Басниев К.С. Энциклопедия газовой промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

ОБЩИЕ

СВЕДЕНИЯ

1.7.2.2.6.3. В жидкой фазе

Методы,

позволяющие оценить вязкость в жид-

кой

фазе, менее многочисленны и менее точны; не-

редко

отклонения от экспериментальных значений

(тоже очень редких) составляет 50%.

Специальные корреляции (Van

Welsen

и др.,

Medani и т.д.) в форме:

Аехр(-

К)

используются для расчета вязкости чистых компо-

нентов, после чего вязкость смеси получается из

закона

смешения в форме:

log

(xj = £х, log (х,)

где:

х- кинематическая (или динамическая) вязкость.

таблица предлагает некоторые ве-

личины, вычисленные (пакетом Газпак) для сжи-

женных природных газов в состоянии насыщения

(на кривой кипения).

Замечание:

Для чистого жидкого метана в состоянии насы-

щения

была

установлена следующая корреляция

при

100 <Т< 190 К:

/-7

ц'(СН

) = £ар'

где

- плотность

(кг/м

- динамическая вязкость (10"

Па

•

с),

при

этом:

во = 0,107 42 10

а, = -0,698 27

аг = -0,252 62 х 10"

% =

0,607

81 х 10"

гц - 0,246 50 х 10"

= -0,479 33 х 10"

ag = -0,293 10 х 10-

ay = 0,584 31 х 10"

Она позволяет получить значения ц(СН

) с по-

грешностью порядка нескольких процентов.

1.7.2.2.7.

Влагосодержание природного

газа,

образование

гидратов

1.7.2.2.7.1.

Влагосодержание природного газа

При низких давлениях (Р < 0,5 МПа) влагосодер-

жание природного газа при насыщении может быть

легко

получено с помощью законов Дальтона и Ра-

уля (см. §

1.7.2.1.4.)

в рамках модели совершенного

газа:

Рн,о -

H<0

(T) - давление насыщенных паров воды при

температуре Т,

*н,о ~ мольная доля воды в жидкой фазе (х = 1, ес-

ли жидкость состоит только из воды),

Ун,о ~ мольная доля воды в паровой фазе,

н,о - парциальное давление воды в паровой фазе,

Р - общее давление;

откуда:

[Н.О]

Ун,оМн,о 0,804 х

где

[Н

О]

-влагосодержание в условиях насыще-

ния,

выраженное в

мг/м

(н),

Мн,о

~ молекулярная масса воды

(=18,015 г/моль),

HiO

(T)

- давление насыщенных паров воды при

температуре Т, для насыщенного газа

эта температура является также точ-

кой

росы "газ-вода" при рассматривае-

мом

давлении газа Р (замечание:

поми-

мо

этого существует точка росы

"газ-уг-

леводороды").

При средних и, тем более, при высоких давле-

ниях необходимо обращаться к уравнению состоя-

ния,

способному учесть специальные свойства

воды (существенный дипольныи момент, водород-

ные связи), или к эмпирической методике, осно-

ванной на экспериментальных данных.

Часто используется корреляция Букачека,

бази-

рующаяся на величине влагосодержания метана

при

насыщении. Она записывается в виде:

где:

Р - абсолютное давление (бар),

А и В - коэффициенты.являющиеся функциями

температуры; для

-40°С

< f <

40°С:

А = 4 926,5 ехр (0,073 74Г- 0,000

307Г

)

В = 44,87 ехр (0,053 57f- 0,000 199J

)

Температура,

Метан

Газ1

Р, МПа

кг/м

Р.МПа

кг/м

110

0.0885

1 190

0,091

1470

120

0,192

940

0,188

1 160

130

0,369

760

0,350

940

140

0,644

630

0,595

770

150

1,044

530

0,944

650

Плотность

метана

газа-1 (GNL)

на

кривой кипения (в кг/м

), вычисленная

помощью

пакета

Газпак.

124

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Темп.

0,01

Давл.

КПВ

,0006109

,0006113

.0006567

,0007056

,0007577

,0008131

,0008721

,0009349

,0010016

,0010724

,0011477

,0012276

,0013123

,0014022

,0014974

,0015983

,0017051

,0018181

,0019376

,0020640

,0021975

,002339

,002487

,002645

,002810

,002985

,003169

,003363

,003567

,003782

,004008

,004246

,004496

,004759

,005034

,005324

,005628

,005947

,006281

.006632

,006999

,007384

Удельный объем,

м^/кг

Жидкая

фаза

1,0002

1,0001

,0001

,0002

,0003

1,0004

1,0005

1,0007

1,0008

1,0009

1,0011

1.0012

1,0014

1,0016

1,0018

1,0020

1,0022

1,0024

1,0027

1,0029

1,0032

1,0035

1,0037

1,0040

1,0043

1,0046

1,0050

1,0053

1,0056

1,0060

1,0063

1,0067

1,0071

1,0074

1,0078

Газовая

фаза

10\

206278

206136

192 577

179 889

168 132

157 232

147 120

137 734

129 017

120 917

113 386

106 379

99 857

93 784

88124

82 848

77 926

73 333

69 044

65 038

61 293

57 791

514

51447

574

45 883

43 360

40 994

38 774

36 690

733

32 894

31 165

29 540

28 011

26 571

25 216

23 940

22 737

21 602

20 533

19 523

Внутренняя энергия,

Жидкая

фаза

-0,03

0,00

4,15

8,36

12,56

16,77

20,97

25,19

29,38

33,59

37,80

42,00

46,20

50,41

54,60

58,79

62,99

67,18

71,38

75,57

79.76

83,95

88,14

92,32

96,51

100,70

104,86

109,06

113.25

117,42

121,60

125,78

129,96

134,14

138,32

142,50

146,67

150,85

155,03

159,20

163,38

167,56

кДж/кг

Субли-

мация

2375,4

2 375,3

2 372,6

2 369,7

2 366,9

2 364,1

2 361,3

2 358,4

2 355,6

2 352,8

2 350,0

2 347,2

2 344,3

2 341,5

2 338,7

2 335,9

2 333,1

2 330,3

2 327,4

2 324,6

2 321,8

2 319,0

2 316,2

2 313,3

310,5

2 307,7

304,9

302,1

299,3

296,4

2 293,6

2 290,8

2 288,0

2 285,2

2 282,4

2 279,5

2 276,7

2 273,9

2 271,1

2 268,2

2 265,4

2 262,6

Газовая

фаза

375,3

2 375,3

2 376.7

2 378,1

2 379,5

2 380,9

2 382,3

2 383,6

2 385,0

2 386,4

2 387,8

2 389,2

2 390,5

2 391,9

2 393,3

2 394,7

2 396,1

2 397,4

2 398,8

2 400,2

2 401,6

2 402,9

2 404,3

2 405,7

2 407,0

2 408,4

2 409,8

2411,1

2 412,5

2 413,9

2 415,2

2 416,6

2 418,0

2 419,3

2 420,7

2 422,0

2 423,4

2 424,7

2 426,1

2 427,4

2 428,8

2 430,1

Энтальпия

Жидкая

фаза

-0,02

0,01

4,16

8,37

12,57

16,78

20,98

25,20

29,39

33,60

37,80

42,01

46,20

50,41

54,60

58,80

62,99

67,19

71,38

75,58

79,77

83,96

88,14

92,33

96,52

100,70

104,89

109,07

113,25

117,43

121,61

125.79

129,97

134,15

138,33

142,50

146,68

150,86

155,03

159,21

163,39

167,57

кДж/кг

Субли-

мация

2501,4

2 501,3

2 499,0

2 496,7

2 494,3

2 491,9

2 489,6

2 487,2

2 484,8

2 482,5

2 480,1

2 477,7

2 475,4

2 473,0

2 470,7

2 468,3

2 465,9

463,6

2 461,2

2 458,8

2 456,5

2 454,1

2 451,8

2 449,4

2 447,0

2 444,7

2 442,3

2 439,9

2 437,6

2 435,2

2 432,8

2 430,5

2 428,1

2 425,7

2 423,4

2 421,0

2 418,6

2 416,2

2 413,9

2411,5

2 409,1

2 406,7

Газовая

фаза

2501,3

2 501,4

2 503,2

2 505.0

2 506,9

2 508,7

2 510,6

2 512,4

2 514,2

2 516,1

2 517,9

2 519,8

2 521,6

2 523,4

2 525,3

2 527,1

2 528,9

2 530,8

2 532,6

2 534,4

2 536,2

2 538,1

2 539,9

2 541,7

2 543,5

2 545,4

2 547,2

2 549,0

2 550,8

2 552,6

2 554,5

2 556,3

2 558,1

2 559,9

2 561,7

2 563,5

2 565,3

2 567,1

2 568,9

2 570,7

2 572,5

2 574,3

;

Энтропия,

кДж/(кг(С

Жидкая

фаза

-0,0001

0,0000

0,0152

0,0305

0,0457

0,0610

0,0761

0,0912

0,1062

0,1212

0,1362

0,1510

0,1658

0,1806

0,1953

0,2099

0,2245

0,2390

0,2535

0,2679

0,2823

0,2966

0,3109

0,3251

0,3393

0,3534

0,3674

0,3814

0,3954

0,4093

0,4231

0,4369

0,4507

0,4644

0,4781

0,4917

0,5053

0,5188

0,5323

0,5458

0,5592

0,5725

Субли-

мация

9,1566

9,1562

9.1147

9,0730

9,0316

8,9904

8,9496

8,9090

8,8688

8,8289

8,7892

8,7498

8,7107

8,6718

8,6332

8,5949

8,5569

8,5191

8,4816

8,4443

8,4073

8,3706

8,3341

8,2979

8,2618

8,2261

8,1905

8,1552

8,1202

8,0854

8,0508

8,0164

7,9822

7,9483

7,9146

7,8811

7,8478

7,8147

7,7819

7,7492

7,7167

7,6845

Газовая

фаза

9,1565

9,1562

9,1299

9,1035

9,0773

9,0514

9,0257

9,0003

8,9751

8,9501

8,9253

8,9008

8,8765

8,8524

8,8285

8,8048

8,7814

8,7582

8,7351

8,7123

8,6897

8,6672

8,6450

8,6229

8,6011

8,5794

8,5580

8,5367

8,5156

8,4946

8,4739

8,4533

8,4329

8,4127

8,3927

8,3728

8,3531

8,3336

8,3142

8,2950

8,2759

8,2570

Таблица

значений Ps

^7): взято из "Steam tables; J. Н. Кеепап et al., John

Wiley

(1978).

Это

соотношение,

на основе

которого

рассчита-

на

номофамма, приведенная на стр. 127, может

также

применяться для некислых природных

газов,

удовлетворяющих следующим условиям:

СО

< 2% (мольн.), H

S < 1,5% (объемн.), отн.

плотность

<0,8 в противном случае необходима

коррекция

методики.

Номофамма

позволяет определить влагосодер-

жание

природного

газа

в условиях насыщения как

функцию

давления и температуры; поскольку со-

стояния

насыщенные, температура является так-

же

точкой росы

"газ-вода".

другой

стороны,

при заданном влагосодержа-

нии

эта

номограмма

отражает

закон

соответствия

между

точкой росы (температурой росы) при за-

данном

давлении и содержании воды.

примеру,

точка росы

-25°С

при 16 барах

экви-

валентна влагосодержанию 50

мг/м

(н), а также

точке

росы -12°С при 70 барах.

Диафамма

может быть использована также для

того,

чтобы перевести результат измерения точки

росы

во влагосодержание (или

наоборот).

В случае

определения

точки росы по давлению (Р > 5 бар),

если

замерное устройство не осуществляет пря-

мое

измерение точки росы (это характерно для

125

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Темп.

0,01

-2

-4

-6

-В

-10

-12

-14

-16

-18

-20

-22

-24

-26

-28

-30

-32

-34

-36

-38

-40

Давл.

кПа

0,6113

0,6108

0,5176

0,4375

0,3689

0,3102

0,2602

0,2176

0,1815

0,1510

0,1252

0,1035

0,0853

0,0701

0,0574

0,0469

0,0381

0,0309

0,0250

0,0201

0,0161

0,0129

Удельный

объем,

иг/кг

Твердая

1,0908

1,0904

1,0901

1,0898

1,0894

1,0891

1,0888

1,0884

1,0881

1,0878

1,0874

1,0871

1,0868

1,0864

1,0861

1,0858

1,0854

1,0851

1,0848

1,0844

1,0841

Газовая

фаза

206,1

206,3

241,7

283,8

334,2

394,4

466,7

553,7

658,8

786,0

940,5

1 128,6

1358,4

1640,1

1986,4

2 413,7

943,

600,

4 419,

444,

6 731,

354,

Внутренняя энергия,

кДж/кг

Твердая

фаза

-333,40

-333,43

-337,62

-341,78

-345,91

-350,02

-354,09

-358,14

-362,15

-366,14

-370,10

-374,03

-377,93

-381,80

-385,64

-389,45

-393,23

-396,98

-400,71

-404,40

-408,06

-411,70

Субли-

мация

2 708,7

2 708,8

2 710,2

2 711,6

2 712,9

714,2

2 715,5

2 716,8

2 718,0

2 719,2

2 720,4

2 721,5

2 722,7

2 723,7

2 274,8

2 725,8

2 726,8

2 727,8

2 728,7

2 729,6

2 730,5

2 731,3

Газовая

фаза

2 375,3

2 372,6

2369,8

2 367,0

2 364,2

2 361,4

2 358,7

2 355,9

2 353,1

2 350,3

2 347,5

2 344,7

2 342,0

2 339,2

2 336,4

2 333,6

2 330,8

2 328,0

2 325,2

2 322,4

2 319,6

Энтальпия

кДж/кг

Твердая

фаза

-333,40

-333,43

-337,62

-341,78

-345,91

-350,02

-354,09

-358,14

-362,15

-366,14

-370,10

-374,03

-377,93

-381,80

-385,64

-389,45

-393,23

-396,98

-400,71

-404,40

-408,06

-411,70

Субли-

мация

2 834,8

2 835,3

2 835,7

2 836,2

2 836,6

2 837,0

2 837,3

2 837,6

2 837,9

2 838,2

2 838,4

2 838,6

2 838,7

2 838,9

2 839,0

2 839,1

2 839,0

2 838,9

Газовая

фаза

Пд

2 501,4

2 501,3

2 497,7

2 494,0

2 490,3

2 486,6

2 482,9

2 479,2

2 475,5

2 471,8

2 468,1

2 464,3

2 460,6

2 456,9

2 453,2

2 449,5

2 445,8

442,1

2 438,4

2 434,7

2 430,9

2 427,2

Твердая

фаза

-1,221

-1,237

-1,253

-1,268

-1,284

-1,299

-1,315

-1,331

-1,346

-1,362

-1,377

-1,393

-1,408

-1,424

-1,439

-1,455

-1,471

-1,486

-1,501

-1,517

-1,532

Энтропия,

<Дж/(кг.К

Субли-

мация

10,378

10,456

10,536

10,616

10,698

10,781

10,865

10,950

11,036

11,123

11,212

11,302

11,394

11,486

11,580

11,676

11,773

11,872

11,972

12,073

12,176

)

Газовая

фаза

9,156

9,157

9,219

9,283

9,348

9,414

9,481

9,550

9,619

9,690

9,762

9,835

9,909

9,985

10,062

10,141

10,221

10,303

10,386

10,470

10,556

10,644

Таблица

значений Ps

^Т)

-.взятоиз

"Steam

tables",

J. H. Keenan etal.,

John

Wiley

(1978).

всех гигрометров, которые устроены не по принци-

пу охлаждающего зеркала и показания которых

даются не в °С), используется закон соответствия,

который позволяет конвертировать замеряемую

величину (в общем случае это парциальное давле-

ние

воды

или, более точно, фугитивность) в ре-

зультат, выражаемый в °С.

Применение

этого закона

(обычно

конструкторы

используют описанную выше модель совершенно-

го

газа,

за исключением специальных случаев)

позволяет

получить

величину влагосодержания,

соответствующую величине, измеряемой в °С. Та-

ким

образом, использование диаграммы позволяет

получить

точку

росы

для природного

газа

(при за-

данном давлении).

1.7.2.2.7.2.

Гидратообразование

В зависимости от условий давления и темпера-

туры

газ, насыщенный водой, может образовывать

твердые вещества, такие как лед или еще чаще -

гидраты природного

газа:

природный газ + вода *=* гидраты

(газообразное

(жидкость) (твердое тело)

состояние)

Область существования гидратов ограничена на

плоскости (Р, Т) кривой гидратообразования (см.

нижеследующие

два рисунка

кривых

гидратообра-

зования различных природных газов).

Предупреждение

образования подобных

твердых формирований заключается прежде все-

го

во введении ингибиторов (метанол, гликоль),

воздействие которых заключается в смещении

равновесия газ-гидрат, так что образование гидра-

та

становится возможным при более низких темпе-

ратурах (при заданном давлении), либо при более

высоких

давлениях (при заданной температуре).

Расчеты влагосодержания природных газов

(или

точки

росы

при заданном влагосодержании),

также расчеты, относящиеся к образованию и

предупреждению

гидратов, реализованы с по-

мощью пакета Газпак.

126

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

100 000

70000

50 000

000

20 000

14 000

10000

7000

5000

000

1400

000

700

500

-50

-40

-30 -20 -10

20 30 40 50 60 70 80

со

о"

О,

300

200

140

100

ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ

НАСЫЩЕННОГО

ПРИРОДНОГО

ГАЗА

• Эта сетка изобар пригодна для любого некислого

природного газа (мольная доля СО2 <

2%,

H2S <

1.5%),

относительна

плотность

которого меньше ОД

Погрешность ± 3%.

Пунктирные изобары соответствуют мвтастабильному

равновесию. При устойчивом равновесии со

льдом

или

гидратом влагосодвржаиив немного

ГАЗ

+ ЛЕ/!

ГАЗ

ГИДРАТ

000

М-е

Тезиньер,газ Н

Гаэм-яАрзью

100

000

70000

При заданном давлении соответствующая изобара

определяет

область

устойчивости гидрата в

зависимости от влагосодержания газа и его

температуры. Например, здесь стрелка указывает

бар.

-50

-40

-30 -20 -10

20 30 40 50 60 70 80

Температура,

"С

Влагосодвржанив

насыщенного природного газа,

127

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

400

300-

200-

1ОП

80-

70-

60-

•50-

40-

зо-

20-

10-

дав

ютное

с;

•

ГДЧ J. Г1

ЛПРДТ

ь..-'

ГАЗ

+ ЛЕД

-20

-15 -10

...•••

у/

///

V//

///у

Гаэм-яЛак

М-е

Теэиньер, газ

Гаэм-яФос

М-е

Обергайлбах,

газ Н

М-е

Теэиньер, газ

Газм-яАрзыо

У // /

/ J '

/ / /

//'

;

"A3

//А

••••

ВОДА

Мольный состав,

СН«

57)3

81.4

90,1

92,8

88.9

87,2

со.

1.0

од

1.32

-5

0 5

Ыг

+ Не

ОД

14Д

2,8

2,7

3.0

0,4

ел

2.1

2.8

3,0

4.8

9.1

Темг

ел

0,15

0.38

0.70

1.3Ь

2.63

rvC,H,

0,03

0.07

0,06

0,15

0.27

ОДЗ

юратура,'

0,02

0,06

0.06

0,10

0,16

0.31

'С

0,06

0.10

0.15

0.19

0.01

Кривые

гидратообразования:

расчеты

выполнены программой управления исследований

новой

техники Газ де

Франс"

(май 1985),

128

ОБЩИЕ

СВЕДЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЯ:

Экспериментальные

результаты

Расчеты методом

Перриша-Праусница

Расчеты

по

соотношению

Хаммершмидта

Температура,

"С

Мольный состав

(%): С1

:81,60

С2:2,70

СЗ

: 0,36

С4:0,15

8 9 10 11 12

: 0,09

14.2

СО

:0,9

Кривые

гидратообразования

для

газа

месторождения

Гронинг

фазе

(массовая

доля

метанола

воде:

10, 15

%),

зависимости

от

содержания

метанола

водной

жидкой

129

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.8.

ХИМИЯ

1.8.1.

Теория атома и

химические

связи

1.8.1.1.

Строение

атома

Атом

состоит из центрального ядра, в котором

сосредоточена практически вся его масса. Ядро

несет положительный заряд и окружено облаком

электронов,

отрицательных электрических частиц,

имеющих в сумме заряд, противоположный заряду

ядра.

Электроны вращаются слоями вокруг ядра; их

масса

очень

мала

по сравнению с массой атома.

Масса

одного электрона т = 9,11

•

10"

г (в покое),

а его заряд -в = 1,60

•

10"

Кулон.

Атомное ядро состоит из

двух

типов частиц:

—

протонов,

число которых равно числу электро-

нов,

они несут положительный заряд (+е) и име-

ют массу, равную 1,66

•

10"

г;

—

нейтронов,

не имеющих электрического заряда,

масса

которых близка к массе протонов (гп =

1,6627

Ю-

г).

Атомное ядро характеризуется:

—

атомным

номером Z, равным числу его прото-

нов,

которое меняется от 1 (для водорода) до

109

;

— массовое число А рассматриваемого элемента,

равное Z + N, где N - число нейтронов. Масса

ядра в точности равна (Z + N)

•

М, где М есть

масса

протона.

Элементы, атомный номер которых одинаков,

но число нейтронов неодинаково, называются изо-

топами.

Например, никель имеет 28 протонов, но

может содержать 30, 32, 33 или 36 нейтронов.

1.8.1.1.1.

Атомная

масса,

грамм-атом

По определению единицей массы атома (и)

является

1/12 массы атома углерода-12; она равна:

и=1,660 565

5-Ю-

Атомная

масса есть отношение массы атома

элемента к 1/12 массы атома углерода-12. Так,

атомная масса водорода равна: Н = 1,007 94, а мас-

са

атома равна

1,00794

•

и (см. таблицу атомных

масс).

Грамм-атом представляет собой массу N

атомов рассматриваемого элемента. N

является

числом Авогадро и равно 6,023

-10

В оригинальном

тексте

последние элементы таблицы

Менделеева

с номерами

105-109

имеют названия, явля-

ющиеся

соответствующими именами числительными на

латинском

языке, например, элемент 109 называется

как

"уннилениум" ("унни" - девять) и т.п. В отечествен-

ной литературе подобные названия не используются.

(Прим.

перев.)

1.8.1.1.2.

Молекулярная

масса,

моль

Молекулярной массой вещества

является

отно-

шение массы молекулы этого вещества к

/12 мас-

сы атома углерода-12; следовательно, она форми-

руется атомными массами элементов, входящих в

состав молекулы.

Пример:

молекула HjS содержит один атом

серы и два атома водорода, молекулярная масса

равна:

2-1,008 + 32,066 = 34,082

Грамм-молекула или моль вещества есть неко-

торая масса этого вещества, которая выражается

в граммах числом, равным молекулярной массе

рассматриваемого

вещества.

Пример:

моль H

S равен 34,082 г.

1.8.1.2.

Электронная структура

атома

Электроны вращаются вокруг ядра.

Область

пространства,

в которой можно встретить данный

электрон,

называется

атомной

орбитой.

Квантовая

механика показывает, что "положение", или, более

точно, состояние отдельного электрона в атоме

определяется четырьмя целыми числами, назван-

ными квантовыми числами.

1.8.1.2.1.

Главное квантовое число

Главное

квантовое число п характеризует уро-

вень энергии электрона, который называется эле-

ктронным слоем. Эти слои обозначаются заглав-

ными буквами К, L, М и т.д. соответственно после-

довательным значениям числа л: 1, 2, 3 и т.д.

1.8.1.2.2.

Вторичное квантовое число

Вторичное квантовое число /определяет форму

орбиты,

а вместе с числом л и среднее расстояние

от электрона до ядра. Оно может принимать значе-

ния 0,1, 2 ... л - 1, которые соответствуют энерге-

тическим

состояниям, называемым подслоями и

обозначаемым буквами s, p, d, f, когда / имеет зна-

чение 0,1, 2, или 3.

1.8.1.2.3.

Магнитное квантовое число

Магнитное

квантовое число m определяет угло-

вую ориентацию орбиты в пространстве. Оно мо-

жет принимать значения между -/и +/. Каждый

подслой содержит фиксированное число кван-

товых

ячеек,

определяемое величиной я?

(см.

сле-

дующую таблицу).

130

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Слой

Обозначение

Подслой

Обозначение

2р

Зр

Квантовые

ячейки

(/л)

- 1

-1

Число

электронов в

слое

СМ

(О

Электронная

формула

2р

1в

Зр

Распределение

электронов

по

трем

первым слоям в

атоме.

1.8.1.2.4.

Спиновое квантовое число

Спиновое квантовое число s определяет на-

правление вращения электрона вокруг самого

себя;

возможны лишь два его значения:

1/2 либо

-1/2

Принцип исключения

Паули

указывает, что два

электрона из одного атома не могут иметь одина-

ковую тетраду (л, /, m, s) квантовых чисел.

Исходя из этих сведений можно определить рас-

пределение электронов по различным электрон-

ным слоям; в вышеприведенной таблице представ-

лены

распределения, соответствующие трем пер-

вым слоям.

1.8.1.3.

Периодическая

классификация

элементов

(таблица

Менделеева,

1869)

Периодическая таблица содержит семь строк,

указывающих число электронных слоев вокруг

ядра. Каждая строка составляет один период. Чис-

ло элементов, соответствующих каждому периоду,

зависит

от возрастающей емкости электронных

слоев. Последний слой пока не заполнен.

Периодическая таблица, используемая в насто-

ящее время, состоит из 18 вертикальных рядов, ко-

торые объединены в 9

групп,

занумерованных рим-

скими

цифрами. Каждая цифра соответствует чис-

лу электронов на внешней орбите

(валентные

электроны).

Элементы

одного ряда имеют сход-

ные химические свойства.

Первые семь групп разделены на две подгруппы

А и В:

— подгруппы А: от I-A до

Vll-А

характеризуются

пустым или заполненным подслоем &,

— подгруппы В: от

III-B

до

VII-B,

а также группа

VIII,

состоящая из элементов рядов 8, 9 и 10,

являются

переходными

элементами,

соответст-

вующими заполнению подслоя d.

1.8.1.4. Понятие химической связи

Связи формируются за счет взаимодействий

электронов внешних слоев соседних атомов. Су-

ществуют различные типы связей, основными из

которых являются следующие.

1.8.1.4.1.

Ионная

связь

Это электростатическая связь, которая уста-

навливается между двумя ионами противополож-

ного

знака: многие атомы

металлов

легко теряют

один или несколько электронов, образуя катионы

(Na+,

Са

*), другие атомы способны легко их

присо-

единять, образуя анионы (Cl~, F-, S

~).

Пример:

соли металлов, такие как NaCI, имею-

щие кристаллическую структуру (ионные кристал-

лы).

1.8.1.4.2.

Ковалентная

связь

Устанавливается

путем объединения электро-

нов внешних слоев. В простейшей двухэлектрон-

ной

связи каждый атом предоставляет по одному

электрону для образования дублета. Связь назы-

вается кратной, если она формируется нескольки-

ми

дублетами.

Ковалентная связь

является

более сильной, чем

ионная.

Пример:

(простая связь), СО

(двойная связь).

131

Период*

• б

6.04,

Ъ'

литии

nNa

22.98977

3>'

НАТРИЙ

39,09,

«f

КАЛИЙ

l.'*4t'

83.54,

МЕЛЬ

8Ч.467

5i'

РУБИДИЙ

"Si

107.868

СЕРЕБРО

3oCS

ШЭИ'*

7»

All

5с/"в|'|9в.»*60

ЭОПСТО

87^Г

ФРАНЦИЙ

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ

СИСТЕМА

ЭЛЕМЕНТОВ

Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

9.01218

2f'

БЕРИЛЛИИ

«Mg

24,305

3i'

МАГНИЙ

aoCa

40.08

4j»

КАЛЬЦИЙ

зо

З*"*

65.38

ЦИНК

seSr

87.62

S>*'

СТРОНЦИЙ

48Cd

4rf'*Sl' 112.4a

кллмии

мВа

137.3,

БЛРИП

8oHg

Srf

200.5.

РТУТЬ

ssRa

12261

7i'

РЛЛИИ

a '" 6

10.Я1 2l'V

Mil

к, Al

26.98154

3i'V

АЛЮМИНИИ

3./'4i' 44.0559

СКАНДИЙ

siGa

6Э./2

4,'V

ГАЛЛИЙ

ЗвУ

4rf'5i' 88.9059

ИТТРИИ

III

114.8? 5|'5я'

ИНДИИ

La*

•yl'W

13П.М5,

ЛАНТАН

eiTl

204.37

Сл'&

ТАЛЛИЙ

A rt**

suiiC

(,('7»

17271

АКТПНИ11

. '

Г/.011

2»'2/>'

yi трол

28.08,

Jl'V

КРЕМНИИ

«Ti

3./'4»'

47.90

ТИТАН

72.5, 4.'4р'

ГЕРМАНИЙ

40Zr

4rt'5i'

91.2?

ЦИРКОНИЙ

Sll

пв.в. SI'S/I

ОПОВО

7«Hf

Od'bl"

178.4,

ГАФНИИ

в«РЬ

20Л2

ll^tif

CBItlCU

.o«(Ku)

b/'7.

|MI|

КУР

1АТГ>ВИИ

a 6

I4.0H67 2i'V

АЭОГ

30.97.176

4'V

ФОСФОР

3rf'4i

5O.«41,

ВАНАДИЙ

зз

74.9218

4|'4р>

МЫШЬЯК

«iNb

td'Sl

93.9064

НИ05ИИ

siSb

121.7,-

5lV

СУРЬМА

та Та

Sd'ts'

180*47,

ТАНТАЛ

83Bi

208,9804

U'V

0ИС.МУТ

io*(N8)

(НИПЬСБОП*!

VI.

а б

аО

15.99Я, 2i'a>

КИСЛОРОД

32.06 3t'Jp

СЕРА

СГ

М'Аг

51.996

ХРОМ

78.9,

4i'V

СЕЛЕН

МО

4</'5.'

95.9,

МОЛИБДЕН

Г)8

Те

ТЕЛЛУР

74W

Srf'bi

183Л,

РОПЬФРАМ

84РО

!2-л;

ь"бУ

ПОЛОНИЙ

,o«(E-W)

IJB3I

VII

а б

1.0079

1|<

ВОДОРОД

»F

18.99840

2i'2/f

ФТОР

17С1

35.453

3t'V

ХЛОР

8бМП

34*41'

54,9380

МАРГАНЕЦ

збВг

79.904

4i'V

ЬРОМ

43ТС

4d'5l

;

I97I

^ТЕХНЕЦИЙ

D.il

1?e.90J5

ЪГЬ/

ИОД

ty*6f

1B6.207

РЕНИИ

12101

б.'бр"

АСТАТ

(E-Re)

126::

аНе

4.00260

ГЕЛИИ

VIII

«>Ne

20,17,

Ъ'2р

HFOH

Аг

39.94,

*>^

АРГОН

«.Fe

3d*U'

S5.84,

ЖЕЛЕЗО

СО

3rf'4i' 58.9332

КОБАЛЬТ

3rf*4«'

58.70

НИКЕЛЬ

звКг

83,80 4.

КРИПТОН

4rf

5j" 101.0,

РУТЕНИЙ

Rll

4rf'5»'

102.905b

РОДИИ

4ePd

"i?

106.4

ПАЛЛАДИЙ

Хе

131.»

Ь'вр*

КСЕНОН

7вОв

И'61

180.2

ОСМИЙ

771Г

W'6,- 192.2,

ИРИЛМИ

Ъ1*Ы

19S.0*

ППАТИНА

тЯ11

1222]

б!

РАДОН

Люммый мпмер^.^

Атимгчп маги '

J »-231,02i firf'

УРАН

S/'

•

, Распределение

электромоа по

застраивающимся

и ближайшим

подоболочкам

* Л А Н Т АН 0 И Д Ы

ввСе

в.

МО.

И0.9О77

Н'Сл'

aoNd

144.2.

eiPm

|H5| 4/'(u'

90Th

232.03816^71

X CV вй'

17311

rwNp

u,<

12371

HEПIУНИИ

яг

1ГЮ.4 4^*01?

13441 5/';i'

ПЛУТОНИЙ

wEu

I5I.M 4''b'

FBPOniM

э&Ат

124Я1

W'Tl

АМЕРИЦИИ

Gd^

157.2,

«I

ГАЛОПИНИИ

I5I.9254

4/'

1ЕРБИЙ

**АКТИНОИДЫ

ввСхП/!

|M7|

ft/

МПРИЙ M'

^Bk v

1.СРКЛИЙ 5/'

«eDy

162,5. 4'"6.

ЛИСПРОЛИЙ

oaCf

12Ы1

S/'*7»

КАПИФОШ1Н:

етНО

,м

164.9301

Г«

ГППЬМИМ

ев

167./.

4f"6l

ЗРБИИ

ев

168.9342

V\'

ТУ mm

'"'

то

173.0.

«"

ИГТЕРБ1'Л

Ев

,2521

«"71'

ЗИНШТЕЙНИЛ

iooFm

|2S7|

5/"7»

;

ФЕРМИИ

Ю1

I25B1

W"7>

МЕНДЕЛЕВИЙ

io.(No)

(2MI

S'"7s'

(ПОВЕЛИМ!

viLus;

174.97

t/4

Г.ЮТЕЦИП

looLr&d

2601

ПО/PS НСИЙ)

го

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Атомный

номер

100

103

Название

Актиний

Алюминий

Америций

Сурьма

Серебро

Аргон

Мышьяк

Астат

Азот

Барий

Берклий

Бериллий

Висмут

Бор

Бром

Кадмий

Кальций

Калифорний

Углерод

Церий

Цезий

Хлор

Хром

Кобальт

Медь

Кюрий

Диспрозий

Эйнштейний

Эрбий

Олово

Европий

Железо

Фермий

Фтор

Франций

Гадолиний

Галлий

Германий

Гафний

Гелий

Гольмий

Водород

Индий

Иод

Иридий

Криптон

Лантан

Лоуренсий

Литий

Лютеций

Магний

Обозначение

Ас

Се

Относительная

атомная масса (1)

227,0278

26,98154

(243)

121,75

±3

107,8682±3

39,948

74,9216

(210)

14,0067

137,33

(247)

9,01218

208,9804

10,81

79,904

112.41

40,08

(251)

12,01115

140.12

132,9054

35,453

51,996

58,9332

63,546

±3

(247)

162.50

±3

(252)

167,26

±3

118,69

±3

151,96

55,847

±3

(257)

18,998403

(223)

157,25

±3

69.72

72,59

1 3

178,49

±3

4,00260

164,9304

1,00794

±3

114,82

126,9045

192,22

±3

83,80

138,905513

6.941

± 3

174.967

24,305

Атомный

номер

101

102

Название

Марганец

Менделеевий

Ртуть

Молибден

Неодим

Неон

Нептуний

Никель

Ниобий

Нобелий

Золото

Осмий

Кислород

Палладий

Фосфор

Платина

Свинец

Плутоний

Полоний

Калий

Празеодим

Прометий

Протактиний

Радий

Радон

Рений

Родий

Рубидий

Рутений

Самарий

Скандий

Селен

Кремний

Натрий

Сера

Стронций

Тантал

Технеций

Теллур

Тербий

Таллий

Торий

Тулий

Титан

Вольфрам

Уран

Ванадий

Ксенон

Иттербий

Иттрий

Цинк

Цирконий

Обозначение

Мп

Та

Тс

Те

Относительная

атомная масса (1)

24,9380

(258)

200,59

± 3

95,94

144,2413

20,179

237,0482

58,69

92,9064

(259)

196.9665

190,2

15,9994

± 3

106,42

30,97376

195,08

±3

207,2

(244)

(209)

39,0983

140,9077

(145)

231,0359

226,0254

(222)

186,207

102,9055

85,467

±3

101,0713

150,3613

44,9559

78,96

1 3

28,0855

22,98977

32,064

87,62

180,9479

(98)

127,6013

158,9254

204,383

232,0381

168,9342

47,881

183,8513

238,0289

50,9415

131,2913

173,0413

88,9059

65,38

91,22

(1)

системе,

в которой атомная масса углерода 12 равна 12,

Таблица

относительных

атомных

масс.

Координационная связь (или донорно-акцептор-

ная): в этом

случае

один из присутствующих ато-

мов предоставляет пару электронов.

Элемент,

являющийся "донором", имеет по меньшей мере

один свободный

дублет

(фосфор, кислород, сера и

галогены), который становится общим для другого

атома "акцептора", имеющего свободные орбиты

(бор,

алюминий).

Пример: SO

AICI3,

[Fe(CN)ep.

1.8.1.4.3.

Гибридная

связь

Это связь,

устанавливающаяся

с помощью обра-

зования гибридных

эквивалентных

орбит, которые

являются

комбинациями орбит s, p

и/или

d. Сущест-

вуют

различные

типы гибридизации в зависимости

от природы и количества скрещивающихся орбит.

Пример:

тетрагональная

гибридизация sp* в слу-

чае метана СН

133