МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования КГЭУ «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ОТЧЕТ По практической работе №1 «Основные компоненты химической связи, размерные и энергетические характеристики, межмолекулярная связь, оценка свойств полимеров по их химическому строению и методы их оценки» По дисциплине ЭТКМ Кафедра МВТМ Выполнил: студент группы ЭЭ-4-18 Фахрутдинов Артём Отчет проверила: доцент Павлова А.М. Казань, 2019 г. Цель работы: 1) Изучение химических и физических основ особенностей строения и свойств металлических, полимерных, керамических и др. неметаллических и композиционных материалов; 2) Формирование умения определить различные виды веществ и выбирать наиболее важные для реального практического материаловедения; 3) Формирование умения прогнозировать строение и свойства наиболее важных металлических и неметаллических материалов; 4) Овладение навыками прогнозирования структуры и свойств современных различных материалов, типа металлов, керамик, полимеров и композиционных материалов на их основе. Теоретические положения Основные компоненты химической связи и методы их оценки Ковалентность – это достижение максимальной локализации обобществленных электронов в межъядерном пространстве на оси, соединяющей центры ядер. Степень ковалентности Ск в гомоядерном соединени рассчитываются по формулам (1.1) и (1.2), где I1 – первый потенциал ионизации, где - электроотрицательность элемента; k – коэффициент, который определяется как k=100/χF = 25,5; где χF – электроотрицательность фтора. Ск = 5,74* I1, % (1.1) Ск = k*χ, % (1.2) Металличность – это смещение обобществленной электронной плотности в направлении перпендикулярном оси, соединяющей центры ядер. Степень металличности для гомояденых связей рассчитывают по формуле (1.3). См = 100 - Ск , % (1.3) Ионность – это смещение обобществленной электронной плотности вдоль оси, соединяющей центры ядер, в сторону более электроотрицательного элемента. Для расчета степеней ионности и ковалентности гетероядерных связей используются формулы (1.4) и (1.5), где ∆χ – разность электроотрицательностей двух элементов, образующих связь. Си = 1-е-0,18∆χ (1.4) Ск = -е-0,18∆χ (1.5) Обобществление валентных электронов – это процесс перекрывания электронных оболочек, приводящий к обмену и обобществлению этих электронов. Степень обобществления валентных электронов – относительная величина (в %), определяемая через количество ядер или ядерных остовов в структуре химического соединения. Степень металличности для гетероядерной связи можно рассчитать по формуле (1.6), где χср – значение электроотрицательности (χср = (χэ1+ χэ2)/2). См = 100 - k*χср (1.6) Степень ковалентности вычисляем по формуле (1.7). Ск = k*χср (1.7) Длиной связи следует считать равновесное межъядерное расстояние, относительно которого колеблется ядерный остов химического соединения. Расчет длины гетероядерных связей осуществляется по формуле (1.8), где Rэ1 и Rэ2 – радиусы для одинарных связей. dэ1э2= Rэ1 + Rэ2 - 0.09*( χэ2- χэ1) (1.8) Расчет длины гомоядерных связей осуществляется по формуле (1.9) dэ1э2= Rэ1 + Rэ2 (1.9) Энергия связи = энергии, которую необходимо затратить для разрушения связи (либо при образовании связи). Энергия одинарной гомоядерной связи рассчитывается по формуле (1.10). E=4.18*(-38d+136) (1.10) Энергию одинарных гомоядерных преимущественно металлических связей рассчитывают по формуле (1.11), где к.ч. –координационное число соответствующего металла. E=4,18* (217-38d)/к.ч. (1.11) Энергию одинарных гетероядерных связей рассчитывают по формуле (1.12). E(э1-э2)=1/2*(E(э1-э1) + E(э2-э2))+100(χэ1- χэ2)2 – 6,5(χэ1- χэ2)4 (1.12) Практическая часть Связь Гомогенная H-H Гомогенная О-О Гетерогенная H-O Ск,% См,% Си,% d,Ả E, кДж/моль ММВ Диэлектрик, проводник, полупроводник
