou alebo exotickými okysličovadlami. Vysvetľuje to teória konjugovaných oxidačných a redukčných činidiel.

Keď horčíková stuha horí na vzduchu, elektróny z atómov horčíka prechádzajú na atómy kyslíka: 2Mg + O2 = 2MgO.

nismah. Môžeme s istotou povedať: chémiou života sú procesy oxidácie a redukcie. ČO SA TAM DEJE? V priebehu chemických premien sa niektoré chemické väzby prerušia, zatiaľ čo iné sa vytvoria a v mnohých prípadoch ...

Spaľovanie červeného fosforu v kyslíku prebieha veľmi intenzívne. V priebehu niekoľkých sekúnd zaplní celú banku biely dym. Po ukončení reakcie sa najmenšie kryštály oxidu fosforečného (/) usadia na dne a stenách nádoby.

Pri redoxnej reakcii sa oxidačné činidlo redukuje a redukčné činidlo sa oxiduje.

Oxidácia je proces, pri ktorom atóm alebo ión stráca elektróny. Opačný proces pridávania elektrónov sa nazýva redukcia. Prvok, ktorý ... Akákoľvek redoxná reakcia pozostáva z dvoch procesov, alebo ... Oxidačné činidlo a redukčné činidlo zúčastňujúce sa jednej polovičnej reakcie sa nazýva konjugát. Napríklad substitučná reakcia...

Pred uskutočnením reakcie možno zloženie jej produktov často len tušiť...

Roztoky feroínu a bromičnanu draselného pred (vľavo) a po (vpravo) pridaním kyseliny sírovej.

Nakoniec sa určí, v akej forme sa produkty reakcie vyskytujú v daných podmienkach - v kyslom, zásaditom alebo neutrálnom prostredí (pozri článok ... Pomocou týchto receptov zostavíme rovnicu pre reakciu medzi síranom . .. FeSO4 + H®?

JEHO VELIČENSTVO RIEŠENIE

Je možné citovať mnoho ďalších podobné príklady potvrdzujúce platnosť starého príslovia. Odhaduje sa, že moderní chemici viac ako 99% ...

Každý, kto pije sladký čaj, vie, akú úžasnú rozpustnosť má cukor v horúcej vode.

Analytickí chemici dobre vedia, že voda mierne rozpúšťa aj sklo. Ak rozdrvíte sklenený prášok s vodou v mažiari, potom v prítomnosti ... Preto je také ťažké získať absolútne čistá voda, ktorý je potrebný pre ... POZOROVANIE STUDENA A VARU

Rozpustnosť solí a zásad vo vode v závislosti od teploty.

Rozpustnosť plynov vo vode pri atmosférickom tlaku ako funkcia teploty.

zníženie bodu tuhnutia DТз roztoku nezávisí od chemickej povahy rozpustenej látky, ale závisí len od jej koncentrácie: ... prišiel znova...

Soli rozpustené v oceánskej vode znižujú teplotu topenia ľadu.

Populárne knihy o botanike popisujú takýto experiment. V širokej časti mrkvy je potrebné vyvŕtať dieru pozdĺž jej osi, vložiť ju tam ... Prvýkrát fenomén osmózy pozoroval francúzsky prírodovedec Abbé Jean ... vytvoril v nej taký tlak, že bublina sa nafúkla a praskla. Po Nolletovi sa uskutočnilo mnoho podobných experimentov. Oni sú…

Svante August Arrhenius.

Spor medzi prívržencami a odporcami Arrhenius pokračoval viac ako jeden rok. A ako to vo vede často býva, v ostrom spore medzi prívržencami ...

Rozpúšťanie dusičnanu amónneho je sprevádzané výraznou absorpciou

Teplo. Pohár roztoku navlhčený vodou zamrzne drevená lavica také silné, že sa dá odtrhnúť zo stola.

RIEŠENIE NIE JE MECHANICKÁ ZMES!

To, že pri tvorbe roztokov sa molekuly rozpúšťadla a rozpustenej látky len tak nezmiešajú, sa dá dokázať mnohými experimentmi. Napríklad roztok jódu v benzíne, CCl 4 a iných tzv. inertných rozpúšťadiel má Fialová- presne to isté ako jódové pary. Roztok v benzéne, alkohole a mnohých ďalších rozpúšťadlách je hnedý (ako jódová tinktúra), vo vodnom roztoku polyvinylalkoholu [-CH 2 -CH (OH) -] n- jasne modrá (tento roztok sa používa v medicíne ako dezinfekčný prostriedok nazývaný "jódinol"). A tu je to zvláštne: reaktivita jódu vo „viacfarebných“ roztokoch nie je rovnaká. Takže v hnedých roztokoch je jód oveľa aktívnejší ako vo fialových, napríklad rýchlejšie reaguje s meďou. Vysvetľuje to skutočnosť, že molekuly jódu môžu interagovať s molekulami rozpúšťadla a vytvárať komplexy, v ktorých je jód aktívnejší.

Jód zďaleka nie je jedinou látkou, ktorá vplyvom rozpúšťadla mení svoju reaktivitu. Takže roztoky síry v sírouhlíku CS 2, benzéne C 6 H 6 a pyridíne C 5 H 5 N interagujú s ortuťou a striebrom rôznymi rýchlosťami (počas reakcie vznikajú sulfidy Ag 2 S a HgS). To znamená, že rozpúšťadlo nie je len inertné médium, ktoré umožňuje molekulám (a, ako sa neskôr ukázalo, aj iónom) voľne sa pohybovať a navzájom sa zrážať: niekedy môže aktívne zasahovať do priebehu chemickej reakcie.

pre LiF, 2240 kJ / mol pre CaCl 2 atď. Ak je celková energia hydratácie katiónov a aniónov pri tvorbe roztoku väčšia ako energia kryštálovej mriežky, potom bude rozpúšťanie sprevádzané zahrievaním, a ak menej, chladením roztoku. Preto, keď sa vo vode rozpustia látky ako LiCl, bezvodý CaCl 2 a mnohé ďalšie, roztok sa zahrieva a keď sa rozpustí KCl,

Roztoky jódu vo vode, etanole, benzéne a tetrachlórmetáne.

V zriedených roztokoch slabo rozpustných solí sa vytvorí rovnováha medzi pevnou kryštalickou zrazeninou a iónmi v roztoku: časť ... Ak sa koncentrácia katiónov alebo aniónov nad zrazeninou prudko zníži, potom ...

Zrážanie chloridu, bromidu a jodidu strieborného.

Tieto úvahy možno ilustrovať veľkolepým reťazcom transformácií zahŕňajúcich ióny striebra. Zapíšme si hodnoty typického PR... Už prvá látka - Ag2CO3 sa vo vode prakticky nerozpúšťa. Ale ak pridáte do bezfarebného roztoku cez ...

Každý ión vo vodnom roztoku je obklopený hustým „hydrátovým povlakom“. Z anorganických iónov najviac hydratuje H+, pričom vznikajú ióny H3O+, H5O+2, H9O4+ atď.

*Rozpustnosti solí vo vode a v kvapalnom amoniaku sú veľmi rozdielne. V 100 g tekutého NH3 pri 25 °C je možné rozpustiť:

NH4N03 389,6 g.

Čo urobíme s prijatým materiálom:

Ak sa ukázalo, že tento materiál je pre vás užitočný, môžete si ho uložiť na svoju stránku v sociálnych sieťach:

EXCITÁCIA ATÓMU A MOLEKÚL- kvantový prechod atómu alebo molekuly z nižšej (napríklad základnej) energetickej hladiny na vyššiu, keď absorbujú fotóny (fotoexcitácia) alebo pri zrážkach s elektrónmi a inými časticami (excitácia nárazom).

Pod vplyvom svetla dosť slabej intenzity V. a. a m.nastáva v dôsledku pohltenia jedného fotónu frekvencie a energie, kde je energia zač. a konečné energetické hladiny atómový systém(berúc do úvahy šírku úrovní). prierez fotoabsorpcia sa rovná:

kde - vlnová dĺžka svetla, - štatistika. váhy počiatočných a konečných energetických hladín; bezrozmerná veličina - pravdepodobnosť spontánnej emisie na jednotkový frekvenčný interval v závislosti od typu atómov a charakteristík energetických hladín

Pri zrážkach s elektrónmi a iných atómových činoch V. a. ich. charakterizované excitačným prierezom v závislosti od štruktúry narážajúcich častíc a ich relatívnej rýchlosti. pohyby v(cm. Zrážky sú atómové Na analýzu kinetiky excitácie sa používa veličina tzv. rýchlosť budenia:

kde - f-tion rozdelenia rýchlostí excitujúcich častíc. Kinetický energia častice rovnajúca sa energii prechodu v atóme (molekule), tzv. prah. Keď sú neutrálne atómy (okrem vodíka) excitované elektrónmi, prahová energia je nulová. So zvýšením energie elektrónov až na hodnoty rádovo 2–5 prahových hodnôt (v závislosti od štruktúry elektrónových obalov) sa zvyšuje a pri vysokých energiách začína klesať. Na rastúcej časti krivky závislosti od energie elektrónov ich môže byť niekoľko. maximá spojené od dec. kvantové stavy atómu (pozri Štátne zasahovanie).

Pre atóm vodíka sú excitačné prierezy konečné aj pri prahových elektrónových energiách, čo je spôsobené prítomnosťou degeneráciaúrovne s dif. hodnoty orbitálneho kvantového čísla (obr. 1). Za všetky dať. prierez a excitácia iónov je tiež konečná pri prahových hodnotách energie elektrónov v dôsledku interakcie medzi iónom a ext. elektrón.

Excitácia atómu pri zrážkach s iónmi a inými atómami je účinný pre kinetiku. energie zrážaných častíc ~100 eV a vyššie. Pri nižších energiách sú extrémne malé a neboli experimentálne pozorované v oblasti prahových energií. kvality. podobnosť prierezov medziatómových zrážok s prierezmi zrážok elektrón-atóm sa realizuje na škále relatívnych rýchlostí. pohyb - pri rýchlostiach rádu a väčších ako rýchlosti orbitálnych elektrónov. Pri nižších rýchlostiach (tzv. pomalé zrážky) sa excitačný mechanizmus vysvetľuje vznikom kvázi molekuly pri zrážke a prechodom elektrónov medzi hladinami molekulovej energie. Na obr. Obrázok 2 ukazuje prierez pre excitáciu 1-2 prechodu v atóme vodíka nárazom protónov.

Ryža. 1. Prierez excitácie prechodu 1-2 v atóme vodíka pri zrážke s elektrónmi v závislosti od energie elektrónov; bodky - experimentálne údaje, plná krivka - teoretická.

Excitácia molekúl pri atómových zrážkach je charakterizovaná širokou škálou procesov v dôsledku prítomnosti oscilácií. a otáčať. štruktúry ich energetických hladín. Excitácia elektrónových prechodov (pri priemerovaní z vibračno-rotačných stavov) je vo všeobecnosti opísaná rovnakými zákonitosťami ako excitácia atómov. Hojdačka. a elektronické oscilačné. prechody boli študované podrobnejšie ako rotačné.

Ryža. 2. Prierez excitácie prechodu 1-2 v atóme vodíka pri zrážke s protónmi ako funkcia energie protónov; bodky - experimentálne údaje, plná krivka - teoretická.

Pri atómovo-molekulárnych zrážkach môžu byť obe kolidujúce častice excitované. Fotodisociácia molekúl môže tiež viesť k vytvoreniu atómov (a molekúl) v excitovanom stave (pozri - Disociácia molekúl), dobíjanie iónov pri zrážke s atómami a molekulami.

Lit.: Sobelman I. I., Úvod do teórie atómových spektier, M., 1977; Delaunay H. B., Krainov V. P., Atóm v silnom svetelnom poli, M., 1978; Drukarev G. F., Zrážky elektrónov s atómami a molekulami, M., 1978; Vainshtein L.A., Sobelman I.I., Yukov E.A., Excitation of atoms and, M., 1979.

L. P. Presnyakov.

Strana 1

Excitácia molekuly zo základného stavu do excitovaných stavov 5 a T je spravidla sprevádzaná výraznou redistribúciou elektrónov. Táto okolnosť má dôležitosti pre fotochémiu, ktorá sa zaoberá štúdiom excitovaných molekúl, a to hlavne v prvých singletových a tripletových stavoch. Vyššie excitované stavy sú menej zaujímavé, pretože molekula prechádza veľmi rýchlo (v čase rádovo 10–14 s) v dôsledku nežiarivých procesov do stavov Si a Tj. Údaje o hustote elektrónov, usporiadaniach väzieb a voľných valenciách ukazujú, že keď je molekula fenolu excitovaná, dochádza k hlbokým zmenám v distribúcii elektrónov. Celkovo možno povedať, že hoci je životnosť excitovaných stavov krátka, zodpovedajú časticiam, fyzikálnym a Chemické vlastnosti ktoré sú také odlišné od vlastností tej istej molekuly v základnom stave, že by bolo úplne chybné preniesť do excitovaných stavov zákonitosti týkajúce sa základného stavu.

Excitácia molekuly elektromagnetickým poľom svetla je celkom v súlade s excitáciou pri pôsobení londýnskych síl, alebo, inými slovami, elektromagnetického poľa činidla. Franck-Condonov princíp je teda možné aplikovať aj na chemické reakcie; nazýva sa to v tomto prípade princíp najmenšieho pohybu (princíp najmenšieho pohybu) Rice and Teller. Podľa tohto princípu musia byť reagujúce molekuly pred redistribúciou elektrónov v polohe, ktorá najlepšie vyhovuje tomuto účelu. Zmena ich pozície vo veľmi krátkom období elektronického prechodu je nemožná.

K excitácii molekuly môže dôjsť aj v dôsledku zvýšenia energie vibračného pohybu atómov v molekule alebo energie rotačného pohybu samotnej molekuly, prípadne oboch. Vzrušená molekula, rovnako ako ionizovaná, nemôže v tomto stave dlho existovať. Niekedy sa vzdá svojej nadbytočnej energie vo forme žiarenia, niekedy ju odovzdá inej molekule, čím sa vráti do normálneho stavu, niekedy, ak je excitačná energia dostatočne vysoká, molekula disociuje alebo sa spojí s inou molekulou.

Excitácia molekuly zo základného stavu do excitovaných stavov 5 a T je spravidla sprevádzaná výraznou redistribúciou elektrónov. Táto okolnosť má veľký význam pre fotochémiu, ktorá študuje excitované molekuly, hlavne v prvých singletových a tripletových stavoch. Údaje o hustote elektrónov, usporiadaniach väzieb a voľných valenciách ukazujú, že keď je molekula fenolu excitovaná, dochádza k hlbokým zmenám v distribúcii elektrónov. Vo všeobecnosti možno povedať, že hoci je životnosť excitovaných stavov krátka, zodpovedajú časticiam, ktorých fyzikálne a chemické vlastnosti sa natoľko líšia od vlastností tej istej molekuly v základnom stave, že by bolo úplne chybné preniesť zákonitosti súvisiace so základným stavom až excitovanými stavmi.

Excitácia molekúl a atómov ich robí vysoko reaktívnymi.

Excitácia molekúl N2 v elektrickom výboji nárazmi elektrónov je veľmi intenzívna: takmer 30 % z ich celkového počtu prechádza na dlhotrvajúcu hladinu, ktorej energia sa zhoduje s hornou pracovnou hladinou molekuly CO2, teda 2. rádu kolízie medzi excitovanými molekulami N2 a neexcitovanými molekulami CO2 sa ukázali ako veľmi účinné pri implementácii inverzií.

Excitácia molekuly, ktorá spôsobuje redistribúciu elektrónovej hustoty v heterocyklickej báze, vedie k posunu tautomérnej rovnováhy.

Excitáciou molekuly pri absorpcii žiarenia vzniká celý rad procesov, v dôsledku ktorých sa nadbytočná energia rozptýli a molekula sa vráti do základného stavu. Tieto procesy možno rozdeliť na radiačné (fluorescencia a fosforescencia) a nežiarivé.

Excitácia molekúl pri atómových zrážkach je charakterizovaná širokou škálou procesov v dôsledku prítomnosti oscilácií. Budenie elektronických prechodov (pri spriemerovaní cez vibračno-rotačné

Excitácia molekuly svetlom nemusí nevyhnutne viesť k chemickej zmene látky. Chemické zmeny sú výsledkom dvoch typov procesov. Ak prechody vedú k stavu odpudzovania so životnosťou kratšou ako perióda jednej vibrácie, dochádza k disociácii excitovaných molekúl. V excitovanom alebo základnom stave môže mať molekula dostatočnú vibračnú energiu, aby spôsobila jej disociáciu. Zvyčajne sú porušené tie väzby, ktoré sú zodpovedné za absorpciu svetla. Chemická reakcia môže byť výsledkom intermolekulového zhášania excitovanej molekuly inou cudzorodou molekulou. Proces je primárny, založený na interakcii zhášača a excitovanej molekuly. Možný je aj sekundárny proces, ktorý spočíva v prenose energie z excitácie molekuly do zhášadla nepružnou zrážkou, čo vedie k ich interakcii. Excitovaná molekula, ktorá v tomto prípade prechádza do základného stavu, sa často nazýva fotosenzibilizátor.

Excitácia molekúl elektromagnetickým poľom je jednou z efektívnymi spôsobmi stimulácia chemických reakcií a štúdium dynamiky elementárnych šokových a radiačných procesov.

Excitácia molekúl a atómov ich robí vysoko reaktívnymi. Dôležitú úlohu tu zohráva lavínovitý vývoj reťazového procesu, v dôsledku ktorého sa reakcia zmení na výbuch.

Excitácia molekuly je spojená s prechodom jedného z párových elektrónov na prázdny orbitál s vyššou energiou. Ak v tomto prípade spin elektrónu nemení svoje znamienko, nový stav molekuly sa zvyčajne nazýva singletový excitovaný stav.