Курсовая: Синтез, кинетика, термодимика - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Синтез, кинетика, термодимика

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 1000 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

21 ТОМСКИЙ Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Химический факультет Кафедра неорганической химии СИНТЕЗ БРОМАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ( Курсовая работа ) Выполнил Студент 1 курса, 822 группы . Земляков Д.И. Научный руководитель К . х.н., д оцент Батырева В.А . Томск 2003 СОДЕРЖАНИЕ . ТЕОРЕТИ ЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЕОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА 3 ИОННЫЙ ОБМЕН 4 1.Периодическая система и её закономерности как методологическая основ а неорганического синтеза. 9 2.Термодинамический анализ реакций синтеза. 9 3.Кинетический анализ реакций синтеза. 11 3. Кинетика и механизм неорганических реакций. 16 4.Основные методы получения веществ металлов и неметаллов. 20 5. Синтез броматов РЗЭ. 22 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 23 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 24 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЕОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА Можно выделить три аспекта синтеза: получение известных веществ по известным методикам, получение известных веществ с определенной зад анной морфологией (высокодисперсных порошков, монокристаллов, тонких п ленок и др.) и получение новых, ранее неизвестных веществ. В учебном практи куме на начальном этапе реальна постановка задачи синтеза известных ве ществ по известным методикам, и лишь в самых общих чертах возможно ознак омление с проблемой направленного синтеза веществ. Теоретические основы нео рганического синтеза в данном пособии рассматриваются применительно к задачам учебного практикума на базе знаний, полученных студентами при и зучении неорганической химии. Это определяет круг включенных в данную г лаву вопросов и уровень их изложения. Так, в ней рассматриваются методы с интеза, доступные для учебного практикума, и не рассматриваются методы, которые, будучи даже весьма перспективными, в практикуме трудно реализу ются, например синтез при высоком давлении, плазмохимический синтез. В г лаве не приво дятся термодинамическая и кинетическая характеристики и спользуемых реакций, за исключением самых общих соображений об их термо динамической возможности и скорости. Методы неорганического синтеза можно систематизировать, используя раз ные подходы: по классам синтезируемых соединений (синтез оксидов, гидрок сидов, гидридов и т.д.), по типам химических реакций, используемых в синтез е (хлорирование, гидролиз, термолиз и др.), по агрегатному состоянию реаген тов (синтез в газовой, твердой, жидкой фазе), по характеру используемой ап паратуры (синтез в вакууме, низко температурный синтез и т.д.), по количест ву используемых реагентов (макро-, полумикро-, микросинтез). Однако ни одна из этих классификаций не охватывает все разнообразие методов. Например , оксиды металлов чаще всего получают при высокой температуре, а комплек сные соединения - в водном растворе. Но эти соединения можно получить и пр и других условиях, используя самые разные реакции. Так, для получения окс идов металлов можно использовать реакции химического или электро хими ческого окисления металлов в водном или неводном растворе, окисления их низших оксидов при комнатной температуре и др. При этом синтез можно вес ти на воздухе и в вакууме, получать вещество в микро-или макроколичестве. Применительно к задачам практикума по неорганической химии имеет смысл уяснить особенности ме тодов синтеза неорганических соединений разных классов, т.к. это отвечае т логике построения теоретического курса. Но согласно логике построени я самого практикума, когда ставится задача не только ознакомиться с мето дами синтеза, но и освоить некоторый объем химического эксперимента, при обрести навыки и умения выполнения определенных химических операций, о собый интерес представляет возмож ность уяснить особенности методов с интеза в разных условиях их проведения. Как обязательная предполагаетс я характеристика особенностей используемых в синтезе химических реакц ий. ИОННЫЙ ОБМЕН Методы ионного обмена в различных модификациях нашли в нас тоящее время широчайшее применение не только для аналитических целей, н о и в препаративных работах неорганического синтеза. Несмотря на многоо бразие методов, с применением ионного обмена (распределительная хромат ография, хроматография на бумаге, использование жидких ионообменников, тонкослойная хроматография и т. д.) ведущая роль по-прежнему остается за к лассическими методами ионного обмена. Успешное решение л юбой конкретной задачи с применени ем метода ионного обмена зависит от правильного выбора сорбента и условий его использования. Для этого весь ма сущест венно представлять себе структуру и свойства сорбента как: химического соединения, так как ионообменная способность, механически е и физико-химические свойства сорбентов тесно связаны с их структурой и условиями синтеза. Ионитами называются органические или неорганические веще ства, практически нерастворимые в воде или других рас творителях, содер жащие активные (ионогенные) группы с под вижными нонами и способные обме нивать эти ионы на ионы других электролитов (поглощаемые ионы). В зависимости от характера введения ионообменных групп все сорбенты делятся на три основных класса: 1. Сорбенты, содержащие в своей структуре кислотные группы, т. е. сорбенты, о бладающие свойствами кислот и спо собные к обмену катионов (катиониты). 2. Сорбенты, содержащие в структуре основные группы, т. е: сорбенты, обладаю щие свойствами оснований и способные к обмену анионов (аниониты). 3. Амфотерные иониты, т. е. иониты, ионогенная группа ко торых может вести се бя как кислотная или как основная, в за висимости от рН среды. Существуют также с мешанные иониты, т е. сорбенты,. в структуры которых одновременно входят как кислотные, так и основные группы. Основные требования, предъявляемые к ионообменным смо лам, следующие: в ысокая механическая прочность; химическая устойчивость; минимальная р астворимость и небольшая набухаемость при контакте с раствором; высока я обменная способ ность (смола должна содержать достаточное количество про странственно доступных ионообменных групп); достаточная ско рость обмена; желательная избирательность поглощения опре деленного типа ио нов. Катиониты могут содержать в своем составе различные кис лотные группы: сульфогруппу, фосфорнокислые, карбоксиль ные, фенольные, мышьяково- и се леновокислые и др. В состав анионитов в качестве функциональных групп мо гут входить перви чные, вторичные и третичные аминогруппы, четвертичные аммониевые и пири диновые основания. В зависимости от величины константы диссоциации катионитов в Н + -форме и анионитов в ОН - -фо рме все смолы делятся на сильно- и слабокислотные катиониты и соответств ен но сильно и слабоосновные аннониты. При выборе сорбентов в первую очередь нужно учесть, с чем удобнее работа ть – с катионитом или анионитом. Многие задачи могут быть успешно решены и на том, и на другом типе сорбентов. Например, для разделения ионов метал лов можно с успехом применить катиониты. Однако применение для этой же ц ели анионитов, основанное на разделении анионных ком плексов этих метал лов, часто бывает проще и быстрее. Необходимо учитывать также избирательность поглощения сорбентами тех или иных ионов, которая обусловлена хими ческой природой сорбента и опр еделяется относительной проч ностью связей обменивающихся ионов в фаз е смолы. При этом энергия связи сорбируемого иона зависит не только от пр оч ности связи этого иона с активной труппой сорбента, но и от прочности е го связей с любыми другими, так называемыми неактивньгми, структурными г руппами ионита. Сильные катиониты и аниониты, например, сульфокатиониты и аниониты типа четвертичных аммониевых оснований, не проявляют большой избирательнос ти в отношении большин ства ионов. Большая емкость смол такого типа, а так же их способность функционировать в широком интервале рН могут быть исп ользованы для концентрирования сильно разбавлен ных растворов, для обе ссоливания и в других случаях, когда необходимо полное извлечение всех к атионов или анионов из раствора. Для выделения какого-либо одного элемен та из сме си элементов бывает удобно подобрать такой сорбент, который из бирательно поглощал бы ионы интересующего элемента. В настоящее время известно большое количество селектив ных сорбентов. С интез таких сорбентов сводится к задаче по лучения смолы с такой структ урой, которая подобна структуре веществ, образующих прочные комплексы и ли нерастворимые соединения с данным ионом. Так была синтезирована смол а (селективно сортирующая никель) путем введения в структуру смолы глиок симовых группировок. После выбора соответствующего сорбента необходимо опре делить област ь кислотности, в которой работает выбранный ионообменник, и его химическ ую устойчивость по отношению к тем рабочим средам и температурам, при ко торых должна проводиться очистка. Процесс обмена ионов описывается уравнением изотермы, предложенным Б.П. Никольским: где X 1 (2) и X 2 (2) -кон центрации обменивающихся ионов в ионите (ммоль/г); X 1 (1) и X 2 (1) -концен трация обменивающихся ионов в равновесном растворе (ммоль/мл); г 1 (2) и г 2 (2) -коэффициенты активности обменивающихся ионов в фазе смолы; г 1 (1) и г 2 (1) - коэффициенты активности обменивающихся ионов в фазе раст вора; Z 1 и Z 2 - заряды обменивающихся ионов; K -константа обмена. Определение коэфф ициента активности в фазе смолы задача ве сьма сложная. Однако можно принять, что отношение коэффициентов активно сти ионов в поглощенном состоянии остается постоянным, и эту величину (м ожно ввести в константу. тогда, константа ионного обмена : где a 1 (1) и а 2 (1) - активности обменивающихся ионов в равновесно м растворе. Если принять, что ин тересующий ион отмечен индексом 1, то для этого иона из уравнения никольс кова имеем : не -множитель, содержащий отношение коэффициентов активности обм енивающихся ионов в растворе (в соответствующих степенях); Отношение количе ства вещества, поглощенного одним грамом сухой смолы, к его концентрации в равновесном растворе называется коэффициентам распределения данног о иона. На практике для характеристики поглощения часто определяют имен но эту величину, а не константу обмена, которая требует учёта не всегда из вестных коэффициентов активности. По определению коэ ффициент распределения ( б) где q 1 (2) и q 1 (1) -содержание исследуемого иона соответствен но фазе смолы и в растворе при равновесии, выраженное в любых единицах; V -объем раствора; m -навеска ионнта. Коэффициент распр еделения являет c я величиной постоянн ой не зависит от концентрации интересующего иона в определенном интерв але концентраций. Последнее означает, что поглощение ионов элемента -при меси прямо пропорционально его концентрации в растворе, и, следовательн о, при очень малых концентрациях изотерма сорбции линейна. Величина коэф фициента распределения зависит от природы второго обменивающегося ион а, присутствия в растворе других ионов, в том числе мплексообразователей , кислотности раствора, температуры и давления. Отношение коэффициентов распределения двух различных ионов в одних и т ех же условиях называется коэффициентом разделения этих ионов в данных условиях. Очистку соединени й с помощью ионного обмена можно осу ществлять разными способами. Если в ещества-примеси содержат ионы с величиной заряда, отличающейся от велич ины заряда очищаемого элемента, то отделение основывается на том, что мн огозарядные ионы из разбавленных и умеренно концентри рованных раство ров поглощаются намного сильнее, чем ионы с меньшей величиной заряда. Та к, если на сульфокатионитетипа КУ -2 или дауэкс -50 поглотить смесь щелочных, щелочноземельных и редкоземельных элементов, то при элюировании разба в ленными растворами хлорной или соляной кислоты в первую очередь будут вымываться ионы щелочных металлов. В более сложных случаях, когда необходимо разделить эле менты, коэффици енты разделения которых близки к единице, чаще всего используют метод ко мплексообразовательной хроматографии. В этом случае весьма существенн ыми становятся данные о составе, условиях образования и константах усто йчи вости различных комплексов разделяемых элементов. В первом варианте все разделяемые ионы сначала поглоща ются смолой. Зат ем производят их (разделение, пропуская (через колонку со смолой раствор комплексообразоаателя., который раздвигает -первоначально образовавши еся близко расположен ные зоны и последовательно вымывает их. При этом п одбирают условия, наиболее благоприятные для комплексообравования (рН, температура, концентрация, скорость.пропускания раствора и т. п.). Все ионы вымываются в строго определенном порядке, который задается соотношени ем прочности связи данного иона со смолой с прочностью образующихся в фи льтрате комплексов. Первыми вымываются те ионы, которые образуют наибол ее прочные комплексы и слабее всего удержшваютоя смолой. Во втором варианте комплексообразователь, добавляют к раствору, содерж ащему смесь разделяемых элементов, и в этом растворе создают условия, бл агоприятствующие комплексообразованию. Затем производят сорбцию этой смеси комплексов на соответствующем ионите, например, на анионите, если были получены анионные комплексы. При этом лучше все го сорбируютоя наи более прочные комплексы, которые имеют наибольшее сродство к смоле. Чем больше различие констант устойчивости, использован ных для разделе ния комплексов, тем полнее и эффективнее достигаемое разделение в обоих вариантах. Знание констант устойчивости различного вида комплексов очень полезно также при выборе сорбентов, селективно погло щающих определенные ионы. Известно, что во многих случаях сорбированные ионы образуют комплексны е соединения со структурными элементами смолы. Очевидно, что чем более прочные комплексы образуются в фазе смолы, тем большей (избирательность ю в отношении данного иона будет обладать смола. В литературе имеется не много работ, посвященных изучению прочности комплексов с функциональн ыми группами :молы. Поэтому, на практике при выборе селективного сорбент а пользуются данными об устойчивости аналогичных комплексов в раствор ах. Комплексообразование в фазе смолы объясняет, например, высокую избират ельность карбоксильных и фосфатных катионов в отношении некоторых кат ионов. Установлен следующий порядок селективности фосфорнокислых смол в отношении катионов: Th 4+ > U 4+ > UO 2 2+ Fe 3+ > редкоземельные элементы > Н + > С u 2+ >Со 2+ >В a 2+ >Na + . Известно также, что многие ионы образуют весьма прочные хелатные комплексы. Оказалось, что с молы, синтезированные (а основе хелатообразующих соединений, обладают в есьма высокой избирательностью по отношению к катионам различных металлов. Поведение хелатных ионитов во многих отношениях сходно с поведением обычных хелатных соединений. В частноси, образование хелатов в фазе ионита сильно зависит от рН и погло щение увеличивается с ростом рН раствора. Аниониты также обладают способностью координационно связывать некото рые катионы, имеющие ярко выраженную тенденцию к образованию анионных к омплексов. 1. Периодическая система и её з акономерности как методологическая основа неорганического синтеза . Прежде всего, методологической основой неорганического син т еза являются периодический закон и периодическая система с ее закономе рностями (правило об уменьшении стабильности высшей степени окисления с ростом атомного номера в главных подгруппах, диагональное сходство, бл изость атомных радиусов у атомов эле ментов пятого и шестого периода за счет f -сжатия, способность эле м ентов к диспропорционированию, полимеризации, комплексообразованию и др.), теории кислотно -основных реакц ий, теории сольволиза и гидратации, учение о механизмах химических реакц ий (окислительно-восстановительных, радикальных, обмена лигандов и т.д.), т еории химической связи, основные законы химии (при синте зах, например, за кон эквивалентов дополняется положением о воз можности для многооснов ных кислот, многовалентных атомов эле ментов существования переменног о значения кислотно -основного, окис лительно-восстановительного эквивалентов). 2 . Термодинами ческий анализ реакций синтеза . Итак, при термодинамич еской оценке пригодности для синтеза какой-либо обратимой реакции необходимо, чтобы было отрицательным изменение энергии Гиббса реакции где Если для некоторой ре акции К > 1, то реакцию можно считать практич ески необратимой. При значении К >1 ожидает ся достаточно большой выход продуктов, при К < 1 реакция должна протекать в ос новном "справа налево". Условие К <1 не означает, что реакция син теза продукта не с овершается, в этом случае необходимо вычислять равновесный выход проду кта, хотя он может быть и мал. Уравнение, связывающее изменение энергии Гиббса реакции с константой равновесия можно записать в виде Подставив в это уравн ение величины R = 8, З 1 · 10 -3 кДж/К ·моль и Т= 298 К, получим
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Доктор, иногда, когда я сижу в туалете, я слышу голоса.
- Интересно, и что они вам говорят?
- Они не говорят, они кричат – «Хватит, сука, курить в сортире!!!»
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru