Шпаргалка: Химия - текст шпаргалки. 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

Шпаргалка

Химия

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Шпаргалка
Язык шпаргалки: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 79 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

1Химия как наука о вещ-ах, их превраще-ях. Химия – это наука о превращениях веществ. О на изучает состав, строение веществ, зав-ть свойств от их состава и строен ия, условия и пути превращения одних вещ-в в другие. Хим изменения всегда с опровожд измен-ми физич. Поэтому химия тесно связана с физикой и биологи ей. В соврем жизни, особенно в производств деятель человека химия играет исключ важную роль. Нет почти ни одной отрасли производства, не связанно й с приминен химии. Природа дает нам лишь исходное сырье. Подвергая приро дные материалы хим переработке, получ разнообраз вещ-ва, необходимые для с/х, для изготов пром изделий и для домаш обихода. Для хим переработки при род сырья необход знать общие законы превращ вещ-в, а эти знания дает хими я. Глубокое понимание законов химии и их приме-е позволяют как соверш-тьт ь сущест-ие, так и создавать новые процессы, машины, установки и приборы Химизация народ хоз- вава явл одним из важнейших путей интенсификации его развития Хим реакции широко испол во многих произв-ых процессах Они (процессы окисления, коррозии и др ) протекают при работе установок, машин и прибо ров Получение элект роэнергии, топлива, металлов, различных материалов, продуктов питания не поср-о связано с хим реакциями Напр, в наст время электрическую и хим энергию получают в осн пр еобр хим энергии природ топлива Без понимания этих процессов невозм обесп эффективную рабо ту электростанций и двигателей внутреннего сгорания Велика роль хим процессов и в атомной энергетике, значение которой непрерывно возрастает Испол-е хим реакций в ряде производ п роцессов позволяет резко повышать производ-ть труда и качество продукц ии, получать новые материалы Химизация любой отрасли народ хоз-ва приносит большой экон. эф фект Особенно возро сла роль химии в развитии электротехники, микроэлектроники, радиотехни ки, космич техники, автоматики и вычисл техники Для развития новой техники необх материалы с особыми сво-и, кот нет в природе: сверхчистые, сверхтвердые, сверхпроводя щие, жаростойкие и т п Такие материалы пос тавляет соврем хим пром-ть, поэтому можно понять важность ее изучения дл я инженера любой спец-ти В электротехнической пром-ти, напр, более 80% продукции выпускается с применением полимерных материалов 2. Квантовая теория Планка. Атом-наим ча стица хим элемента, сохран его св-ва. Атом состоит из полож зараж ядра и дв ижущ вокруг ядра электронов. Электрон – элемент микрочастица атома. Исс ледования изучения фотоэффекта атомных спектров привели к выводу что энергия распр и перед поглощ и испуск не непрерывно а дискретно отдельными порциями (квантами) Энергетическая сис тема микрочастицы может принимать опред значения кот явл кратными числу квантов т е энергия матер систем квантируется изменяется скачкообразно Предложение о квантовой энергии было выс казано М Планком и об основанно Эйнштейном В 20-е годы возник новый раздел физики, опис-й движ и взаимод микрочас тиц - это квантовая или волновая механика Создание квантовой механики произошло на пути обобщения представления о корпуск-волновой двойств-ти фотона(световые частицы) на электроны. Корпуск св-ва фотона выраж уравн Планка E = hv (1900), согласно кот фотон неделим и существ в виде дискретного обра зовани ( E – энергия кванта, v -частота изменения, h -пост Планка 6,625 10-34 джс) . Волновые свойства ф отона выраж уравнением C = v ( C - скорость распростр, -длина волны колебания). Из этих уравнений получаем соотноше ние, связывающее корпуск харак-ку фотона E с его волновой харак-ой : E = hc / . Это уравнение выведено исход я из того, что фотону присущи как волновые, так и корпуск сво-ва. Фотон с эне ргией E обладает и некоторой ма ссой m E = mc 2 . Откуда = h / mc . В 1924 де Бройль предположил, что эта двойс-ть присуща не только фотонам, но и электронам. Поэтому электрон дол жен проявлять волнов сво-ва, и для него должно выпол последн уравнение, ко т часто называют уравнением де Бройля. Следов, для электрона = h / mc . Итак, электр онам присуща корпуск-волновая двойс-ть. Корпуск сво-ва электрона – спос обность проявлять свое действие как целого, волновые – в особенностях е го движения, в дифракции и интерфракции электронов. В основе соврем теор ии строения атома лежат положения – 1)теория квантов Планка(1900) 2)корпуск-в олнов сво-ва микрочастиц 3)принцип неопред-ти Гезейнберга (1927) – невозможн о одноврем точно опред координату и скорость движения микрочастицы. Чем точнее измеряют скорость, тем больще неопр-ть в координате и наоборот. По этому вероятно только статист положение микрочаст в пространстве. В кач естве модели сост-я эл-на в атоме в квант механике принято представление об эл облаке. Электрон в атоме не движится по опред траекториям, а может на ходиться в любой части околоядерного пространства, однако, вероятность его нахождения в разл частях прост-ва неодинаково. Эл облако – область п рост-ва, в кот движ-ся эл-н, плотность соответствующих участков кот пропор ц вероятности нахожд там эл-на. Прост-во вокруг ядра, в кот наиболее вероят но прибывание эл-на назыв-ся орбиталью. 3. Хар-ка энергетического состояния электрона. Электрон – элемент микрочастица атома. Орбиталь – простр вок руг ядра, в кот наиболее вероятно прибывание электрона. Характеристика э нергетического состояния электрона в атоме можно определить квантовым и числами n , l , m , ms . N – главное квантовое ч исло, хар-ет энергию электрона на данном энергетическом уровне и размер орбитали. Принимает положит целочисл значения (1- , практически 1-7). С увелич n размер орбитали возрастает, электрон уд аляется от ядра. L – орбитальное квант число. Энерг состояние электронов од ного уровня незначит отлич друг от друга и уровни кроме первого представ л совок-ти энергетич подуровней. L харк-ет энергию электронов в подуровнях и форму орбитали. Принима ет целочисл значения от 1-( n -1) . Число подуровней в уровне равно n . Подуровни обознач s (0), p (1), d (2), f (3)…Ф орма орбитал и M – магнитное квантовое число, харк-ет пространст ориентаци ю орбитали. Принимает значения от – l …0…+ l , всего ( 2 l +1) значений.это число соот вет числу атомных орбиталей в подуровне (числу энергетич состояний элек тронов). S (1) , p (3) , d (5) , f (7). N , m , l хар-ют волновые св-ва элект ронов. Ms – спиновое квантово е число, хар-ет собств вращение электрона вокруг своей оси, названное спи нов. Значения – 1/2, +1/2. Харак-ет корпуск св-ва электронов. Принцип-запрет Паул и – в атоме не может быть двух электронов, имеющих одинаковые значения в сех 4 квант чисел. При одинак значен l , m , n знач ms долж ны различ. На одной орбитали могут наход-ся только 2 электрона с антипарал спинами. 4. Расположение элек тронов в многоэлектронных атомах. Распределение элект ронов в многоэлектронных атомах опред-ся след положениями : 1)принцип Паули, согласно кот в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одина ковыми При одинак зн ачениях m , l , n значения ms должны различ аться. Из этого следует, что каждая атомная орбиталь может быть занята не более чем двумя электронами, спины которых имеют противоположенные зна ки Два таких электро на, находящиеся на одной орбитали и обладающие противопол спинами, назыв аются спаренными. 2)принцип наименьшей энергии, согласно кот орбитали за полн-ся в порядке возрастания их энергии, что опред-ся правилом Кличковс кого. Заполнение электр орбиталей происх от орбиталей с меньшим значени е ( n + l ) к орбиталям с большим значением этой сум мы (1 s ,2 s ,2 p ,3 s ,3 p ,4 s ,3 d ,4 p ). При одинаковых зна чениях этой суммы заполнение орбиталей происходит послед-но в направл в озраст значения n . 3)правило Хунд а – в пределах одного подуровня электроны располагаются так, чтобы сумм арный спин был максимальным – т.е. сначала электроны располаг-ся по одно му в свободных ячейках. Пользуясь принципом Паули подсчитаем какое максимальное число электронов может нахо дится на на различных энергетических уровнях и подуровнях в атоме При n =1 т е на s -подуровне ( l =0 ) магни квант число равно нулю След на s -подуровне имеется всего 1 орбиталь к от принято условно обозначать в виде клетки (квантовая ячейка) Как указывалось выше на каждой атомной орбитали размещается не более двух электронов спины которых противоположно направлены Итак макс число электронов на s -подуровне каждого электр слоя равно 2, 1 s 2. На р-поду ровне имеется три орбитали Всего на р-подуровне может разместиться 6 электронов Подуровень d ( l =2) состоит из 5 орбиталий соответствующих 5 разным значениям m ; здесь максимальное значение электронов равно 10 Наконец на f -подуровне ( l =3) может ра зместится 14 электронов;вообще максимальное число электронов на подуровне с орбитальным ква нтовым числом l равно 2(2 l +1) Максимальное число электронов на каждом энергетическо м уровне равно 2 n ^2 Так в К-слое может находится максимум 2 электрона в L -слое-8электронов в М-слое-18 электронов и т д Наиболее устойчивое состояние электрона в атоме соотве тствует минимальному возможному значению его энергии Любое другое его состояние является возбуждённым неуст ойчивым: из него электрон самопроизвольно переходит в состояние с более низкой энергией 5 Периодический закон Д.И.Мен делеева. К середине 19 века было открыто 63 химических элем ента (вид атомов с одинаковым зарядом ядра). Но никто не мог обосновать пер иодичность свойств. Только в 1869г Д.И. Менделеев сформулировал периодическ ий закон – свойства простых тел, свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элект ронов. Это позволило уточнить атомные массы некоторых элементов, предск азать свойства неоткрытых. Графическое выражение закона – периодич си стема элементов, кот отражает закономерности строения атома из электро нов в виде гориз и вертик рядов (7 периодов, 8 групп). В 1912 Мозли, исследуя частоты рентген излучения, испускаемого элементами при бомбардировке их электрическим пучком, открыл соотношение между длино й рентген излучения и порядковым номером элемента. ( z -порядк номер).Позднее было доказано, что Z отражает заряд ядра атома и он более точно отражает период в свойствах элемента и поэтому современные физические законы свойств элемента и соединений элемента находятся в п ериодической зависимости от заряда ядра атома таким образом, изменение свойств хим элемен тов по мере возраст их атомной массы не соверш непрерывно в одном и том же направлении, а имеет периодич характер. Большое влияние на развитии хими и. Открытие новых элементов, установление валентности и атомных масс нек оторых элементов. И в настоящее время периодической закон остается важн ым прорывом. На соврем этапе развития представлений об атоме атом – сло жное образование, построенное из более мелких структурных единиц. Заряд ядра атома численно равен порядковому номеру элемента. Заряд атомного я дра является той основной величиной, от кот зависят сво-ва элемента и его положение в период системе. Поэтому период закон в настоящее время можно сформ след образом – свойства элементов и образуемых ими простых и сло жных веществ находятся в период зависимости от заряда ядра атомов элеме нтов. 6. Периодическая система эл ементов. В 1869г Д.И. Менделеев сформулировал период закон – свойства простых тел, свойства и формы соединений элементов находятс я в периодич зависимости от величин атомных весов элементов. Современна я формулировка закона – свой-ва элементов и образуемых ими простых и сл ожных веществ находятся в период зависимости от заряда ядра атомов элем ента. Графич выражение закона – период система элементов, кот отражает закономерности строения атома в виде гориз и верт рядов (7 периодов, 8 груп п). Порядковый номер элемента в период системе соответ заряду ядра. Гориз онт ряды элементов, у которых заполняются электронами одинаковое число уровней, Менделеев назвал периодами. Свойства изменяются послед-но. Перв ые 3 периода – малые периоды, 4-6 – большие периоды. В больших периодах не в се сво-ва элементов измен-ся так послед-но, как в малых. Здесь наблюдается еще некоторая периодичность в измен сво-в внутри самих периодов. Номер п ериода показывает число уровней. Элементы, имеющие одинаковое строение внешних (предвнешних) уровней образуют группы, которые делятся на подгру ппы. Сходные свойства. Номер группы указывает максим валентность элемен тов – число валентных электронов, кот может участвовать в образовании х им связей (кроме O , F , Cu , Au , Fe , Co , Ni ). Начина я с 4 периода, каждая группа разбивается на 2 подгруппы – главную и побочн ую. Итак, в период системе сво-ва элементов, их атомная масса, вален-ть, хим х арактер измен в известной последов-ти как в гориз, так и в вертик напр-ях. В зависимости от того на какой подуровень в атом поступа ют электроны, элементы делятся на s , p , d , f элементы, электронные семейства. S и p элементы – заполняются электронами вн ешн уровень, они же валентные электроны. Это элементы главных подгрупп. S – первые 2 каждого периода, p – последние 6 каждого периода. D элементы – на внешн слое 2,1,0 эле ктронов, заполн-ся электронами d подуровень предвнешнего уровня. Валентные электроны – s подуровня внешнего уровня и неспаре нные d предвнеш. Это элементы по бочных подгрупп. F элементы – н а внеш слое 2, на предвнешнем 8,9, заполняется f подуровень третьего снаружи уровня, лантаноиды, актиноиды . 7.Периодиче ское изменение свойств химических элементов. Каждый пе риод начинается с щелочного металла и с увеличением числа электронов на внешнем слое металлич сво-ва ослабевают и усиливаются неметал сво-ва. Ка ждый период заканчивается инертным газом. Сверху вниз метал сво-ва усили ваются, в 7 греппе ослабевают неметал св-ва. Периодическое изменение сво-в элементов объясняется периодическим повторением через опред число кон фигураций внеш уровней. Важными свойствами атомов явл-ся радиус, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. 1)радиусы атом ов не имеют опред границ и за радиус принимается расстояние от ядра до об ласти наиболее удаленной максим электронной плотности. Радиус в период ах слева направо уменьшается, т.е. число электронных слоев одинаково, при тяжение электронов внеш слоев к ядру с увелич заряда ядра увеличивается и оболочка сжимается. В подгруппах сверху вниз радиус увеличивается, т.к. растет число уровней и внеш электроны удал-ся от ядра. 2)энергия ионизации ( J ) – энергия, необходимая для о трыва электронов от невозбужд атома. J хар-ет восстановит способность атома – спос-ть отдавать элект роны. В периоде слева направо J увелич, в подгруппах сверху вниз J уменьш Чем мен ьше J , тем сильнее восстано вит сво-ва (метал). Наим у щелочных металлов, миним у Fr . 3)сродство к электрону (Еср) – энергия, вы деленная при присоедин электронов к нейтрал атому. Характ окисл спос-ть атома – спос-ть присоединять электроны. В периодах слева напрво увелич, в группах сверху вниз уменьш. Чем больше Еср, тем сильнее окисл сво-ва (нем етал). Наиб у О, галогенов, максим у F . Еср и J обычно выраж в эле ктрон вольтах 4)эо ха р-ет спос-ть атома оттягивать на себя электроны, обобществленные преобра зованием хим связи. Всем элементам присуще двойст-ть природы, т.е. восстан овление и окисление, поэтому каждый элемент можно охарак-ть суммой окисл и восст-ых свойств, т е суммой против-ых по значению констант Еср и J . Эо в п ериоде слева направо увел и умень сверху вниз для элементов в подгруппах Чем больше эо, тем си льнее окисл спос-ти элемента. Наим эо у щелочных, максим у F . Наиболее распростр шкала эо Полинга, где эо F =4, эо Li =1. Разности значений эо для пары элементо в позволют увидеть характер образуемой связи. (0 – связь нейтр, 1,8 – связь полярная, 1,8 – связь ионная). 8. Квантово-механическая теория химической связи. При взаимод-ии атомов между ними может возникать хим связь – совокупность сил, дейст-х между атомами или группами атомов с образов анием устойчивой системы – молекулы, сложного иона, кристалла. Чем проч нее хим связь, тем больше энергии нужно затратить для ее разрыва, поэтому энергия разрыва связи служит мерой ее прочности. Она всегда положит. При образов хим связи энергия всегда выдел за счет уменш потенц энергии сист емы взаимод электронов и ядер. Поэтому условием образов хим связи являет ся умен потенц энергии системы взаимод атомов. Природа хим связи электро статическая, основана на взаимод всех ядер и электронов. Крупным шагом в развитии представ о строений молекул явилась теория хим строения, выдви нутая в 1861г Бутлеровым. 1.Атомы в молекулах соед друг с другом в опред после д-ти, измен-е этой посл-ти приводит к образован нового вещ-ва с нов св-ми. 2. Со еди-е атомов происх в соответ с их валентн. 3. Сво-ва вещ-в зависят не только от их состава, но и от порядка соед атомов в мол-ах и хар-ра их взаимн влияни я. Сущ-ет 3 типа хим связи – ковалентная, ионная, металлическая. Ковалентн ая связь осущ-ся за счет обобщения электр плотностей взаимод-их атомов с образованием электр пар. Наиболее распростр метод валентной связи 1)в об разовании связи участв или неспарен электроны у атомов с антипарал спин ами или неподел электр пара одного атома и вакант орбиталь другого 2)связ ь осущ-ся в следствии обобщения электронов и обра-ии общих эл-ых пар путем перекрыв-я электр облаков взаимод атомов, энергия системы понижается 3)с вязь прочнее чем больше перекрыв эл облако. В области перек-я эл плотност ь наиб. 4)связь образ в направл максим перекрытия облаков. Эта теория была разработана в 1927г Гейтлером и Лондоном на основе расчетов изменения поте нц энергии при образовании молекулы водорода из 2 атомов по мере их сближ ения. При сближении 2 атомов водорода между ними действуют силы электрос тат взаимод ядер и электронов. Если спины парал, при сближении атомов сил а отталк увел, энергия системы повыш, связь не образ. Если спины антипарал , при сближ атомов на некот расстоянии начин взаимод электронов одного а тома с ядром другого и наоборот. При равных радиусах сила притяжения рав на силе отталк, энергия системы миним, образуется молекула. При дальнеш с ближении сила оттал между ядрами преобл над силами притяж, молекула расп ад. Параметры связи – энергия связи (при образов молекулы из одинар связ и равна энергии, затраченной на ее разрыв), длина связи ( r – длина между ядрами атомов в молекуле). Чем больше энергия связи и меньше длина связи, тем прочнее связь. 9. Образование ковалентной связи. Водородная связь. Ковалетная связь – связь, кот осущ-ся за счет обобществл эл ектр плотностей взаимодей-их атомов с образование общих для взаимод ато мов электр пар. Сущ-ет 2 механизма образования этой связи. 1)обменный – осу щ-ся, когда в образовании общей пары от каждого атома участвует по 1 электр ону (Н2, Cl 2, HCl ) . 2)донорно-акцептор ный – осущ-ся при наличии неподел пары электронов одного атома (донора) и свободной орбитали др атома (акцептора), образ общая эл пара. Образование иона аммония NH 3+ HCl = NH 4 Cl , NH 3+ H += NH 4+. Образование молекулы NH 3 – азот, имеющий 3 ковалент связи с тремя атома ми Н, по обменному механизму имеет неподел электр пару. Образование иона аммония – эта эл пара взаимод со своб орбиталью иона Н+. Образуется 4ая ко валентная связь. Атом азота – донор, атом водорода – акцептор. Все 4 связ и в ионе аммония равноцепные. Водородная связь возникает между молекула ми или внутри молекулы, если в их состав входит водород и сильно электроо трицат элемент ( O , N , S , F ). Различают межмолекул и внутримолек водородные связи. Межмолек во дород связь образ между мол-ми воды. В полярной молекуле воды общая эл пар а смещена к более эо кислороду. Атом Н приобретает частичноположит заряд , атом О – частичноотрицат. Положит поляр атом Н обладает очень малым раз мером, проникает в электрон оболочку отриц поляр атома О соседней мол-лы. Между мол-ми возник взаимодейст, кот имеет электростатич и частично доно рно-акцептор хар-р. мол-лы объедин в димеры и более сложные ассоциации. Мол екула воды образ 4 водород связи, т.к. имеет 2 атома Н и 2 неподел электр пары О . Наличием водород связи объясн аномальновысок темп кипения и плавления воды и льда по сравнению с аналогами H 2 S , H 2 Se , H 2 Te . Понижение плотности воды при замерзани и (1-0,92). Наибольшая теплота испарения, что обуславл максим теплоемкость. Во да медленно нагрев летом и медлен охлажд зимой. Внутримолек водород связ ь возникает внутри одной молекулы между двумя функциональными группам и, в одной из кот наход Н. Водород связь играет важную роль при образов вод н и неводн раст-ов в процессе диссоциации, гидролиза, ассоциации HCl , NH 3 , в построении сложных структур белков. 10. Свойства ковалентной связи. Ковален тная связь – связь, кот осущ-ся за счет обобществл электр плотностей вза имодей-их атомов с образование общих для взаимод атомов электр пар. Она и меет следующие свойства 1)поляризуемость – способность неполяр связи с тановится полярной, а полярной еще более полярной под действием внешнег о электр поля или другой полярной молекулы за счет возникновения индуци рованного (наведенного) диполя, кот исчезает при снятии поля. Полярные мо лекулы, воздействуя на неполярные, превращают их в полярные – индукцион ное взаимодейст. При сближении происходит их взаимная поляризация и при тяжение, образется диполь- дипольное взаимодействие. 2)насыщаемость связ и – сво-во атомов образовывать строго опред число ковалент связей, что о бусловлено участием в хим связи неспарен валентных эл-ов, число кот огра ничено. Насыщаемость возраст при возбужд атома и за счет донорно-акцепт взаимод-я, обуславл опред состав молекулы. 3)направленность – обусловле на различной формой s,p,d,f орбитал ей. Максим перекрывание возможно только при опред пространств ориентац ии. Зависит от направл перекрывания. и П. связь образуется при перекрыв атомных орбиталей вдоль линии, соединяющ ей ядра взаимодействующих атомов. П связь образуется при перек-ии атомны х орбиталей по обе стороны от линии симметрии, менее прочная чем связь. 11. Неполярная, полярная ковалентные связи. Диполь, дипол ьный момент. Поляризация молекул. Ионная связь. Неполяр ная ковалентная связь – между одинаковыми атомами или атомами разных э лементов с одинаковой эо ; общая эле ктр пара в равной мере принадлежит обоим атомам. Полярная ковалетная свя зь – между атомами элементов с различной эо ; общая эл пара смещается в сторону более эо элемента HCl , H 2 S , H 2 O . На пример, в молекуле HCl об щее эл облако смещено в сторону более эо Cl . В результате у атома Cl возникает эффективный отриц заряд, у атома Н эффективный полож за ряд. Возникает диполь- эонейтральная система с двумя одинаковыми по вели чине полож и отриц зарядами. Хотя суммарный заряд диполя равен 0, в окруж е го прост-ве образ электрич поле, напряженность кот пропорциональна дипо льному моменту молекулы = ql , q -зарад электрона, l -расстояние между центрами полож и о триц зарядов в молекуле. Дипольный момент – колич-ая мера полярности св язи. П оляризуемость – способность неполяр связи стано вится полярной, а полярной еще более полярной под действием внешнего эле ктр поля или другой полярной молекулы за счет возникновения индуцирова нного (наведенного) диполя, кот исчезает при снятии поля. Полярные молеку лы, воздействуя на неполярные, превращают их в полярные – индукционное взаимодейст. При сближении происходит их взаимная поляризация и притяж ение, образуется диполь - дипольное взаимодействие. Ионная связь между а томами, сильно различ-ся по эо. Связь осущ-ся в результате возникновения э лектростатич взаимод противопол заряженных ионов. Образ ионная криста л решетка, в кот каждый ион окружен опред числом ионов др заряда ( NaCl , NaF ). Ионная связь в отличие от ковалентной хар-ся 1)ненаправл-ю, т. к. сферич поле вокруг ионов во всех направлениях равноценно 2)ненасыщ-ю, т. к. взаимод-е двух противопол заряжен ионов не компенсир силовые поля и он и способны притягивать и другие ионы. 12. Гибридизация атомных орбиталей. Формы молекул. В образовании хим связей принимают участие s , p , d электроны, энергия кот различна и неодинаково пространственное расположение орбиталей. О днако связи с их участием равноценны и симметричны, что объясняется теор ией гибридизации. Гибридизация – смешение орбиталей по форме и энергии . При этом образуются гибридные орбитали, имеющие форму более вытянутую в одну сторону от ядра, поэтому связи с их участием более прочные. Число ги бридных орбиталей равно числу атомов, участ-их в гибридизации. Тип гибри дизации определяется типом и количествм участвующих в гибридизации ор биталей. 1) s1p1 гибридизация ( BeCl,MgCl2,ZnCl2 ). В хим связь вступает атом, у ко т на внешней оболочке 1 s и 1 p электроны. О бразуется 2 гибридные орбитали, расположенные под углом 180, формы молекулы линейная. 2) s 1 p 2 ( AlCl 3, BCl 3) – в хим связь вступ атом, у кот на внеш обо лочке 1 s и 2 p электрон а. Образуется 3 гибрид орбитали, расположенные под углом 120, плоский треуго льник. 3) s 1 p 3 ( CH 4) – в хим связь всту пает атом, у кот на внеш оболочке 1 s и 3 p электрона. Образуется 4 гибрид орбитали, расположенные под углом 109 и28, форма молекулы тетраидр. 13.Энергетические эф фекты химических реакций. Внутренняя энергия. Энтальпия. Закон Гесса следствие из него Термохимические уравнения Происходящие в ходе хим реакций изменения состава и структуры вещ-в сопровождается выделением или поглощением энергии. Обычно в виде т еплоты. Выделение теплоты при взамод различных вещ-в заставляет признат ь, что эти вещ-ва ее до реакции с крытой форме обладали опред энергией. Так ая форма энергии, скрытая в вещ-ах и освобожд-ся при хим и при некот физич п роцессах называется внутр энергией. Она включает в себя энергию движени я и взаимод молекул, атомов, ядер, электронов, внутриядерную и др виды энер гии, кроме кинет и потенц. Энтальпия – внутр энергия системы, характериз ует энергет состояние вещ-ва. Тепловым эффектом хим реакции называется к ол-во теплоты выделе нное или поглощённое в рез-те хим взаимод Тепл эффект реакции протекающей при постоянном давлении отражает изменение энтальпии системы Н Реакции протек с выдел теплоты называются экзотерм энергосод-ие системы сниж-ся и измение энтропии отрицательно ; с п оглощ – эндотерм, энергосодерж увелич, полож. Ура-я реакций в кот указываются числовые зна чения тепловых эффектов и агригат состояния называются термохимическими Д ля возможности сра внения тепловых эффектов их относят к стандартным условиям t =298 k , p =1 атм. Термохим расчеты основаны на законе Гесса и следствиях из нег о. Закон Гесса : тепловой эффект хим реакций протекающи х при пост объёме и давлении зависит только от природы и состояния исходных веществ и проду ктов реакции и не зависит от пути совершения процесса, числа и хар-ра пром ежут стадий. На пример, CO 2 можно получить двумя способами 1)сжигать С при полном дос тупе воздуха в 1 стадию 2)неполное сжигание в 2 стадии. Оба имеют одинаковые начал и конеч состояния. Закон позволяет вычислить тепловой эффект реак ции, кот измерить трудно или невозможно. В термохимических расчётах прим еняют следствие из закона Гесса: 1)тепловой эффект хим реакции (изменение энтальпии) Н 0 равен сумме стандартных энтальпий образова ния продуктов реакции ( Н 0 ОБР ПРОД ) за вычетом суммы энтальпий образования исходных вещес тв ( Н 0 ОБР ИСХ ) с учётом стехиометрических коэффициентов Н 0 = Н 0 О П - Н 0 О И . 2)тепловой эффект хим реакции (изменение энтальпии) Н 0 равен сумме стандартных энтальпий сгорания исходн вещ-в пр одуктов реакции ( Н 0 СГОР ИСХОД ) за вычетом суммы энтальпий сгорания продуктов реакции ( Н 0 СГОР ПРОД ) Н 0 = Н 0 С И - Н 0 С П . 14. Энтропия. Стандартные энтропии. Энергия Гиббса. Напра вление реакции Энтропия – (Дж/мольК) колич мера беспорядка в системе, от ражает движение частиц вещ-ва. Возрастает при нагревании, испарении, пла влении (беспорядок увеличивается) и уменьшается при охлаждении, конденс ации, кристаллизации.энтропия растет при переходе их жидкого в газообра зное, из кристал в аморфное состояние. В хим реакциях, если объем продукто в реакции больше, чем исходных вещ-в, то энтропия астет, если меньше, то уме ньш. Изменение энтропии в системе в рез-те реакций равно сумме стандартн ых S продуктов реакции за вычит ом суммы стандартных S исходны х вещ-в. S 0 = S 0 ПРО Д - S 0 ИСХ В хим процессах одновременно изменяются и энергия системы и её энтропия Суммарный эффект влияния э тих факторов на процессы протекающие при постоянной температуре и давлении отражается изменением изобар но-изотермического потенциала G(энергия Гиббса) и выражается уравнением G= Н-Т S Здесь G(изобарно-изот ермический потенциал)-термодинамическая функция; Н - отражает тенденцию к образованию связе й и укрупнению частиц; Т S-отражает тенденцию к более беспорядочному расположению частиц к распаду веществ на более простые частицы Если G<0 реакция может протекать са мопроизвольно в прямом направлении Если G>0 то реакция са мопроизвольно в прямом направлении протекать не может Если G=0 то система находится в состоянии равновесия направление протекания хим реакций опред совместн действием 2 факторов 1)стремлением системы к переходу сос тояния с наим внутр энергией-наим энтальпией 20стремлением к достижению наиб вероятного состояния перехода из более упоряд в менее упоряд – с н аиб энтропией. 15. Химические реакции в гомогенных и гетерогенных сист емах. Скоость химической реакции. Хим реакции протекают с различ скоростями. Необходимо различать реакции в гомогенной и гетеро генной системах. Система – вещ-во или совок-ть вещ-в мысленно или физичес ки обособл от окр среды. Фаза – часть системы, отдел от других частей пове рхностью раздела. Гомогенная система – состоит из 1 фазы, отсутс пов-ть ра здела (жидк вода, воздух). Гетероген система – неск фаз, разгран-х повер-ю р аздела (лед в воде). Гомогенные реакции идут равномерно во всем объеме сис темы, гетерогенные реакции идут только на пов-ти раздела фаз. Скорость ре акции опред измен концен вещ-ва, вступ в реакцию или образ-ся в рез-те реак ции а един времени в един объема. Скорость гомог реакции – кол-во вещ-ва, в ступающего в реакцию или образ-ся при реакции за един времени в един объе ма системы. Скорость гетерог реакции – кол-во вещ-ва, вступ-го в реак или о браз-ся при реакции за един времени на един площади поверхности фазы. Раз личают истин и сред скорость. Факторы, влияющие на скорость реакции 1) прир ода реагир вещ-в – мгновенно или тысячелетиями, чем больше энергия связ и в молекуле, тем она менее реакционноспос-на. 2)концентрация реагентов – чем больше конц-я реаг вещ-в, тем больше число столк-ий активиров молекул в един объема и больше скорость реакции. 3)давление – если в реакции участв газообраз вещ-ва. При увелич давления уменш объем, занимаемоый системой, увелич концентр реаг вещ-в и соответ увелич скорость реакции. 4)температу ра – при повышении темп на каждые 10 град, скорость реакции увелич в 2-4 раза. С повыш темпер увелич энергия частиц, значит растет число актив молекул и резко повыш скорость реакции. 5) катализаторы 6)площадь поверхности разд ела фаз 7)степень раздроблености реаг ве-в (гетер) 16 Зависимость скорости химической реакции от концентрации. Закон действ ующих масс Конста нта скорости реакции Скорость химической реакции определяется количеством вещества, вступившего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени в единице объема системы (для гомогенной реакции) или на единице площади поверхности раздела (для гетерогенной реакции). Скорость реакци и зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, давления (для газов), присутствие в системе катализаторов, площади повер хности раздела фаз и степени дисперсности реагирующих веществ для гете рогенных реакций за висимость от концентрации. Чем больше конц-я реагир вещ-в, тем больше числ о столкновений активных молекул в един объема и больше скорость реакции . Концентрация опр-ся законом действующих масс: при постоянной температу ре скорость хим реакции прямопропорц произведению концентраций реаг в еществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в ура внении реакции Для г омогенной реакции mA + nB = q Д математическое выражение закона действующих масс имеет вид = k с m A c n B , где -скорость реакции; c A c B -текущие концентрации реагирующих вещ еств; m n -стехиометрические коэффи циенты в уравнении реакции; k -ко нстанта скорости реакции Константа скорости k чис ленно равна скорости химической реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных I моль/л, и завис ит от природы реагирующих веществ и температуры, но не зависит от концен трации Значения k для различных реакций при одной и той же температуре позволяют дать сравнительную характеристику способ ности исходных веществ к взаимодействию при этой температуре Для гетерогенной реакции в выражение скорости включены только концентрации газов. 17. Влияние температуры на скорость химической реакции. Температурный коэффициент Энергия активации. Скорость химической реакц ии определяется количеством вещества, вступившего в реакцию или образу ющегося в результате реакции в единицу времени в единице объема системы (для гомогенной реакции) или на единице площади поверхности раздела (для гетерогенной реакции). Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, давления (для газов), присутствие в системе катализаторов, площади поверхности раздела фаз и степени диспе рсности реагирующих веществ для гетерогенных реакций Влияние температуры на скорость реа кции опред-ся правилом Вант-Гоффа. При повышении темп-ры на каждые 10 граду сов увелич скорость реакции в 2-4 раза. Vt 2= vt 1 в степени ( ta - t 1)/10 , где -температ коэф-т (число, показывающее, во сколько раз возр астает скорость данной реакции при повышении температуры системы на 10 г радусов) Температур ный коэффициент различных реакций различен При обычных температурах его значение для больш инства реакций лежит в пределах от 2 до 4 Темпер коэффициент скорости реакции зависит от эне ргии активации реакции: большему значению энергии активации соответст вует большее значение температурного коэффициента Избыточная энергия, которой должны о бладать молекулы для того, чтобы их столкновение могло привести к образо ванию нового вещества, называется энергией активации данной реакции Энергию активации в ыражают в кДж/моль Эн ергия активации различных реакций различна Ее величина является тем фактором, посредством к оторого сказывается влияние природы реагирующих веществ на скорость р еакции Для некоторы х реакций энергия активации мала, для других, наоборот, велика Если энергия активации очень м ала (меньше 40 кДж/моль), то это означает, что значительная часть столкновен ий между частицами реагирующих веществ приводит к реакции Скорость такой реакции велика Напротив, если энерг ия активации реакции очень велика (больше 120 кДж/моль), то это означает, что лишь очень малая часть столкновений взаимодействующих частиц приводит к протеканию химической реакции Скорость подобной реакции очень мала Наконец, если энергия активации реакции не очень мала и не очень велика (40-120 кДж/моль), то такая реакция будет протекать не очень быстро и не очень медленно Скорость такой реакции можно измерить Реакции, требующие для своего протек ания заметной энергии активации, начинаются с разрыва или с ослабления с вязей между атомами в молекулах исходных веществ При этом вещества переходят в неустойчиво е промежуточное состояние, характеризующееся большим запасом энергии Это состояние называ ется активированным комплексом Именно для его образования и необходима энергия активации Неустойчивый активи рованный комплекс существует очень короткое время Он распадается с образованием проду ктов реакции; при этом энергия выделяется Активированный комплекс возникает в качестве п ромежуточного состояния в ходе как прямой, так и обратной реакции Энергетически он отличает ся от исходных веществ на величину энергии активации прямой реакции, а о т конечных- на энергию активации обратной реакции 18. Влияние катализаторов на скорость реакции. Теория го могенного и гетерогенного катализа Один из самых распространенных ме тодов ускорения реакции является катализ – явление измения скорости р еакции под воздействием катализатором Катализаторами называют вещества, кот участвуя в пр оцессе, изменяют скорость реакции, но сами при этом не расходуются. ( Fe , Co , Ni , Cr 2 O 3) . В зависимости от определенного со става реагирующих веществ и катализ различают гомогенный и гетерогенн ый В случае гомогенн ого катализа катализатор и реагирующие вещества образуют одну фазу (газ или раствор) В случае гетерогенного катализа катализатор находится в системе в виде самосто ятельной фазы механ изм гомог катализа объяс теория промежут соединений – в присутствии ка тализатора процесс разбивается на стадии. Пусть реакция А+В=А В=АВ идет медленно в силу высокой энергии активации Найдется третье вещество К-кат ализатор, который легко реагирует с веществом А (в силу другой природы ре агирующих веществ, следовательно другой энергии активации) А+К=А К=АК Соед инение АК в силу другой природы вещества легко реагирует с веществом В о бразуется продукт реакции и катализатор АК+В=АК В=АВ+К А+В+К=АВ+К. Увеличени е скорость реакции связано с уменьшением энергии активации по сравнени ю с некаталит реакцией. При гетероген катализе процессы протекают на пов -ти катализатора, на его активных центрах. Пов-ть кат-ра должна быть максим развитой или иметь пористую структуру. Механизм гетероген катализа объ ясн теория активной адсорбции. В рез-те адсорбции (поглощения) на активны х центрах кат-ра увелич конц вещ-в, молекулы дифформ-ся, связи в них ослабл- ся и разруш-ся, образ-ся атомы, радикалы высокой реакционной способности. Возможно образование промеж-ых соед-ий – мультиплетов между кат-ом и од ним из реагир вещ-в. различные кат-ры снижают энергию активации неодинак ово и для каждой реакции кат-ор подбирают экспериментально. Для повышени я активности кат-ра в его состав вводят промоторы. Катализ играет важную роль в промышленности, считается что 70% химического производства исполь зует катализаторы Ц еликом построен на катализе процесс получения основных продуктов хими и: аммиака, серной и азотной кислоты Большинство биологических реакций - это применение гом огенного катализа К атализаторами служат простые или сложные белки В слюне человека- птиалин (крахмал=сахар); в же лудке - пепсин (белки расщепляются) 19. Обратимые и необратимые процессы. Химическое равнов есие константа ра вновесия смещени е равновесия Прин цип Ле Шателье все химические реакции можно разбить на 2 типа – обратим ые и необратимые. Необратимые – реакции, протекающие только в одном нап равлении и до конца. Обратимые – реакции, кот протекают одновременно в д вух напрвлениях и не идут до конца. При протекании обратной реакции конц- ии исходных вещ-в уменш, а продуктов реакции увелич. При этом уменьш скоро сть прямой и увелич скорость обратной реакций. Сост-ие системы, при кот ск орость прям и обратной реакции равны - хим равновесие При хим равнов прям и обрат реакции н е прекращ, поэтому равновесие явл подвижным (динамическим), а установ-ся к онцентрации компонентов системы - равновесными; они остаются постоянны ми до нарушения состояния хим равновесия Сост хим равновесия харак-ся константой хим рав новесия Для гомоген системы mA + nB = qD Скорость прямой и обратной реакции согласно закона действия масс равна 1 = k 1 с m A c n B 2 = k 2 c q D С наступлением равновесия 1 = 2 тогд а k 1 с m A c n B = k 2 c q D Перег рупировав члены равенства получим k 1 / k 2 = c q D /с m A c n B =К Отношение констант скорост ей прямой и обратной реакций называется константой химического равнов есия К, которая равна отношению произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных ве ществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам Значение конст анты равновесия зависит от природы реагирующих веществ и температуры, н о не зависит от концентрации веществ , хар-ет глубину превращ-я исходных вещ-в в продукты реакции до наступления момента равн овесия. В гетерогенной системе учит-ся только газы. Хим р авнов любой системы устанав при опред значениях параметров, которые его характеризуют: концентрации реагирующих веществ, температуры, давлени я (для газов) При изменении любого из этих параметров скорости прямой и обратной реак ций изменяются неодинаково, и химическое равновесие нарушается, вследс твии чего меняются концентрации компонентов системы В результате преимущ ественного протекания реакции в одном из возможных направлений со врем енем в системе устанавливается другое состояние равновесия, которое ха рактеризуется новыми равновесными концентрациями Переход системы из од ного равновесного состояния в другое называется смещением химического равновесия Направление смещения химического равновесия определяется принципом Л е Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воз действие, то равновесие сместится в том направлении, которое ослабляет э ффект внешнего воздействия Рассмотрим влияние каждого из трех параметров на смеще ние химического равновесия 1) Если внешнее воздействие на систему проявляется в умен ьшении концентрации одного из веществ, участвующих в реакции, равновеси е смещается в сторону его образования (увеличения концентрации) Повышение концент рации одного из веществ смещается равновесие в сторону его расхода (умен ьшения концентрации) Так, увеличение концентрации исходных веществ смещает равнов есие в сторону образования продуктов реакции, увеличение концентрации продуктов реакции смещает равновесие в сторону образования исходных в еществ 2) Вли яние температуры на смещение равновесия определяется знаком и величин ой энтальпии реакции Н: чем больше отличается Н от нуля, тем значительнее смещение равновесия при одном и том же изменении температуры При повышении температуры равновесие смещ ается в направлении протекания эндотермической реакции При понижении темпер атуры равновесие смещается в направлении протекания экзотермической р еакции 3) Изм енение давления оказывает влияние на равновесие в том случае, если в реа кции участвует хотя бы одно газообразное вещество и число молей исходны х газообразных веществ и газообразных продуктов реакции не одинаково При увеличе нии давления равновесие смещается в сторону образования веществ с мень шим объемом (меньшим числом молей газов) При понижении давления равновесие смещает ся в сторону образования веществ с большим объемом (большим числом молей газов) Если протекание реакции не сопровождается изменением объема, то изменение д авления не влияет на состояние равновесия 4)катализатор не влияет на смеще ние равновесия. Одинаково ускоряет прямую и обратную реакции и позволяе т достигать в более короткий срок. 20. Дисперсные системы, их классификация. Суспензии, эмул ьсии. Дисперсные системы – системы, в кот частицы одног о мелко раздробленного вещ-ва (дисперсной фазы) равномерно распределены между частями другого вещ-ва (дисперсной среды). По агрегатному состояни ю фазы и среды различают следующие системы : ГГ-(возд ух), ГЖпена(пеногазиров вода), ГТтвпена(пенопласт ,пемза,ш лак ), ТТтвзоль(сплавы, горные породы), ТГаэрозь, ТЖсус пензии, золь, гель (извест раст- р ы, краски, пасты), ЖГаэр озоль (туман, облако) Жжэмельсия(молоко,нефть),Жттвэмельсия(вода в сливочном масле, влажный гр унт). В зав-ти от размеров частиц дисперсные фазы различают грубодисперс ные системы – взвеси (более 100нм – почвы, эмульсии, порошки, пены) ; тонкодисперсные системы – коллоидные (1-100 нм – золь, гель кремн кислоты, р-р желатина, р-р серы) ; молекулярно и ионно - дисперсные – истинные растворы (менее 1 нм – р-ры H 2 SO 4, NaOH , CuSO 4) . 21.Растворы. Гидратна я теория растворов Д И Менделее ва сольваты и гид раты Тепловые явл ения при растворении Раствор – гомогенная однофазная систем перемен ного состава, состоящая из двух или более компонентов. Раствор состоит и з растворителя и растворенного вещества.раствор вещ-во распределяется между молекулами растворителя в виде молекул или ионов. Растворы могут б ыть жидкими – морская вода, твердыми – сплавы, газообразными – воздух. Процесс растворения – физико-химический процесс, сопров выделением ил и поглощением тепла, а иногда и изменением объема. Химическую теорию растворов создал Менделеев Менделеев считал, что эти явле ния указывают на хим взаимод между растворяющимся веществом и раствори телем, этот процесс называется сольватацией, а полученные вещества-соль ваты С водой процесс называется – гидротацией, а получившиеся вещества- гидраты проиллюстрируем это на пример е растворения NaCl в воде. Между ио нами натрия и хлора в кристалле существует ионная связь При погружении кристалла NaCl в воду ионы поверзн слоя взаимод с поляр ными молекулами воды – диполями. Возникает иондипольное взаимодейств ие, которое сильнее чем ионная связь и разрывает связи в кристалле. Гидра тированные ионы отрываются от кристалла, полностью окруж-ся диполями во ды. Постепенно весь кристалл распадается на отдельные гидратные ионы, об разую с водой гомогенную систему – истинный раствор. Число молекул воды , связанных с ионами раствор вещ-ва, зависит от его природы и размеров. Гид ротир ионы и молекулы иногда настолько прочны, что при выделение раствор вещества из растворителя (выпариванием) выпадают кристаллы содержащие молекулы воды, эти вещества называют кристаллогидраты при растворении происходит 1)разруш ение хим и межмолек связей в растворителях – эндотермич процесс 2)образ ование сольватов сопровожд выделением энергии – экзотерм процесс 3)рас пределение сольватов в растворителе, связанное с диффузией – эндотерм ич процесс – эндотермич процесс. Суммарный тепловой эффект процесс H может быть 0. При растворении газов и большенств а жидкостей энергия, затраченная на разрыв межмолек связей невелика и пр оцесс растворения экзотермический. При раствор уксусной кислоты тепло та поглощается, т.к. между молекулами сущ-ет водородная связь. При раствор тв вещ-в с прочной кристал структурой разрушение решетки требует значит ельной затраты энергии и процесс эндотермический ( NaNO 3, NH 4 NO 3) , но теплота выделяется при растворении ( NaOH , KOH ) . 22. Растворимость газов жидкостей, кристаллов в жидкостях Влияние температуры давления природы компонентов на раст воримость Растворимость – способность вещ-ва растворяться в том или ино м растворителе. Растворимость – процесс обратимый. В зависимости от усл овий происходит процесс растворения или веделения из раствора раствор вещ-ва (кристаллизация). Растворение кристалла в жидкости. Когда вносят к ристалл в жидкость от его поверх-ти отрыв-ся отдел молекулы, кот благодар я диффузии распред по всему объему растворителя. Отделение молекул от по верхности тв тела выз-ся их собствен колебат движением и притяжением со стороны молекул раств-ля. Но одновременно происходит и обратный процесс – кристаллизация. Наступает такой момент, когда скорость растворения р авна скорости кристаллизации. Тогда устанав-ся динамич равновесие. Мера растворимости тв вещ-ва в жидкости – это концентрация насыщ раствора пр и данной темп-ре. Насыщ р-р находится в равновесии с твердой фазой раствор вещ-ва и содержит максим возможное при данных условиях кол-во этого вещ-в а. Неначыщенный раствор содержит меньше раств вещ-ва чем насыщ. Перенасы щ раствор содержит больше раств вещ-ва, чем насыщ раствор. Получают медле нным охлаждением насыщ раствора при более высокой температуре. Неустой чивы и при встряхивании идет кристаллизация и ведеение из раствора избы тка раств вещ-ва. Раствор большинства твердых тел сопров поглощением теп лоты. При раствор тв тел в жидкостях объем системы обычно изменяется нез начительно Жидкост и также могут растворяться в жидкостях Некоторые из них неограниченно растворимы одна в др угой, т е смешиваются друг с другом в лю бых пропорциях Раст ворение газов в воде представляет собой экзотермический процесс Однако растворение газ ов в органических жидкостях нередко сопровождается поглощением теплот ы. Растворимость зависит от природы компонентов, температуры и давления . 1)природа – наиб раст-ть достигается, когда раств вещ-во имеет с раствор-е м подобное строение молекулю хорошо растворимы в воде спирт, NaOH , KOH , NH 3 , малорастворимы гипс, N 2, O 2 . 2)температура – с повышением температуры чаще всего раств-ть тв и жидких вещ-в увеличивается (если процесс эндотермический), газообразных уменьшается, т. к. экзотермич. Раств-ть тв вещ-в с повышением тем-ры мен-ся ра злично. 3) давление – с ростом давления раст-ть газов в жидкостях увелич-с я, т.к. уменш объем. Закон Генри – при пост давлении раст-ть газа пропорц да влению над раствором. S = kp . Изменение давления не влияет на р аств-ть жидкостей, тв вещ-в, т.к. при раств-ти не происходит заметного измен ения объема. 23. Способы выражения концентрации растворов. Состав раствора может выражаться разными способами – как с по мощью безразмерных единиц (долей или процентов), так и через размерные ве личины – концентрации. 1)массовая доля – отношение массы растворенного вещ-ва к массее раствора ; процентна я концентрация – показывает число гр раств вещ-ва в 100 гр раствора. 2)молярн ая доля – отношение кол-ва раствор вещ-ва (или растворителя) к сумме колич еств всех вещ-в, составляющих раствор. 3)молярная концентрация или молярн ость – отношение кол-ва раствор вещ-ва к объему раствора (См или М, моль/л), показывает число молей раствор вещ-ва в единице раствора. 4)моляльная кон центрация или моляльность – отношение кол-ва раствор вещ-ва к массе рас творителя ( m , моль/кг), не измен пр и изменении температуры. 5)эквивалентная или нормальная концентрация – отношение числа эквивалентов раствор вещ-ва к объему раствора (Сн или н м оль/л). объемы растворов реаг вещ-в обратно пропорциональны их нормально стям. 24. Растворы элэктролитов. Теория электролитической ди ссоциации Все растворы делятся на электролиты и неэлектролиты. Электрол иты – вещ-ва, водные растворы и расплавы кот проводят эл ток. К ним относя тся почти все соли, кислоты, основания – вещ-ва с ионной или сильно полярн ой ковалентной связью. Э лектролитич д иссоциация – процесс распада молекул электролита на ионы под действие м молекул растворителя. Сущ-ет теория э/д для водных раст-ов слабых электр олитов, кот была сформулирована Арениусом в 1887г. Положения : 1)электролиты в растворе распадаются (диссоц иируют) на полож (катионы) и отриц (анионы) заряженные ионы, 2)ионы обладают д ругим запасом энергии чем молекулы и имеют др сво-ва, 3)ионы в раст-ре наход- ся в хаотич движении, под действием эл поля полож ионы движ к катоду, а отр иц к аноду, 4)диссоциация – обрат процесс, одноврем с ним идет соединение ионов в молекулы (молеризация). Механизм э/д При раствор вещ-ва диполи воды концентрируются около (+) и (-) ионов вещ-ва возникает иондипольное взаимодействие, ионы отрываются от крист алла и в гидратированном виде переходят в раствор, идет диссоциация. Про цесс диссоциации полярных молекул осущ-ся с переходом полярной структу ры в ионную и послед-им образованием гидратированных ионов. Кислоты – эл-ты, при дис-ии кот в качестве катионо в образ-ся только ионы Н+. Бескислородные и кислородсодержашие. Многоосн овные могут дис-ть ступенчато. Н+обуслав кислую среду. О снования – эл-ты, при дис-ии кот в кач-ве анионов образ-ся только гидроксид-ионы ОН-. Обуславл щелочную среду, изменение окраски ин дикаторов и мыльность наощупь. Может проходить ступенчатая дис-ия. Соли - средние, кислые, основные, двойные. Ам фотерные электролиты – соединения двойст-ого хар-ра. В кислой среде про явл сво-ва основания и диссо-т с отщеплением ОН-. В щелочной среде проявл с во-ва кислот и дис-ют с отщепл катионов Н+. Амфотерность объясн малым разли чием прочности связей R - O и O Н. 25. Сильные и слабые электролиты. Степень константа диссоциации слаб ых электролитов З акон разбавления Оствальда Э лектролитич диссоциация – процесс рас пада молекул электролита на ионы под действием молекул растворителя. Но лишь часть электролита диссоциирует в растворе на ионы. Сущ-ет понятие с тепени дис-ии . - отношение числа молеку л распавшихся в данн ом растворе на ионы к общему числу молекул в растворе выражается в долях единиц или процентах. Если =1 – полная диссоц-я, сильный эле ктролит, если =0 – нет дис-ии, неэлектролит. повыш с ростом температуры и разбавлением раствора. По степени ди- ии растворы делятся на сильные и слабые электролиты. Сильные эл-ты – пра ктически полностью дис-ют на ионы. К ним относятся неорганич кислоты HCl , HBr , H 2 SO 4, HMnO 4 , основания щелочных и щелочнозем м еталлов, почти все соли. Вследствии полной дис-ии сильных эл-ов конц-я ионо в в растворе высокая и возникает притяжение между ионами. Каждый ион окр- ся слоем противоположнозаряж ионов в виде ионного облака – ионной атмо сферы, что уменьшает подвижность ионов. Эл-ты прояв себя как будто их конц- я меньше действительной. В рез-те при опред меньше 100% и называется кажущейся степенью диссоц иации. экспер 30% - сильный эл-т (табличное зн ачение). Для учета суммарных влияний межионных и межмолекулярных взаимо д-ий в растворе сильного эл-та используют понятие, называемое активность ю a = Cf . A – реальная конц-я ионов, C - истинная конц-я, f - эффект активности, кот учитывает все виды взаимод-я част ей в растворе. Опред-ся опытным путем, f 1 . Слаб электролиты незначит дис-ют на ионы, 3%. К слабы м электролитам относится большинство органических кислот а из важнейших неорганических соединений к ним принадлежат Н 2 СО 3 Н 2 S НС Н 2 S i О 3 и Н 4 ОН, основания нещелочных и нещелочноземельных м еталло Mg ( OH )2, Cu ( OH )2, Al ( OH )3 , соли HgCl 2, CoCl 2 , вода. Слабые электролиты хар-ся константой диссоциации, кот равна константе равновесия, установившегося в рез-те дис-ии слабого эле ктролита. НС =Н + +С - Кр= Н + С - / НС =Кд. Кд зависит от температуры и природы эл-та и не зависит от к онц-ии. С повышением темп-ры Кд понижается. Многоосновные слабые кислоты и многокислотные основания дис-ют ступенчато. Причем Кд по каждой послед ней ступени на несколько порядков ниже, чем по предыдущей. Между и Кд сущ-ет зависимость, кот носит название закона разбавления Оствальда. Примем исход молярную кон ц-ю за С а степень дис социации в данном растворе за . Тогда концентрация каждого из ионов будет С а концентрация недиссоциированных молекул С(1- ) Тогда уравнение константы диссоциации принимает вид: К=(С ) 2 /С(1- ) или К=С 2 /(1- ) Оно даёт возможность вычислять степ ень диссоциации при различных концентрациях электролита если известна его константа ди ссоциации Пользуяс ь этим уравнением мо жно также вычислить константу диссоциации электролита зная его степень диссоциации при той или иной концентрации для очень слабых эл-ов гораздо меньше 1. След-но ее значением можно пренебречь. Кд=( C ) 2 . Степень диссо циации увелич с разбавлением раствора, пониж конц-ии и увелич Кд. 26. Реакции обмена в растворах электролитов и условия их протекания. Электролиты – вещ-ва, водные растворы и рас плавы кот проводят эл ток. К ним относятся почти все соли, кислоты, основан ия – вещ-ва с ионной или сильно полярной ковалентной связью. В растворах электролитов могут протекать реакции обмена. Это реакции, вызванные вза имодействием между ионами растворенных вещ-в. протекают с высокими скор остями, т.к. реагенты находятся в антивирусном состоянии. Обязательным у словием протекания реакции ионного обмена является смещение химическо го равновесия в сторону образования малорастворимых веществ (осадков), г азов, слабых электролитов. При составлении ионно-молекулярных уравнени й сильные эл-ты зап-ся в виде ионов, слабые – осадки, газы – в виде молекул. Для составления этих уравнений надо знать какие соли растворимы в воде и какие практически нерастворимы. 27. Ионное произведение воды Водородный показатель рН-среды. чистая во да очень плохо проводит эл ток, т.е. вода – слабый электролит, незначитель но дис-ет на ионы. Кд= Н + ОН - / Н 2 О =1,8*10 -16 (при 22 градусах). Кд воды очень мала, т.к. доля молекул, участвующих в дис-ии очень маленькая, поэтому конц-я недис-их молекул воды практическ и равна молярной концентрации молекул в жидкой воде (1000/18=55,5 моль/л). Для воды и разбавленных водных растворов при неизменной температуре произведен ие концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоян ная Эта постоянная в еличина называется ионным произведением воды Численное значение её нетрудно получить подставив в последнее у равнение концентрации ионов водорода и гидроксид - ионов В чистой воде при 2 2 0 С Н + * ОН - =Кд* C =1.8* 10 - 16 *55.5=10- 14 К U =10 -14 – ионное произведение воды. Растворы в которых концентрации ионов водорода и гидроксид - ионов один аковы называются не йтральными (10 -7 моль/л). В кислых раствора х больше концентрация ионов водорода в щелочных - концентрация гидроксид -ионов Но какова бы ни была реакция ра створа произведени е концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов остаётся постоянным пользоваться значен иями концентрации с отриц степенями неудобно, поэтому на практике для ха р-ки среды применяют водородный показатель рН. Вместо концентрации ионо в водорода указывают её десятичный логарифм взятый с обратным знаком рН= -lg Н + В нейтральном растворе рН=7 В кислых растворах рН<7 и тем меньше, чем кислее раствор. Наоборот, в щелочных растворах рН>7, и тем больше, чем больше щёлоч ность раствора. Для измерения рН существуют различные методы. Приближен но реакцию раствора можно определить с помощью специальных реактивов, н азываемых индикаторами окраска которых меняется в зависимости от концентрации ионов вод орода рН метр или уни версальный индикатор. Лакмус : фиол ет, красный, синий ; метилорандж : оранж, красный, желтый ; ф/ф : бес цветный, бесцветный, малыновый. 28. Гидролиз солей Различные случаи гид ролиза Гидролиз (в переводе разложение водой) – процесс взаимод ионов со ли с ионами воды, в рез-те кот образуется слабый электролит, что сопровожд ается связыванием одного из ионов воды, смещением равновесия диссоциац ии воды и изменением рН раствора. Различают зидролиз по катиону и аниону . 1)Если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кис лоты, то гидролиз идет по катиону c образованием ионов Н+. Если катион многозарядный, то гидролиз протекает по первой стадии с об разованием соли. CuCl 2 +HOH CuOHCl + HCl , CuOHCl + HOH Cu ( OH )2 . Накопление ионов Н+ приводит к уменьш ению ионов ОН-. Кислая реакция среды. 2) Если соль образована катионом силь ного основания и анионом слабой кислоты, то гидролиз идет по аниону, прив одит к связыванию ионов Н+, накапление ОН-, среда реакции нщелочная. Если а нион соли многозарядный, то гидролиз идет по первой стадии с образов кис лой соли. Na 2 CO 3 + HOH NaHCO 3+ NaOH , NaHCO 3+ HOH H 2 CO 3+ NaOH . 3)Если соль о бразована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, то гидро лиз идет по катиону и аниону. Реакция среды зависит от относит силы образ- ся кислоты и основания. NH 4 CN + HOH NH 4 OH + HCN . 4)Если соль образована слабым мно гокислотным основанием и слабой многоосновной кислотой, то гидролиз ид ет до конца и практически необратим. В рез-те образуется осадок и выделяе тся газ. 5)Если соль образована сильным основанием и сильной кислотой, гид ролиз не идет. KCl + HOH гидролиз не идет. нейтрализация в этом случае сводится к процессу Н + +ОН - = Н 2 О а обратная реакция-диссоциа ция молекулы воды на ионы - протекает в ничтожно малой степени реакция среды нейтральная. 29. Вода. Строение молекулы. Физические и химические свойства. Диаграмма состояния воды. Вода – весьма р аспрост-ое на Земле вещ-во. Она покрывает почти 4/5 площади земной поверхно сти, входит в состав минералов, горных пород. В организме человека 65%, фрукт ах – 95%. Много воды в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере. Прир одная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой явл-ся дождевая вода. Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и чело века. Во всяком организме вода представляет собой среду, в кот протекают хим процессы, обесп-ие ж/д организма, она сама принимает участие в целом ря де биохим реакций. Формула воды – Н2О. Молекула полярная, оттяжка эл плотн ости от Н к О. Наличие непод пары у О и смещение обобщ пар обусл-ет образ-ие в одородных связей, наличие кот объясняет аналитические сво-ва воды. 1)в кри сталле льда молекула воды образует 4 водород связи с соседними мол-ми вод ы и образ-ся рыхлая тетраедрич кристал-ая структура со свободными полост ями. Плотность льда 0,92 г/кубсм. При плавлении рвется до 15% водородных связей, разруш-ся стр-ра льда, молекулы сближ-ся, запол-ся пустоты, плотность возра стает 1 г/кубсм(при 904гр). при пониж тем-ры усил-ся тепловое движ-ие молекул и п лотность умен-ся до 0,998. Бесцветная прозрачная жид-ть 2)лед легче воды, поэто му водоемы не промерзают зимой до дна и в них сох-ся жизнь. При замерзании объем воды увелич на 10%, что разрывает трубы, дает трещины из всех вещ-в. 3)вод а имеет наиб теплоемкость, медленно нагревается летом, медленно охл-ся з имой, регулирует темп-ру Земли. 4)вода обладает высокой полярностью. Хим св о-ва: большая уст-ть к нагреванию, реагир с основаниями, ки слыми оксидами, щелочными и щелочнозем металлами, участвует в процессах раствор, дис-ии, гидролиза. Вода может нах-ся в трех ф азах – лед, вода, пар. Диаграмма сост-я воды отраж условия равновесного су щ-я воды в различных фазах в зав-ти от темп-ры и давления. Область диаг-мы ра зделена на 3 зоны тремя кривыми, сходящ-ся в т.О. ОА – кривая кипения, равнов состояние вода-пар, при кот скорость испар жидк-ти=скор-ти конден-ии. Пар п ри таком сост-ии наз-ся насыщ-ым, а его давление – давлением насыщ пара. Во да закип, когда давл насыщ пара достиг вершины давления. Вода кипит при 100г р, если давление нас пара 700 мм рт. С пониж давления, темп-ра давл пониж. ОС – кривая крис-ии, соотв равновесию вода-лед. Вода замерзает, когда давление ее нас пара станов-ся равным дав-ю нас пара под тверд фазой, в кот она перех одит. Вода замерз при 0гр, с повыш давл-я тем-ра незн-но умен-ся, что обусл-но р азрывом водород связей. Крист-ия воды сопр-ся ростом объема. ОВ – кривая с ублимацмм. Равновесие лед-пар, отражает процесс перехода из тв сост-я в па рообразное. Все кривые пересек в т.О. ее координаты – условия сущ-я трехфа зной системы. 30. Диффузия, осмос, ос мотическое давление Закон Вант-Гоффа Частицы раств вещ-ва и растворителя находятся в беспоря дочном тепловом движении и равномерно распределяются по всему объёму р аствора Диффузия - са мопроизв процесс перемещения частиц вещ-ва, приводящий к вырав-ю концент рации раствора. Если растворы с различной конц-ией разделить полупрониц аемой мембраной, пропускающей только молекулы раств-ля (бычий пузырь, ца лафан) то диффузия мо жет стать односторонней если в сосуд из полупрониц мембраны, переходящий в узкую трубку, по местить раст-р сахарозы и погрузить в чистую воду, то вырав-ие кон-ии будет происходить только за счет молекул воды, кот в большем кол-ве диф-ют в рас т-р чем обратно. Такая одностор диффузия называется осмосом в сосуде с раствором созд-ся да вление, под действ кот жидкость подним-ся в трубке пока не наступит равно весие между р-ом и раст-ем. Осмотическое давление - это то давление, которо е необходимо приложить раствору, что прекратился осмос это то избыт давление, кот оказывает р-ор на полупрониц перегородку в момент его равновесия с раств-ем. При изм ерениях осмотического давления различных растворов было установлено, что величина осмотического давления зависит от концентрации раствора и от его температуры, но не зависит ни от природы растворенного вещества, ни от природы растворителя В 1886 Вант - Гофф показал, что для растворов не электролитов невысо ких концентраций зависимость осмотического давления от концентрации и температуры раствора выражается уравнением: Р=С R Т Здесь Р-осмотиче ское давление раствора, Па; С - его мольно-объемная концентрация (молярнос ть), моль/л; R - универсальная газо вая постоянная, 8,314 Дж/(моль*К); Т - абсолютная температура раствора Молярность раствора С пред ставляет собой отношение числа молей растворенного вещества n к объему раствора V (л) С= n / V а число молей вещества равно его массе m делённой на мольную массу М Отсюда для молярности раствора полу чаем С= m / MV Представляя это значение С в уравнение В ант-Гоффа найдём pV =1000 m / M * RT Это уравнение позволяет по величине осм отического давления раствора определять мольную массу стенки растит клеток, живых орг-ов пр ед-ют полупрон мембрану, через кот свободно проходят мол-лы воды, но зад-ся вещ-ва, раствор-ие в клеточном соке. 31. Давление пара над р астворами Кипени е и кристаллизация водных растворов. Закон Рауля Р ав нов состояние вода-пар, при кот скорость испар жидк-ти=скор-ти конден-ии. П ар при таком сост-ии наз-ся насыщ-ым, а его давление – давлением насыщ пар а. При данной температуре давление насыщенного пара над каждой жидкостью- величина постоянная Опыт показывает, что при растворении в жидкости како го-либо вещества давление насыщенного пара этой жидкости понижается, т.к . часть поверхности раствора занята мол-ми нелетучего раств вещ-ва, кот сн иж скорость испарения молекул раств-ля. Таким образом, давление насыщенн ого пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым раствори телем при той же температуре В 1887 французский физик Рауль, изучая растворы различных нелетуч их жидкостей и веществ в твердом состоянии, установил следующие законы : 1) в разбавленных р-ах неэл-ов при пост темп с пониж да вления нас пара над раст-ом пропорц-но молярной доле раств вещ-ва. р 0 -р/р 0 = m / M , где р 0 - давление нас пара над чистым раст-ем, р-давление нас пара над раст-ом, m - число молей р аств вещ-ва, M -число молей раств-ля. Следствием снижения давления нас пара н ад раст-ом явл-ся повыш темп кипения и пониж темп замер-я по сравнению с чи стым раст-ем. 2)повышение темп кип-я и пониж темп зам-я раст-ов неэл-ов пропор ц-но молярной конц-ии р-ра t кип=кэб*С , t зам=ккр*С , где кэб-эбуллиоскопическая констан та, ккр-криоскопичекая константа. Кэб и ккр равны изм-ю темп кип и замер од номолярных раст-ов. На понижении темп зам растворов основано действие ан тифризовых жидкостей с низ темп зам, применяемых для охлаждения двигате лей автомобилей. Действие противоморозных добавок поз-ет произ-ть бетон ирование при низких темп-ах – метод холодного бетона. Раствор кипит и кр ист-ся в некот интервале темп-р. Темп-ра крист-ии и темп кипения. 32. Природные воды, их состав, жесткость воды, методы ее ус транения. Применение воды в строительстве. Природная во да нах-ся в непрер взаимод-ии с окр средой и растворяет орган и неорган сое д-я. Органич примеси имеют сложный состав и наход-ся в основном в коллоидн ом состоянии (кремн кислота и ее сод-я). Неорганич примеси в виде катионов Na +, Ca +, Mg 2+, K +, Fe 2+, Fe 3+, Al 3+ , анионов HCO 3-, OH -, CO 32-, NO 3-, F -, SO 42-, Cl - . В состав природных вод входят газы CO 2, O 2, N 2, H 2 S , бактери и, микроорганизмы и продукты их ж/д, микроэлементы, взвеси. Состав прир вод хар-ся солесодерж-ием, щелочностью, жесткостью. Жесткость обусловлена с одер-ем раствор солей Ca и Mg , присут-ем их гидрокарбонатов (временная), их сульфатов и хлорид ов (пост-ая). Врем +пост=общая. Жесткость выр-ся суммой эквивалентов ионов Ca 2+ и Mg 2+ , содержащихся в 1 л воды (ммоль/л). по величине жесткости различают 1)очень мягкая (до 1) – дож девая и снеговая, нет накипи 2)мягкая(1-2) и средняя(2-10) – речная и озерная, обра зует накипь 3)жесткая(10-12) и очень жесткая( 12) – грунтовая, родниковая, колодезная, много накипи, б ез умягчения не прим 4)вода морей и океанов(80-100). Отриц действие жесткости : 1)образ накипь в системах охлажд дви г, на стенках паровых котлов, что приводит к перегреву и коррозии 2)соли MgCl 2, MgSO 4 в р-ре гидролизуют ся, образую кисл среду, что ускор коррозию констр-ий 3)эти соли вызыв магне з и сульф коррозии цемент камня. Методы устранения сводятся к сниж конц-и и ионов Ca и Mg путем осажд-ия их в виде нераств сол ей или методом ионного обмена: 1)термич устр-ся только вре м ж-ть Ca ( HCO 3)2= CaCO 3+ CO 2+ H 2 O , 2)реагентирование – не дает дост степени умяг-я, требует большого расхода реактивов, сложность по технолог осущ-ю. Известк метод + Ca ( OH )2 , содовый + Na 2 CO 3 , натронный + NaOH , фосф орный+ Na 3 PO 4 . 3)в пром услов ж-ть у ст методом ионного обмена, кот основан на спос-ти высокомолек соед-ий обм енивать вход в их состав подвиж ионы на ионы, наход в воде. Иониты-тв зерни стые, нераств в воде вещ-ва. По хар-ру обмен ионов различ катиониты и анион иты. Катиониты NaR , HR – обмен ионы Na + и H + на катионы Ca 2+ и Mg 2+ из воды. Аниониты ROH – обмен анионы OH - на анионы солей из воды. Происход хим обессол ев воды. Со врем иониты утрач спос-ть умягчать воду и их подверг регенерац ии. Воду широко примен в строит-ве. В технол бетон работ воду испол для при гот бетон и раств смесей, поливки констр-ий в процессе тверд бетона, промы вки заполнителей. 33. Коллоидные растворы. Методы получения, свойства. Коллоидные растворы - высокодисперсные гетероген системы с размером частиц дисперсной фазы 1-100 нм. Для получ и длит сущ-я кол р-ов необх 1)взаимная нераств-ть дисп фазы и диспер среды 2)достиж коллоидной степени диспер-ти частиц дисп фазы 3)наличие стабил-ра, прида-го системе уст-ть(изб ыток одного из реагентов) или поверх-актив вещ-ва(мыло, белки, желатин). Мет оды получения : 1)дисперсионный – ос нован на измел частиц дисп фазы до коллоид сост-я (мехки в шаровых и коллои д мельницах, с пом ультразвука, распыл в электр дуге) 2)конденсационный – основан на объедин молекул, атомов, ионов с образ-ем частиц коллоид разме ров (путем замены растворителя, путем хим реакций, проводимых в опред усл- ях, в рез кот образ труднораств соед-я – реакции гидролиза, ОВР, реакции о бмена). Золи – кол р-ры с жидкой подвижной дисп средой. Свойства : 1)молек-хим сво-ва проявл в тепловом движ части ц, диффузии, седиментацион(кинет) устойчивости. Частицы дисп фазы золя пе рем-ся в процессе теплового движ-я, выз-ого беспоряд ударами со стороны мо л-л среды, и распред по всему объему системы. Диф-ют не охлаждаясь под дейс тв силы тяжести. 2)оптич – мелкие частицы кол рас-ов нельзя увидеть в обыч н микроскоп, только в ультрамик-п. частицы дисп фазы золей меньше длин вол н лучей видимого света, поэтому они рассеив свет, но не отраж его. При боко в освещ-ии бесц золи имеют голубов окраску. На темном фоне набл-ся свят кон ус. Золи имеют различн окраску, что опред-ся природой, строением, конц-ей р- ра и услов набляд золя. 3)электрич – при пропуск пост эл тока в силу электр остат притяж кол частиц противоионы диф слоя взаимод др с др. при этом наб люд электрофарез (передвиж частиц дисп фазы к электроду), электроосмос(п еремещ дисп среды через порист перегородку), агрегат уст-ть(спос-ть сохра н опред размеры частиц дисп фазы). Наличие эл заряда у кол гранул приводит к их значит гидратации. Полярные молекулы воды ориент-ся около заряж час тиц, образуя гидрат оболочки, что умен стремл частиц к укрупл. По хар-ру вз аимод диспер фазы с диспер средой различ лиофоб и лиофил системы. У лиофи л кол-ов (золи желатина, крахмала, белков, глин вещ-в) прояв значит взаимод д испер фазы и диспер среды. За счет адсорбции на пов-ти кол частиц образ сол ьватные (гидратные) оболочки из мол-л дисп среды. Лиофил агрегатно очень у стойч за счет защитн дейст-я гидрат оболочек, коаг-ют при большом избытке эл-та, обратимы. При коаг-ии образ гель. Лиофоб кол-ды (золи Au , Cu , S , мульфидов, соле й). Слабо взаимод с дисп средой. Неуст. Коаг при небол кол-ве эл-та, осаждаясь в виде хлопьев или порошка. Необратимы. Даже при длит хранении не застудн ев. Повысить уст-ть можно добавлением лиофил. Кол защита. Уст-ть золей можн о нарушить, устранив заряд коллоид частиц и электрозащит гидратную обол очку. При этом частицы слип-ся под дейст-ем межмолек сил, укрупняясь в разм ерах. Процесс объедин кол частиц в более крупные агрегаты – коаг-я. Проце сс осажд укруп частиц под действ силы тяжести – седиментация. Пептизаци я – процесс перехода получ при коаг осадка в золь. Строение кол систем. Na 2 SiO 3+2 HCl = H 2 SiO 3+2 NaCl , FeCl 3+ H 2 O = Fe ( OH )3+3 HCl , H 2 S + CuSO 4= CuS + H 2 SO 4 . При столк-ии слип-ся, образуя более крупны е частицы, на опред этапе обр-ся агрегат кол частицы, состоящие из молекул m . На пов-ти агрегата адсорб поте нциал опред ионы nFe 3+. Они опр ед заряд кол частицы. Агрегат и потен-опред ионы притяг из р-ра противоион ы Cl - . Причем их большая часть 3( n - x ) Cl - нах-ся ближе к ядру кол частицы с потен образ адсорб слой. Меньшая часть 3 xCl - распр-ся в диф подв иж слое. Агрегат+адсорб слой=гранула, гранула+противоионы=мицелла. m Fe(OH) 3 *nFe 3+ *3(n-x)Cl - 3x+ *3xCl- 34 . Образование и свойства гелей. С труктурообразование в кол системах. Гель – дисперсная система с жидкой дисп средой, в кот частицы диспер фазы связ-ся друг с друг ом, образуя простую структуру – сетку, внутри которой находится диспер среда. Имеет студнеобразное состояние. Гели получают из истин расв-ов оп ред конц-ии, из золей при нагревании, самопроизвольно с теч времени, при на бухании тв кол-да (желатин в воде), при охлаждении распл р-ра. Со временем ге ли стареют – выделяется жидкость, гель уменьшается в объеме, идет синер езис. Дисперсные системы раздел на 2 большие группы : свободнодисперсные(неструктур-ые) и связнодисперсные(с труктури-ые). Свободнодисп – отсут взаимод между частицами диспер фазы ( гидрозоли, аэрозоли, порошки, разбавл суспензии и эмельсии), текучие. Связ нодисп – возник при контакте частиц дисп фазы, привод-м к образ-ю структу ры. Нетекучие, твердообразные (гели, конц эмельсии и суспензии, пасты). Раз личают коагуляционные и конденсационные структуры, кот возникают при п роцессах твердения неорган вяжущих вещ-в. коагул стр-ры образ-ся из свобо днодисп систем за счет немолек притяжений частиц (гель). Контак между час тицами дисп фазы осущ-ся через тонкие прослойки дисп среды и точечный ко нтакт. Имеют небольш проч-ть, пласт-ть, эласт-ть. Для них хар-но явл-ие тиксот ропия – структуры, разрушаясь при механ воздействии), вновь восст-ся со в ременем. Тиксотропны глины, масл краски. Конденс стр-ры – возник из перен асыщ р-ов в рез-те склеив-я, сраст-я, переплетения частиц дисп фазы. Если час тицы дисп фазы кристаллы, то структура наз-ся конденсационно-кристализ-о й. Прочнее коаг-ых, не тиксотропны, разрушаются необратимо. 37. Химические свойства металлов. Метал лы вступая в реакции отдают валентные электроны, проявляя восстанов сво- ва. 1)Чем более отриц значение имеет потенц мет, тем выше восстанов спос-ть мет, тем они активнее. 2)каждый предыд мет ряда потенциалов восстанавл все послед за ним мет из раств их солей. 3)Мет с отриц значением потенциала (до Н ) вос-ют Н2 из разбавл HCl и H 2 SO 4 . 4)С водой при обычны х условиях реаг только щелочные и щелочнозем мет. 5)Концентрированная H 2 SO 4 и HNO 3 любой конц-ии прояв окисл сво-ва за счет аниона кислотног о остатка. Взаимод почти со всеми мет. Образ-ся соли кислот, вода и продукт ы восстан-я, хар-р кот зависит от актив мет и конц-ии кислоты. Me + H 2 SO 4( HNO 3)= соль + H 2 O + продукт восстановл ения. H 2 SO 4: акт мет – S , H 2 S ; неакт мет – SO 2 . HNO 3( к) : акт мет – NO 2, N 2 O ; неакт – NO 2. HNO 3( р) : акт – N 2 O , N 2, NH 3; неакт – NO . Конц H 2 SO 4 и HNO 3 в обычных услов не реаг с Al , Co , Ni , Ag , Fe . 6)В конц щелочах раст-ся ме, оксиды и гидроксиды кот амфотерны. 7)М ет взаимод с водой с выдел-ем Н2 и образ-ся гидроксид. 8)Мет взаимод с немет ( O , S , CO 2, N 2) . ! С Н2 реаг тол ько щелочные и щелочнзем мет. 35. Металлы. Нахождение в природе, получение. Физические свойства. Металлическая связь. Металлы – большинство э лементов период системы. Малоактивные ( Cu , Hg , Ag ) встреч-ся в самород ном состоянии, активные в виде руд ( Fe 3 O 4, Fe 2 S , CaCO 3, Al 2 O 3 ). Содержание в земной коре Al 7.5%, Fe 4.2%, С a 3,25% , Na 2.4% . методы получения включ обогащение руд (отд еление от пустой породы) и извлечение металлов из обогащ руд. Методы обог ащения : 1)локтан-ый – основан на раз лич смягчении компонентов руды водой или лотаторами, 2)гравит-ый – основ ан на различ плотности пустой породы и руды, 3)магнитная сепарация – осно ван на различ св-ах компонентов руды. Методы получения основаны на проте кании ОВ процессов : 1)пирометаллург ический – восстановление мет из руд при повыш темпр-ре коксом ( C , CO , H 2) , 2)гидрометаллургический – основан на переводе соед-ий мет в ра ст-р спец реагентами ( H 2 SO 4, KCN ) , с послед выделением мет из раствор а более актив мет. CuO + H 2 SO 4= CuSO 4+ H 2 O , CuSO 4+ Fe = Cu + FeSO 4, 3)эл ектролиз – вос-е активн мет ( Na , K , Mg , Al ) из расплавов, оксидов, гидроксидов, солей с помощью эл тока. Полученные металлы подверг дополнит очистке : перегонка и переплавка в вакууме, электро рафинирование. Все мет за искл ртути тв крист в-ва. Причиной общности сво-в мет явл-ся сходство в строении их атомов и природа хим связи. В узлах крис т решетки мет наход нейтр атомы и полож ионы. Между ними свободно передви г электроны. Электроныый газ обуславл метал связь. Небольшое число вален тных эл-ов однов-но связ-ет большое число атомов. Поэтому в отличие от кова лент, метал связь делокализована и многоцентр-ая, не обладает направл-ю и насыщ-ю вследствии сферич симметрии атомов мет. Энергия метал связи раст ет с ростом числа валент эл-ов и заряда ядра, что отраж-ся на темп кип и плав л. Al и мет побочных подгрупп име ют более высокие темп кип и плавл, чем щелочн и щелочнозем мет. Свобод эл-н ы обусл-ют все общие св-ва тет – непроз-ть, цветность, блеск, большинстов м ет серебристо-белого цвета, золотого, желто-красного. Перем-ся эл-ны обусл- ют теплопров-ть и электропровод-ть мет-ов. Отсут-ие направ-ти связи позвол смещать атомные слои крист решетки без разрыва связи, что придает пласт- ть. Поэтому мет легко диф-ся в проволку, поддаются ковке, штамповке. Мет им еют высок механ проч-ть, твердость, что обусл их применение в кач-ве констр ук матер-ов. Мет делятся по цвету – черные и цветные, по плотности - легкие 5г/кубсм (щелоч и щелоч нозем) и тяжелые( Fe , Pb , Sn ) по темп плавления – лекгоплавкие ( Pb , Sn , K , Cs ) и тугоплавкие ( Fe , Cr , W ) . 36.Механизм возникновения двойного электрического сло я. Стандартные электродные потенциалы. Между атомами, ио нами и электронами в кристал решетке существует равновесие Me (атомы) Me n + (ионы)+ ne (электроны в металле). Если погрузить пластину активного металла в раствор его соли, ионы с поверх-о слоя мет под действ полярной молекулы во ды начинают отрываться и в гидратир-ом виде переходят в раствор. В рез-те п ов-ть мет заряжается отриц из-за избытков электронов. Ионы мет в раст-ре ко нц-ся у поверх-ти пластины вследствии электростатич притяжения. С повыше нием кон-ии ионов мет у пов-ти пластины выход из мет их ослаб-ся и усил-ся пе реход ионов из р-ра в решетку мет. Со временем между поверх-ю мет и раст-ом у стан-ся подвижное равновесие. Ме(атомы)+mН 2 О=Ме n+ + mH 2 O (гидратир ионы)+nе. Металл становится заряженным отрицательно, а раствор -положител ьно. Положительно заряженные ионы из раствора притягиваются к отрицате льно заряженной поверхности металла. На границе мет-раствор образ двойн ой эл слой и возникает разность потенциала (скачок), называемый равновес ным электродным потенциалом . Состояние равнов-я зависит от актив-ти мет и концентрации его и онов в растворе. По мере перехода ионов в раствор растёт отрицательный з аряд поверхности металла и положительный заряд раствора, что препятств ует окислению металла. Для некот мет преоблад процесс перехода ионов мет из р-ра на пов-ть мет, пластина заряж +, р-р из-за избытка анионов соли -. На гра нице мет-раствор также образуется двойной эл слой и возникает . Абсолютное значение экспер-но опред невозм. Опр ед относит электродный потенциал как разность потенциала, измеряемого электрода и стандартного водородного электрода, потенциал кот равен 0. С танд водор электрод представл пластину, покрытую рыхлым слоем платины. Ч ерез р-р кислоты подается газообразный Н2 под р=101325Па и Т=298К, кот адсорбир на п ластине. Между ионами Н в р-ре кислоты и Н на пластине возник равновесие 2Н + +2е=Н 2 0 =2Н + /Н 2 =0. Водородный электрод присоед к мет электроду, потенциал кот необход опре д. Электродный потенциал, возн-ий при погруж мет в р-р его соли с активност ью ионов мет 8моль*ион, измеряемый по отнош к станд водород электроду при t =298, называется стандартным элек трод пот-ом мет 0 Ме n + /Ме 0 Распола гая мет в порядке их станд электрод потенциалов получают ряд стандарт эл ектрод пот-ов. зав-т от природы мет, конц-ии(активности) его ионов в р-ре и тем-ры . Уравнение Нернста: = 0 +0,059/ n * lga , где n -заряд ионов тем, а-активность ионов мет. С тандартный электродный потенциал металлов указывают на меру восстанов ительной способности атомов металла и меру окислительной способности ионов металла. Чем более отрицательное значение имеет потенциал металл а, тем более сильной восстановительной способностью он обладает. При про тек ОВР конц-ии исход вещ-в падают, а продуктов реакции – возрастают. Это приводит к измен величин пот-ов обеих полуреакций : ок-л я падает, вос-ля возр аст. Когда пот-лы обоих процессов становятся равными, реакция заканчивае тся – наступает состояние хим равновесия. 38. Химические источн ики тока: гальванические элементы, аккумуляторы, топливный элемент. Устр-ва, кот примен для непосредс преобр энергии хим ОВ проце сса в электр энергию, назыв гальваническими элементами. Их называют такж е хим источ электр энергии (ХИЭЭ) или хим источн тока. Действие любого галь ван элемента основ на протек в нем ОВР. В простейшем случае гальв эл состо ит из 2 пластин или стержней, изготовл из различ металлов и погружённых в р аствор электролита. Такая система делает возможным пространств раздел ение ОВР: окисление протекает на одном металле, а восстановление – на др угом. Таким образом, электроны передаются от восстановителя к окислител ю по внешней цепи. Рассмотрим в качестве примера гальванич эл-т Даниэля-Я коби. Он состоит из Zn и Cu электродов, погр-ых в раст-ры их солей ZnSO 4, CuSO 4 . Они разделены пор истой перегородкой. При погруж мет в р-ры солей у каждого из них возник эле ктродный пот-л Zn +2/ Zn 0=-0.76 В, Cu +2/ Cu 0=+0.34 В. Zn более электроопред-ен . При соединении электродов проводником, электроны с Zn электрода переходят на медный и во внеш цепи возник ток, на Zn электроде( аноде) идет окисление – ионы Zn 2+ переходят в р-р, анод постеп раств-ся. На медно м электроде(катоде) идет восс-ие катионов меди из р-ра CuSO 4 , мет-ая медь осажд-с я на электроде. Одновр-но часть ионов SO 42- переходит из р-ра CuSO 4 в р-р ZnSO 4 . Анодом в гальван э лементе явл более активный мет, с более эо потенциалом. Схема (-)А Zn / ZnSO 4// CuSO 4/ CuK (+). A : Zn 0-2 e = Zn +2( окисление) , K : Cu +2+2 e = Cu 0( Вос-ие). Максим разность потенциалов, кот может быть получена пр и работе гальван элемента наз-ся электродвиж силой электролита. Она равн а разности пот-ов катода и анода. Гальванич элемент Вольта( Zn / H 2 SO 4/ Cu ). В целом сущ-ет до 600 схем таких эл-ов, они мо гут быть разнообразного размера и формы. Применение - источники автоном ного питания радио, фото и электро аппаратуры. Г/э – источники тока однор азового действия, в рез-те их работы анод раз-ся. Этого недостатка лишены а к-ры – хим источники тока многократного исп-я (изобретены в 1860г). в них под д ейств внеш источ тока накапл хим энергия(зарядка), кот затем переходит в э лектрич энерг(разрядка). Свинцовый кислотный ак-р. состоит из 2 решетчатых свинцовых пластин, заполн перед зарядкой пастой из оксида свинца, и опущ- ых в 25-30% р-р H 2 SO 4 . При этом протек хи м реакция и образ труднораств PbSO 4. PbO + H 2 SO 4= PbSO 4+ H 2 O . В ак-ре исп-ся обратность токообраз-ий ОВР. PbSO 4+2 H 2 O = Pb + PbO 2+2 H 2 SO 4 . Зарядка – Pb +2+2 e = Pb 0, Pb +2-2 e = Pb +4 . Для накопл хим энергии ак-р заряжают, подключив пластины к ист т ока. В рез-те протек процессов одна пластина пок-ся Pb , другая PbO 2 и электроды станов различн по ОВ способностям с раз личн . 1=-0,36В, 2=+1,68В. Раз рядка ак-ра – работа ак-ря подобна г/э. Pb 0-2 e = Pb +2, Pb +4+2 e = Pb +2 . Если соед пластин ы заряж ак-ра проводником по внеш цепи от Pb к PbO 2, проис х перенасыщ електронами – возник эл ток. Со врем степ ок-я на электродах в ыравн, ак-р разряж-ся. Кол-во циклов в ак-ре 250-300. Для получ источ тока с большим напр-ем ак-р соедин с батареей. Применение: старторные ис т тока для двиг внутр сгор автомобилей, ист питания для рельс и безрельс т ранстпорта, энергоснаб систем освещения, средств сигнал-ии, связи, в косм ич и воен технике. 39. Коррозия металлов. Виды коррозии и формы разрушений. Защита ме таллов от коррозии. Коррозия – самопроизв процесс разр ушения мет-ов под действием агрес окр среды (от лат corrodere -разъедать) по механ протеканию различ хим, электрохим и био лог коррозии. Хим – разр-ие мет без воз никн тока в системе. Делится на 1)газовую (под действ сухих газов O 2, Cl 2, H 2 S , SO 2) при высок темп-ахх, подверг детали дви гателей внутр сгорания 2)неэлектролитах (под действ агрессивн органич жи дкостей нефть, бензин, масла), подверг двигатели внутр сгорания. Электрохим – разруш мет с возникн тока в сист нме, протекает при контакте 2 разных мет или мет и немет. Делится на 1)атмосф ерную 2)грунтовую(почвенную) 3)электролитах – в водн р-ах кислот, щелочей, м ор воды 4)электрокоррозия – возник под действ блуждающих токов от метро, трамваев, ж/д. При электрохим коррозии происх образ местных гальван пар. У частки с более отриц пот-ом явл анодом, и на них происх окис-е мет. Мет разр-с я. Участки с более полож пот-ом явл катодом и на них происх восст-е ок-ля. В к ислой среде К : 2Н++2е=Н2. Во влажной атмо сфере, грунте, воде, электролите К : О2+2 Н2О+4е=4ОН-. В нейтр среде К : О2+4Н++4е=2Н2О. В у словиях атмосф или почвен кор экспл-ся до 80% строит мет. В дождлив время атм осфера загр-ся промыш отходами SO 2, CO 2, H 2 S . Короз-ая акт-ть грунта опр-ся пористостью, влажн-ю, солевым составо м, присут-ем микроорг-ов. Наиб скорость коррозии при влажн-ти 25-30% и рН 3 – торфян и болотистые гру нты. Почвен коррозии подверг трубопроводы, подзем сооруж, сваи. Биолог – вызыв-ся ж/д микроорганизмов, исп-их мет как питат среду или выде-их продукты ж/д, разр-ие мет. S SO 2 SO 3 H 2 SO 4 . По хар-ру разр-я пов- ти мет различ след формы корроз разр-ий : 1)сплошная (равномер и неравномер) 2)местная (в виде точек, пятен и пиг ментов, привод к сквозн отверст) 3)подповерх-ая (вспучив и расслоение) 4)межк ристал-ая (по границам зерен кристаллов, ухудш мех сво-ва, потеря прочност и и пластичности) 5)транскрист-ая (растрескив-ие, в издел на изгиб) 6)селектив ная (избират, отдел компоненты более актив мет в сплаве). Методы защиты пре дусм в ходе проектир, изготовл и эксплу-ии конструкций. 1)применение химич ески стойких сплавов с антикор сво-ми (нержав сталь до 12% Cr , до 10% Ni ; легирован сталь с добавл Ni , Co , V , Cr , Cu , Mn ) 2)защита поверхности металла покрытиями. Мет покрыт делятся на анодные (издел покрыв более акт мет, при нарушении целостн пок-я образ-ся г альванопара, в кот анод кор-ет, а изделие-катод нет) и катодные (издел покры в менее актив мет, при наруш целост пок-я кор-ет изд-ие, катодное пок-ие защ-е т мет при отсут пор и поврежд). Немет покрытия - лаки, эмали, крастки, смолы, п ленки. 3)измен сво-в корроз среды (достиг-ся умен конц-ии окисл-ей, созд-ие за щитн атмосфер, с помощтю ингибиторов – вещ-в, замедл скорость коррозии, о бразуя защит пленки, каталит снижение скорости коррозии) 4)электрохим ме тоды (основаны но создании микрогальвано пары, у кот катодом явл защитн к онструкц, анодом – жертвен анод) при катод защите конст-я просоед к отриц полюсу внешн ист то ка, к полож – жертв анод и он разр-ся. Радиус действия 2км, для защиты подзем н сооруж и трубопроводов. При протект защите к констр присое-ся мет с боле е отриц пот-ом – протектор. Образ-ся гальванопара, в кот протектор раз-ся. Радиус действия 50м. Примен для защиты конст-ий в мор воде, влажных грунтах. 40. Электролиз расплавов и р астворов электролитов. ОВ процессы при электролизе. Применение. Электролиз – ОВ процесс, протек на электродах при прохожд эл т ока через раствор или расплав электролита. На электроде, подключ к отриц полюсу внеш ист тока (катоде) идет процесс вос-я, на электроде, подключ-ом к положит полюсу источ тока (аноде) идет процесс окис-я. Различ электролиз р асплавов и растворов. Примером электролиза расплава NaCl . Если в расплав NaCl погрузить электроды и пропустить эл то к, то катионы Na движ-ся к катоду, п риним от него электроны из внеш цепи и вос-ся на катоде до мет. Na + + 1 е= Na . Анионы Cl движ к аноду и, отдают избыт электр оны, окисляются до газообраз Cl . 2 Сl — 2е=2Сl=С l 2. Складывая уравнения процессов, пр отекающих у электродов, получим суммарное уравнение ОВР, происходящей п ри электролизе расплава Na Сl: 2 Na + +2Сl - = Na +Сl 2 . Электролизом расп лава получ Na из NaOH и NaCl , Mg из MgCl 2, Al из Al 2 O 3. При электролизе водных раст в электролитов в процессе ок-я и вос-я могут участв и молекулы воды. Какие электрохим процессы протек у электродов при электролизе зависит от отн остит значен электродных потенц электрохис систем. Катодный процесс за висит от актив мет. 1) Li … Al идет вос-ие воды. В кислой среде 2Н++2 е=2Н=Н2. В нейтр и щелочной среде 2Н2О+2е=Н2+2ОН-. 2) Ti … Pb идет вост-е мет Ме n ++ n е=Ме и вос-е воды. В кислой среде 2Н++2е=2Н=Н2. В н ейтр или щелочной среде 2Н2О+2е=Н2+2ОН-. 3) Sb , Cu … идет вос-е мет. Анодный процесс зависит от кислоты, образ соль. 1)соли кислородсодерж и HF . В щелочн сре де 4ОН- -4е=О2+2Н2О. В кислой и нейтр среде 2Н2О-4е=О2+4Н+. 2)соли бескислород кислот. Иде т окисл анионов кислотного остатка. Применение электролиза – получен а кт мет из расплав, оксидов, гидроксид, солей. Для получ мет из растворов со лей. Очистка мет от примесей – рафинирование. Нанесение тонких мет покр ытий на мет и немет. Получ мет копий рельефного изоб-я – гальванопластик а. Получение отдел продуктов. 41. Алюминий в природе. Получ ение. Свойства алюминия и его сплавов, применение в строительстве. Al – самый распростр в земной к оре мет. Он входит в состав глин, полевых шпатов, слюд и многих др мет. Общее содерж в земной коре 8%. Основ сырьем для получ служат бокситы, содержащие 32-60% глинозема Al 2 O 3 . К важнейшим алюми ниевым рудам относятся алунит K 2 SO 4 * Al 2 ( SO 4 ) 3 *2 Al 2 O 3 *6 H 2 O и нефелин Na 2 O * Al 2 O 3 *2 SiO 2 . Впервы е Al был получен Велером в 1827г действием метал К на хлорид Al . В наст время Al в громадных кол-ах получают из Al 2 O 3 электролитич методом. Очищенный Al 2 O 3 получают переработкой природного боксита. Получение Al – сложный процесс. Основное исходное вещ-во Al 2 O 3 не проводит эл ток и имеет очень в ысок темп плавл. Поэтому электролизу подверг расплавл смесь криолита Na 3 ( AlF 6 ) и Al 2 O 3. смесь плавит ся при 960гр и обладает элекрич провод-ю, плотностью и вязкостью, наиб благо пр-ми провед процесса. При электролизе на катоде выдел Al , кот собирается на дне электролизер а. Для Al характ только степе нь окис-я +3. Al – сереб-белый легкий мет. Он легко вытяг в проволку и прокат-ся в тонкие листы. При комн т емп-ре пов-ть Al покрыта тонк ой пленкой оксида, облад-ей сильным защитным действием. Стандарт электро д потенциал – 1,663 В, но из-за оксидной пленки не вытесн водород из воды. Разб авл солян и серная кислоты легко раствор Al , особенно при нагрев. Сильно разбавл и холодная конц азо тная кислота Al не раств. При действии щелочей образ-ся алюминаты – соли, содержащие Al в составе аниона Al 2 O 3 +2 NaOH +3 H 2 O =2 Na Al ( OH ) 4 ( тетрагидроксоалюминат натрия). Al без защит пленки взаимод с водой, вы тесняя водород. Образ-ся Al ( OH ) 3 реагир с избытком щелочи, образуя. Al заметно раствор в раст-ах солей. Есл и порошок Al сильно нагреть, то он восплам-ся и сгорает, образуя Al 2 O 3. Онвное примен-ие Al – произ-во сплавов на его основе. Легирующие добавки вводят в Al для повыш его прочности. Ш ирокое расп-ие имеют дуралюмины ( Cu , Mg ) , силумины ( Si ) , магналий ( Mg ) . Основ достоинства всех сплавов Al – это их малая плотность, высокая прочность, удов ст ойкость против атмосф коррозии, сравнит дешевизна и простота получ и обр аботки. Сплавы Al примен в ра кетной технике, в авиа, авто, судо и приборостроении, в произ-ве посуды и др. Al – одна из наиб распростр добавок в сплавах на основе Cu , Mg , Ti , Ni , Zn , Fe . В виде чистоко мет Al исп для изготовл хим аппа ратуры, электрич проводов, конденсаторов. 42. Железо в природе. Сво йства железа. Чугун и сталь, получение, свойства. Применение в строительс тве. Fe заним второе место по распрост на земном шаре, 4% земной коры. Встреч-ся в виде различн соед-й: оксидов, сульфитов, силикатов. В свобод сост-ии Fe находят только в метеоритах. К важне йшим рудам Fe относятся маг нитный железняк Fe 3 O 4 , красный желез няк Fe 2 O 3 , бурый железняк 2 Fe 2 O 3 *3 H 2 O и шпатовый железняк FeCO 3 , пирит или железный колчедан FeS 2 . Темп плавления 1539гр. Fe -серебрист пластичный мет . Хорошо поддает ковке, прокатке и др видам мех обработки. Тв Fe облад спос-ю раств-ть в себе многие э лементы. Сплавы Fe – сталь и чугун. Выплавка чугуна произв в огромных доменных печах из огнеупорных кирпичей. Домен пучь загруж коксом, а затем послойно агломератом и коксо м. Агломерат – подготовл руда, спеченная с флюсом. Кокс сгорает, образуя CO 2 , кот взаи мод-я с накален коксов образует СО. СО восстанавл руду. Fe 2 O 3 +3СО=2 Fe +3 CO 2 . При вос-ии руды Fe получ в тв состоянии. Оно опускается в более горячую часть печи и раствор в себе углерод, образуется чугун. Сущ-ет неск-ко способов переработки чуг уна в сталь. Они основаны на окисл-ии содер-ся в чугуне углерода и примесей и отделении образ-ся оксидов в газовую фазу или в шлак. Наиб соверш пром с пособ – плавка в электрич печах. Стали делятся на углеродистые, легиров анные. Чугун в малой степени способен к пластич деформации, но обладает х орошими литейными св-ми. Чугун дешевле стали. Во влажном воздухе Fe быстро ржавеет, в воде интенсивн о корродирует. Fe раствор в с оляной кислоте любой кон-ии, в разбавл серной кислоте. В концентр рас-ах се рной кислоты Fe окисляется до железа (3). 2 Fe +6 H 2 SO 4= Fe 2( SO 4)3 + 3 SO 2 + 6 H 2 O . В разбавл и умер конц-ых р-ах азотной к ислоты Fe раст-ся Fe + 4 HNO 3 = Fe ( NO 3)3 + NO +2 H 2 O . Исп-ся при изгот газовых турбин, конс трукции и оборудование. 43. Соединения кремния. Нахо ждение в природе. Оксид кремния, свойства. Песок. Кремниевые кислоты. Сили каты. Применение в сторительстве. Si по расп-ю на Земле занимает 2-ое место после кислорода. Составляет 27% земной коры. Встреч-ся только в соед-ях, яв-ся основным элементом минералов (полевой шпатель) и горных пород (гранит). Зе мная кора на 97% состоит из соединений Si : K 2 O 3* Al 2 O 3*6 SiO 2 – ортоклаз, Na 2 O * Al 2 O 3*6 SiO 2 – альбит, CaO * Al 2 O 3*2 SiO 2 – анорт ит (полевые шпаты), Al 2 O 3*2 SiO 2*2 H 2 O – каолин, K 2 O *3 Al 2 O 3*6 SiO 2*2 H 2 O – слюда (алюмосиликаты). SiO 2 - кремнозем – при родный полимер, сущ-ет в кристал состоянии. Плав-ся при темп 1555гр и при охла жд затвер-ет в стекловидную массу – кварцевое стекло. Исп-ся для произ-ва кварц ламп, хим посуды. Частицы кварца размером 0,01-2 мм – обычный песок (бел ый или светло желтый). Полевошпатные пески обр-ся при выветр-ии полевого ш пата (разрушение под действ Н2О, СО2 и воздуха). K2O*Al2O3*6SiO2 + CO2 + 2H2O выв етр K2CO3 + Al2O3*2SiO2*2H2O + 4SiO2 ( п есок ). Песок содержит прим еси полев шпата, гипса, слюды и имеет окраску от св-желтого до тем-корич. По кач-ву хуже кварц песка. Песок исп-ся в кач-ве запол-ля в цементах, известко вых строит р-ах, в произ-е керамики, известково-пескового кирпича, стекла, для уст-ва дорожных насыпей. SiO 2 кислотный оксид, не раств в воде при ну. Взаи мод с HF ( SiF 4) , щелочами при спла влении( Na 2 SiO 3 ), карбонатами. Амор фный кремнозем реаг с Ca ( OH )2 при ну, св язывая раств гидроксид в нераств сое-е, исп-ся как гидравлич добавка. Окси ду кремния соотв-ют кислоты x SiO 2 * yH 2 O . SiO 2 * H 2 O = H 2 SiO 3 – метакр, SiO 2 *2 H 2 O = H 4 SiO 4 – ортокр, 2 SiO 2 * H 2 O = H 2 Si 2 O 3 – поликр. Соли кр кислот – силикаты, в основном нераств в воде, кроме Na и K . Силикаты чре звычайно распр в природе. 44. Глины. Образование, химич еский состав, свойства, применение. Глина – осадочные г орные породы, образованные в результате выветривания горных пород. Разр ушение под действием физич, хим и биолог процессов. Состоит из глинистых минералов и примисей. mAl 2 O 3* nSiO 2* pH 2 O – глинис тые минералы, Al 2 O 3*2 SiO 2*2 H 2 O – каолин, Al 2 O 3( MgO , Fe 2 O 3)*4 SiO 2* nH 2 O + nH 2 O – монтмефеллонит. Примеси придают глинам желтый (полевые ш паты), бурый ( FeO , Fe 2 O 3) , коричневый, синев-зеленый, розово-красны й, черный цвет. Каолин – продукт разрушения полевых шпатов. K 2 O * Al 2 O 3*6 SiO 2 + CO 2 +2 H 2 O = K 2 CO 3 +4 SiO 2 + Al 2 O 3*2 SiO 2*2 H 2 O . Хим состав глин : SiO 2 45-80%, Al 2 O 3 8-28%, Fe 2 O 3 2-15%, CaO 0.5-12%, MgO 0-4%. Свойства глин : 1)размер частиц 0,001-0,005 мм. Вследствии высокой дисперсности г лины приб-ся к коллоидным системам, обладают св-ми гидрофил коллоидов с о триц зарядом частиц. 2)частицы глин имеют пластинчатое строение, плотно с оприкас др сдр, что обусл водонепрон-ть, пластич связ-ую способность. 3)гид рофильность, набухание в воде, усадка при высуш-ии, высокая поглотит спос- ть, обменная спос-ть (обмен ионов). 4)вследствии неоднородности состава не имеют опред темп плавления. 5)огнеупор-ть, тугоплавкость. 6)тиксотропны. Гл ины, замешанные с водой, образуют пластичное тесто, способное форм-ся и пр и высых сох-ть придан форму, а после обжига приобретать твердость и прочн ость камня, что усп-ся в строительной керамики, дорожного облицовачного кирпича, черепицы, труб. Глина – основное сырье в производстве цемента. Б елая глина – каолин исп-ся для произв тонкой керамики различной степени спекания и пористости. 49. Получение, свойства, прим енение растворимого стекла. Процессы его затвердевания. Растворимые соли кремниевых кислот – силикаты Na и K благодаря внешнему сходству со стеклом и растворимости в воде получили название растворимого стекла. Na 2 O * nSiO 2 ( Na 2 SiO 3 ), K 2 O * nSiO 2 ( K 2 SiO 3 ) . Т – модуль стекла, n =2,5-4. Чем выше n , тем труднее раст-ся стекло. Получают сплавлением кварц песка с содой или поташом. Na2CO3 + nSiO 2 = Na 2 O*nSiO 2 + CO2, K2CO3 + nSiO 2 = K 2 O*nSiO 2 + CO2 . При охлаж дении образ-ся тв расплав – глыба. Растворение расплава производят водн ым паром под давлением в автоклаве. В результате протек полный гидролиз силиката Na и K с обр-ем геля кремн кислоты, обладающ ей вяжущими сво-ми. Na 2 SiO 3 + 2 H 2 O = H 2 SiO 3 + 2 NaO Н. Р аствор стекло твердее медленно на воздухе. По мере испарения жидкой фазы конц кр кислоты увел-ся, происходит коагуляция и уплотнение масс. В тверд ении поверх-ого слоя участв углек газ, воздух, кот нейтрализ NaOH , спос-ют коаг-ии и более быстрому затв-ю р аствор стекла. CO 2 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O . Твердение ускоряется при повыш тем-ры и в присут кремнефторит а натрия. Клеящая спос-ть стекла в 3-5 раз выше, чем у цемента и др минеральны х вяжущих. Строит материалы пропит раствор стеклом имеют большую прочно сть, уст-ть к дейс-ю микроорганизмов, огнестойкость. Na жидкое стекло исп для изгот огнеупор цем ента, для затворения. Для укреп грунта под фунд-т. Для пропитки покрытий до рог с целью увелич сопр-я ист-ти. Для пропитки изделий из дерева и тканей д ля придания водонепрон-ти и огнестой-ти. Для склеивания картона, бумаги, д ерев изделий, селикатный клей. K жидкое стекло дороже Na . Примен р еже для изгот красок, бетонов. 48. Стекло, получение, со став, свойства, применение в строительстве. Стекло- амфотерный материал. Вещ-ва в амфотерной состоянии не имеют упоряд-ой ст руктуры, медленно текут, изотропны, плавятся при строго опред темп-ах. Сущ- ют сотни видов стекол разл составов. Пром стекла содержат не менее 5 компо нентов, спец технические – более 10. Стекло получают сплавлением смеси пе ска, известника, соды с добавлением кремнозема и магнезита при 1400-1500гр. Na2CO3+ CaCO3+ 6SiO2= Na2O*CaO*6SiO2 +2CO2, Al2O3 - кремнозем, MgCO3=MgO+ CO2 (магнезит). Расплав охлаждается до получения стекломассы опред вязкости и напр-ся на изготовление листового стекла, стеклопакетов, стеклоблоков , труб, посуды. Хим состав стекла SiO 2 71-72% - созд простр каркас стекла, опред его важне йшие св-ва. Na 2 O 14-15% - ускор процесс стеклообраз-я, пониж тем п плавл массы, умен хим стойкость стекла. CaO 6-7% - повыш хим стойкость стекла. MgO 4% - повыш мех прочность, сниж склонность к крист-ии. Al 2 O 3 2% - повыш прочность и однородность. Красите ли Cr 2 O 3 – зеленый, CoO – синий, Fe 3 O 4 – коричн, CuO – гол убой, CdS – желтый, Au – красный. Свойства 1)прозрачность, 2)хруп кость, 3)малая термостойкость, 4)высокая звукоизол-ая спос-ть, 5)высок хим сто йкоймть. При длит соприкосн с водой происходит вымыв с пов-ти ионав натри я – выщелачивание. Щелочи разъедают стекло при длит воздействии. Стекля нное волокно, стеклопластики. 53. Полимеры. Полимеры – высокомолекулярные соед-я с молярной массой от сотни д о миллиона а.е.м., макромолекулы кот состоят из многократно пов-ся элем-ых звеней (мономеров). По способу пол-я дел-ся на 1)природные (крахмал, белки, ка учук), 2)модифицированные (нитроцел-за, ацетилцел-за), 3)сиснтетические (полу ч процессами полимер-ии и поликонд-ии из низкомолек вещ-в). Полимеризация – процесс многократного просод-я молекул мономера за счет разрыва двой ных или тройных связей, или размывание цикла без выделения побочных прод -ов (полиэтилен, поливинилхлорид), степень полим-ии. Поликонд-я – реакция синтеза полимера из сод-ий, имеющих 2 или более функ-ых групп, сопровж-ся вы дел за счет этих групп таких соед как H 2 O , NH 3, HCl ( полифенолформальдегид). По составу цепи д елятся на 1)корбоцепные (полиэтилен, полистирол), 2)гетероцепные (полиэфиры , капрон), 3)элементоорган-ие (содерж в основ цепи атомы Si , Al , Ti ). Большрй интер ес пред-ют кремнеорган соед-я. При небол степени кон-ии получ-ся жидкости, примен в кач-ве смазочных масел. К их ценным сво-ам относ-ся незначит измен ение вязкости в широком интервале тем-р и хим стойкость. При более высоко й степ конд-ии получ смолобразные вещ-ва. Весьма стойки к нагрев-ю, хорош э лектроизол-ые сво-ва. На основе этих смол получ каучукподобные материалы . Кремнеорган-ие соед-я примен для придания несмачи-ти стеклу, бумаге, ткан и, строит материалам. По строения цепи полимера разл-ют 1)линейные (полиэти лен, полистирол) – эластичны, способ расв-ся в орган раст-ах, 2)развл-ые (пол иэфиры), 3)сетчатые (прочные связи между отд цепями, прочность, плохораств, термореактивны – резины). По отношения к нагреву 1)термопластичные (поли этилен) 2)термореактивные (разруш необратимо – сетчатые полимеры). Свойс тва полимеров 1)низкая плотность, в 5-8 раз ниже стали, 2)высок мех прочность, 3) высокие гидро, термо, звукоизол св-ва, 4)в воде не раств, 5)высок стойкость к а грес средам, 6)хор сварив-ть, спос-ть к окраш-ю. Недостатки 1)старение под дей ств света, окисление 2)полимер теряет эластичность, гибкость, ухудш мех св- ва 3)невысок теплоустой-ь 4)низкая поверх-ая прочность. Исп-ие в строительс тве – для покрыт полов, отделки стен, потолков, тепло и звукоизол материа лы, кровельное, гирметики, санитарно-техн оборуд-ие, трубопроводы, армату ра, клей, мастики, лакокрас материалы. Пластмассы – материалы, содержащи е полимер, кот при формировании изделий наход-ся в вязкотенучем состояни и, при его эксп-ии – в стеклообразном. Состав – полимер 30-60%, наполнитель 40-80% ( сажа, гранит, известняк), классификатор 1-2%, стабилизатор 1-2%, растворители, пи гменты.

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
- Дорогая, привет! Я тут ключики потерял... можно у тебя переночую?
- Конечно, только у меня месячные...
- Ой, а вот и ключи!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, шпаргалка по химии "Химия", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


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