Ответы на экзамен по химии для тех. спец. КубГТУ - файл n1.doc

Ответы на экзамен по химии для тех. спец. КубГТУ
скачать (113 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc113kb.03.11.2012 03:31скачать

n1.doc

Вопрос 1. Термодинамические функции состояния — функции основных макроскопических параметров (температура, давление, энтропия и т.д.) термодинамической системы, характеризующие её состояние: I закон термодинамики изм. U не зависит от способа проведения процесса, а опр. только начальным и конечным состоянием системы, т.е. явл. Ф-ей состояния. Внутренняя энергия U кДж/моль - это общая э. всех частиц составляющих систему. Опр. Абс. Внут. Э. нельзя, т.к. нельзя лишить систему энергии. Опр. Только изм. Внут. Э. при переходе от исходных веществ к продуктам реакции. Энтальпи́я Н кДж/моль т.к. нельзя опр. U, то и нельзя опр. Н. Qр = ∆Н – II закон термодинамики. Если теплота выделяется, то +Q, а -∆Н реакция – экзотермическая. Если поглощается – эндотерм. Энтропия S Дж/моль*К явл. определения меры необратимого рассеивания энергии. – неупорядоченность. Энергия Гиббса G кДж/моль явл. Ф-ей состояния системы – подчиняется II следствию из закона Гесса. ∆G0=∆H0-T∆S0. Закон Гесса – тепловой эффект хим.реакций зависит только от природы и состояния исходных веществ к конечным продуктам. I Сл-е: изм. Н образ. Вещества всегда равно изм. Н разложения этого вещества взятого с обратным знаком. ∆Нобр.=-∆Н0разложение. II Сл-е: Тепловой эффект хим. реакций равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ с учётом их стехиометрических коэ-тов. ∆Нхим.=?∆Н-?∆Нисх в-в. Вывод: изменение энтальпии простых веществ всегда равно нулю, чем меньше отриц. Величина ∆Н, тем более устойчивые образуются продукты.

Вопрос 2. Физический смысл энтропии S Дж/моль*К Если термодинамическая система переходит из одного равновесного состояния в другое, то ее энтропия изменяется. Разность значений энтропии в двух состояниях равна приведенному теплу, полученному системой при обратимом переходе из одного состояния в другое. ∆S=S1-S2 S = k ln W К - постоянная Больцмана. II закон термодинамики не может быть спонтанного общего переноса теплоты от тел менее нагретых к телам более нагретым. Энтольпийный и энтропийный факторы: При хим. и физ. пр. одновременно протекают 2 противополож. направлен. тенденции: с одной стороны система стремится перейти в энер. устой. состояние с наим. запасом потенциал. энер. ∆Н<0. С другой стороны система стремится перейти из более упорядочен. в менее упорядочен. состояние. Что сопровождается разбросом частиц и ув. Епот. Состояние системы, когда эти 2 фактора = наз-ся равновес. состоянием.

Вопрос 3. Скорость хим. реакций. Её изучает раздел кинетика – раздел химии, который изучает скорость хим. процессов; механизм хим. взаимодействия; влияние различных факторов на скорость реакции.::: гетерогенные, гомогенные, простые (протек. в результ. непосредствен. превращ. исх. в-в в продукты реакции), сложные (зависит от самой медленной лимитирующей реакции), обратимые и необратимые. Природа реаг. в-в под скоростью хим. реакций понимают изм. Реакций реаг. в-в в ед. времени. V=±∆C/∆ моль/л*с. + изм. конц. веществ обр. в рез-те реак. ∆С=С12. ∆С>0. изм. конц. в-ва вступ. в реак. ∆С<0. Под природой реаг. в-в понимают тип хим. связей и полярность молекул. Вещества построен. ков. пол. или ионной связи взаимод. с большими скоростями, чем в-ва построен. по типу ков. неп. связи. Влияние конц. чем больше конц. реаг. в-в в ед. объёма, тем больше вероятность столкновения молекул реаг. веществ. Скор. Хим. реак. Изучал Бекетов. ЗДМ – скор. хим. реак. при пост. 0t и Рдавл. прямо пропорцион. произв. конц. реаг. в-в. в степени равной их коэф. в-в. Матем. ЗДМ для реак. в общем виде аЧА+бЧБ?сЧС+дЧД. 0С . При повышении t хим. реак. ув. т.к. ув. число активных молекул. Катализатор – вещество резко ув. скор. реакции, но не расход. В результате её протек. Кат. учавств. в обр. пром. актив. частиц, а к концу взаим. они полностью регенирируются. Кат. гомоген. – если кат. и реаг. в-ва обр. однофаз. сист.; гетероген. кат. – кат. находится в системе виде отдельной фазы. Энер. активации – та энер. которая необходима для перевода неактив. частицы в актив. Еа.

Вопрос 4. Все хим. реак. можно разбить на 2 группы: Необрат. реак. – протек. до конца до полного израсходования одного из реаг. в-в. Zn+4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2?+H2O. Обрат. реак. – протек. до полного израсход. одного из реаг. в-в. N2+3H2?2NH3. При обрат. реак. протек. не до конца: при обрат. реак. ни одно из реаг. в-в не расход. полностью. Необр. реак. может протек. только в одном напр. Обрат. же реак. может протек. как в прямом, так и в обратном напр-ях.

Хим. равновесие когда скорость прямой и обр. реак. равны. Кол-ной мерой хим. равновесия явл. const равновесия. Кр

UT,P,C=K’P[A]aЧ[Б]б прямая. UT,P,C=K2P[C]cЧ[Д]d обрат. КР=(К’с/К2с) – физ. смысл. Мат. смысл - из предшествующих - Кр прямо пропорц. Произ. конц. продуктов реакции и обратно пропорц. произв. конц. исх. в-в в степенях равным стехеометр. коэф. Нарушить хим. равновесие изм. Т,Р,С. Изм. Р можно только в системах где есть вещества в газообр. состоянии.

Принцып Ле-Шателье. Если в сисетме изменить одно из условий равновесия (Т,Р,С), то равновесие сместится в сторону той реакции, которая противодействует вызванному изменению. 1. При ув. конц. исх. в-в или при ум. прод. р-ции хим. равн. сместится вправо. (в сторону прямого процесса). Если ум. конц. исх. в-в или ув. конц. прод. р-ции хим. равн. сместится влево. (в сторону обратной реак.) 2. При ув. Р - (влияет на сдвиг хим. равн. если хотя бы одно из веществ газ) смещается в сторону обр. меньшего числа моль газа. При ум. Р – смещается обр. большего моль газа. 3. При ув. Т хим. равн. сместится в сторону эндотерм. пр. (∆Н>0). При ум. Т хим. равн. сместится в сторону экзотерм. пр. (∆Н<0)

Вопрос 5.?

Вопрос 6. Хлорид натрия – вещество немолекулярное. Кристалл NaCl состоит из ионов Na и Cl. При попадании такого кристалла в воду в нее переходят эти ионы. При этом рвутся ионные связи в кристалле и водородные связи между молекулами воды. Попавшие в воду ионы вступают во взаимодействие с молекулами воды. В случае хлорид-ионов это взаимодействие ограничивается электростатическим притяжением дипольных молекул воды к аниону, а в случае катионов натрия оно приближается по своей природе к донорно-акцепторному. Полярная связь. Между чисто ковалентной (Cl2) и чисто ионной (LiF) связями есть еще одна, промежуточная. Она образуется, когда разные атомы притягивают общую электронную пару с неодинаковой силой. Способность атома оттягивать на себя электроны, участвующие в образовании химической связи, называется электроотрицательностью. Между атомами с существенно разной электроотрицательностью образуется чисто ионная связь; по мере уменьшения различий в электроотрицательности связь приобретает ковалентную «компоненту» и, наконец, становится чисто ковалентной. Электроотрицательность атомов хлора в молекуле Cl2 одинакова, поэтому связь между ними ковалентная. Связь Н–О в молекуле воды имеет в некоторой степени ионный характер, поскольку кислород более электроотрицателен, чем водород, и оттягивает на себя электронную пару. Такие связи называют полярными, причем полярность связи возрастает по мере увеличения ее ионного характера.

Вопрос 7. Химические свойства воды. Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Однако при температурах выше 1000 °С водяной начинает разлагаться на водород и кислород:

2О 2 + О2. Процесс разложения вещества в результате его нагревания называется термичкской диссоциацией. Термическая диссоциация воды протекает с поглощением теплоты. Поэтому, согласно принципу Ле Шателье, чем выше температура, тем в большей степени разлагается вода. Однако даже при 2000 °С степень термической диссоциации воды не превышает 2%, т. е. равновесие между газообразной водой и продуктами ее диссоциации — водородом и кислородом — все еще остаётся сдвинутым в сторону воды. При охлаждении же ниже 1000 °С равновесие практически полностью сдвигается в этом направлении.

Вода — весьма реакционноспособное вещество. Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода. Вода является жестким донором электронов в химических реакциях с донорно-акцепторным взаимодействием реагентов и часто выступает активным реагентом в реакциях, контролируемых зарядом.

Вода - обладает также каталитической способностью. В отсутствие следов влаги практически не протекают некоторые обычные реакции; например, хлор не взаимодействует с металлами, фтороводород не разъедает стекло, натрий не окисляется в атмосфере воздуха.

Вода способна соединяться с рядом веществ, находящихся при обычных условиях в газообразном состоянии, образуя при этом так называемые гидраты газов. Примерами могут служить соединения Хе•6Н2О, С12 • 8Н2О, С6 Н6 • 6 Н2О, С3Н8 • 17Н2О, которые выпадают в виде кристаллов при температурах от 0 до 24 оС (обычно при повышенном давлении соответствующего газа). Подобные соединения возникают в результате заполнения молекулами газа («гостя») межмолекулярных полостей, имеющихся в структуре воды («хозяина»); они называются соединениями включения или клатратами. Физические свойства воды.Интересной особенностью воды является то, что при нагревании от 0 °C до 4 °C (3,98 °C — точно) вода сжимается. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода, как менее плотная, остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.Вода имеет особенности, связанные с наличием водородных связей: высокая температура и удельная теплота плавления и кипения (по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом). Жидкая вода имеет аномально высокую теплоёмкость, а также аномальное тепловое расширение при замерзании.Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По причине этого, а так же того, что ион водорода не имеет внутренних электронных слоев и обладает малыми размерами, он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы. Благодаря этому, каждый атом кислорода притягивается к атомам водорода других молекул и наоборот. Каждая молекула воды может участвовать максимум в четырёх водородных связях: 2 атома водорода — каждый в одной, а атом кислорода — в двух. При таянии льда часть связей рвётся, что позволяет уложить молекулы воды плотнее; при нагревании воды связи продолжают рваться, и плотность её растёт, но при температуре выше 4 °С этот эффект слабее, чем обычное тепловое расширение; при испарении рвутся все оставшиеся связи. Разрыв связей требует много энергии, отсюда высокая температура и удельная теплота плавления и кипения и высокая теплоёмкость. Вязкость воды обусловлена тем, что водородные связи мешают молекулам воды двигаться с разными скоростями. Капля, ударяющаяся о поверхность воды По сходным причинам вода является хорошим растворителем полярных веществ. Каждая молекула растворяемого вещества окружается молекулами воды, причём положительно заряженные участки молекулы растворяемого вещества притягивают атомы кислорода, а отрицательно заряженные — атомы водорода. Поскольку молекула воды мала по размерам, много молекул воды могут окружить каждую молекулу растворяемого вещества. Это свойство воды используется живыми существами. В живой клетке и в межклеточном пространстве вступают во взаимодействие растворы различных веществ в воде. [1] Вода необходима для жизни всех без исключения одноклеточных и многоклеточных живых существ на Земле. Чистая (не содержащая примесей) вода — хороший изолятор. Но благодаря тому, что вода — растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, что обуславливает наличие в воде различных положительных и отрицательных ионов, это позволяет определять чистоту воды по её электропроводности. Вода имеет показатель преломления n=1,33 в оптическом диапазоне. Однако она сильно поглощает инфракрасное излучение, и поэтому водяной пар является основным естественным парниковым газом, отвечающим более чем за 60% эффекта. Благодаря большому дипольному моменту молекул, вода также поглощает микроволновое излучение, на чем основан принцип действия микроволновой печи.

Вопрос 8. Растворимость вещества показывает, сколько вещества в граммах может раствориться в 1 л воды или сколько вещества в граммах может раствориться в 100 г растворителя. Отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при данной температуре, к объему растворителя называется растворимостью этого вещества или коэффициентом растворимости. Массовая доля растворенного вещества показывает долю этого вещества, содержащегося в растворе. Растворимость веществ зависит от природы растворяемого вещества и растворителя, температуры и давления. Причины различной растворимости веществ пока точно не установлены, их связывают с характером взаимодействия молекул растворителя и растворенного вещества. Поэтому точно установить растворимость вещества в некотором растворителе можно только экспериментальным путем. Однако замечено, что вещества, состоящие из полярных молекул и вещества с ионным типом связи лучше растворяются в полярных растворителях, а неполярные вещества - в неполярных растворителях. Или иначе: подобное растворяется в подобном.

При растворении твердых и жидких веществ объем раствора обычно почти не изменяется. Следовательно, растворимость твердых и жидких веществ не зависит от давления. При растворении газов объем системы уменьшится, поэтому их растворимость существенно зависит от давления и, согласно принципу Ле Шателье, растворимость газа увеличивается. Если растворение эндотермичено повышение температуры увеличивает растворимость. Почти всегда этот процесс экзотермичен, следовательно, повышение температуры понижает растворимость газов, поэтому при кипячении газы удаляются из раствора. Кол. состав р-в выражают через Концентрация р-в. Молярная конц. (молярность) – См (М) моль/л ню=mв/М. омега%=mp/(mр-ля+mр-в ).

Вопрос 9. Неэлектролиты-в р-ре частиц растворённого вещества находятся виде молекул, этот раствор не проводит электрический ток. Электролиты- система содержащая положит. и отриц. заряж. ионы сущ. незав. от внешних электрических или магнитных полей. Электр. дис.- процесс распада молекул в-в на ионы под действ. Полярных молекул р-лем, а также при их плавлении. Характеризуют степенью дис. Альфа=Св(прод)в выражают в ед. или %. В зависимости от элект. дис. различают: сильные электролиты от 30 до 100%, средней силы от 3 до 30%, слабые <3%. При ув. t ув. дис. Кислоты-дис. в 1 ступень. Осн., соли в несколько. Реакция нейтр.- обменное взаимодействие между кислотой и основанием с образованием соли и воды. Нейтр. слабой к-ты (уксус). Сильным осн. СН3СООН+NaOH=CH3COONa+H2O

Нейтр. сильной к-ты слаб. осн. HNO3+NH4OH Нейтр. слаб. к-ты слаб. осн. CH3COOH+NH4OH=CH3COONH4+H2O. Гидролиз-хим. обменное взаим. ионов р-в соли с водой привод. к обр. слабо дис. прод. и сопров. изм. рН среды. Гидролиз по катиону сл. осн. сил. к-та. ПО аниону сл. к-та и сил. осн. По аниону и кат. одноврем. сл. осн. сл. к-той. Соли обр. сил.осн. и сил. к-той гидролизу не подлежат т.к. в р-ре отсутствуют ионы соли. I. FeCl3+H2O? 1. FeCl3?Fe3++ 3Cl- 2. Fe(OH)3 – сл. осн. HCl – сил. к-та. 3. Fe3++H+OH-?(FeOH)2+ +H+ - среда кислая рН<7. 4. FeCl3+H2O?(FeOH)Cl2+HCl.

Вопрос 10. Водородный показатель - pH — это мера активности (в случае разбавленных р-ров совпадает с конц.) ионов водорода в р-ре, количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отриц. десятичный лог. конц. водородных ионов, выраженной в молях на литр. В чистой воде при 25 °C конц. ионов водорода ([H+]) и гидроксид-ионов ([OH-]) одинаковы и составляют 10-7 моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды, которое равно [H+] · [OH-] и составляет 10?14 мольІ/лІ (при 25 °C). Когда конц. обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтр. реакцию. При добавлении к воде кислоты конц.ионов водорода ув., а конц. гидроксид-ионов соответственно ум., при добавлении основания — наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а конц. ионов водорода падает. Когда [H+] > [OH-] говорят, что раствор является кислым рН<7, а при [OH-] > [H+] — щелочным pH>7, а при [OH-]=[H+] – нейтр. pH=7. Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода пользуются их десятичным логарифмом, взятым с обратным знаком, который собственно и является водородным показателем — pH. Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы — органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах — либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1—2 единицы.Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.Использование специального прибора — pH-метра — позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов H+ в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.

Аналитический объёмный метод — кислотно-основное титрование — также даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности — момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, — фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется кислотность раствора.Влияние температуры на значения pH. Влияние температуры на значения pH объяснятеся различной диссоциацией ионов водорода (H+) и не является ошибкой эксперимента. Температурный эффект невозможно компенсировать за счет электроники pH-метра.

Вопрос 11 Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой. Катионы жёсткости Са2+, Mg2+, Fe2+. Анионы ж. HCO3-, SO42-, Cl-. Соли времен. ж. кат.+HCO3, Соли пост. ж. кат.+SO4,Cl; Мягкая до 4 мили моль*экв/л, средняя от 4до 8, жёсткая от 8 до 12, очень ж. от 12. Различают временную жёсткость, образованную гидрокарбонатами и постоянную жёсткость, вызванную присутствием других солей. Временная жёсткость может быть устранена кипячением. Пост. Жёсткость смягчают хим. способом действием: соды, др. солей перевод в не раст. соль.

Вопрос 12 Временная жёсткость – карбонатная жёсткость создается солями угольной кислоты: карбонатами и гидрокарбонатами. Временной она называется потому, что соли угольной кислоты разлагаются с образованием летучего углекислого газа. Скорость разложения растет с ростом температуры. Карбонат кальция разлагается при 825°С, образуя углекислоту и окись кальция — обожженную известь. Гидрокарбонат кальция, растворимость которого довольно высока, при кипячении водного раствора выделяет углекислый газ и переходит в карбонат кальция. Кипячение воды может привести к снижению карбонатной жесткости, если гидрокарбонат кальция, выделяя СО2, перейдет в карбонат, а последний кристаллизуется и выпадет в осадок или сядет в виде накипи на стенки емкости, в которой вели кипячение.

Вопрос 13 ?

Вопрос 14 ОВР – электронно-динамические р-ции, в которых элементы изм. С.О. Это процессы дыхания, обмен в-в, горение, и т.п. Изм. С.О. в ОВР вал. 2 процесса: I пр. ок.- пр.отдачи электронов в-вом при этом С.О. повышается , II пр. восст. – пр. присоед. в результате С.О. понижается т.к. потеря электронов восст. (пр. окис.) всегда сопровож. присоед. электронов окис., то ОВР представ. собой единство 2 пр. Вост. и окис. как простые так и сложные в-ва. : Ме содержат 1,2 реже 3,4 электрона и в свободном состоянии могут быть только восстан. НеМе имеют на внешнем энергет. от 4 до 8 электр. по-этому ОВР проявляют и восстан. и окис. св-ва. Искл. F который проявляет окис. св-ва. Сложные вещества и окис. и восстан. в зависимости от степени окис. атома центрального элемента. А) Если элемент проявляет min С.О., то ОВР только восстан. Б)Если атом проявляет в соед. Max С.О. только ок-ль. В)Атом проявляющий пром. С.О. в ОВР может и ок-ль и восстан. Обычно различают три типа ОВР межмолекулярные - В межмолекулярных (межатомных) реакциях окислительные функции выполняют одни вещества, а восстановительные – другие. Например, в реакции H2S + Cl2 = S + 2HCl электроны от восстановителя – иона S2– – переходят к окислителю – молекуле Cl2., внутримолекулярные - внутримолекулярного окисления-восстановления одна часть молекулы – окислитель, другая – восстановитель. Простейшими примерами могут служить реакции термического разложения вещества 2NO2=2NO+O2, и диспропорционирования - (самоокисления-самовосстановления) протекают с одновременным уменьшением и увеличением степени окисления атомов одного и того же элемента. Они характерны для соединений или простых веществ, состоящих из промежуточных степеней окисления данного элемента: Cl2+H2O=HCl+HClO. ОВР обычно уравнивают методом электронного баланса. Порядок составления этих процессов: 1)Составляют схему реакций 2)Находят элементы изм. С.О. 3) Состав. электронные ур-я в которых учитывают кол-во атомов элементов в исходных веществах и продуктов реакции. и опр. Ок-ль вос-ль, пр. ок-я вос-я. 4)Составляют электрон. баланс и находят коэф. 5) Найденные коэф. ставят в правую часть реакции и уравн. В последоват. 1. Метал. 2. Водород. 3.кислод.

Вопрос 15. Герерогенная система (от греч. heterogenes - разнородный), состоит из двух или неск. фаз, т.е. частей, отличающихся по св-вам и соприкасающихся по пов-стям раздела. Г.С. т.е. состоит по меньшей мере из двух фаз, то между фазами обязательно существует граница раздела. В наиболее общем случае мы имеем дело с поверхностью раздела двух фаз; на состав и свойства этой поверхности влияют любые изменения в любой из двух контактирующих фаз. Хотя мы и говорим «поверхность раздела», в действительности это всегда некоторый переходный слой конечной толщины. С течением времени после соприкосновения фаз будет происходить диффузия молекул каждой из фаз в другую, в результате чего постепенно будет достигнуто равновесное распределение компонентов в объемах контактирующих фаз и на межфазной границе. Однако, состояние вещества на межфазной границе отличается от его состояния в объеме фазы. Можно выделить следующие типы межфазной границы: жидкость-газ (ж/г), жидкость-жидкость (ж/ж), твердое тело-твердое тело (т/т), твердое тело-газ (т/г) и твердое тело-жидкость (т/ж). Чаще всего термин «поверхность» используется в случаях, когда одна из фаз газ или пар. Свойства пограничного слоя, естественно, зависят от свойств соприкасающихся фаз и в первую очередь от сил межмолекулярного притяжения.
Вопрос 16. Адсорбция - (лат. ad — на, при; sorbeo — поглощаю) — процесс концентрирования вещества из объёма фаз на границе их раздела.Поглощаемое вещество, еще находящееся в объеме фазы, называют адсорбтив, поглощенное — адсорбат. В более узком смысле под адсорбцией часто понимают поглощение примеси из газа или жидкости твердым веществом — адсорбентом. При этом, как и в общем случае адсорбции, происходит концентрирование примеси на границе раздела адсорбент-жидкость либо адсорбент-газ. Процесс, обратный адсорбции, то есть перенос вещества с поверхности раздела фаз в объем фазы, называется десорбция. Причиной адсорбции являются неспецифические (то есть не зависящие от природы вещества) ван-дер-ваальсовы силы - силы межмолекулярного взаимодействия с энергией 0,8 — 8,16 кДж/моль. Этим термином первоначально обозначались все такие силы, но сейчас он обычно применяется к силам, возникающим при поляризации молекул и образовании диполей. Разновидности: хемосорбцией и химической адсорбцией, физическая, ионообменная, статическая, динамическая. Факторы влияющие на адсорбцию: концентрация раствора, состав его, химическая природа самого ПАВ и поверхности (волокна, полимера в латексе, частиц красителей и пигментов), длина углеводородной цепи, наличие в ней заместителей (например, циклов, полярных групп), температуры и рН раствора. Примером химической адсорбции является адсорбция кислорода на ​вольфраме или серебре при высоких температурах. Пример адсорбционных установок на азотные установки. Роль адсорбции …?

Вопрос 17. Адгезия – межфазное взаим. происход. на поверхности компенсированных фаз (ж-ж…) Она происх. самопроизв. и приводит к пониж. избыточной ∆Gпов. если одна из фаз жидкая, то наблюдается явл. Смачивания или частный случай адгезии. Это явл. распр. в тех. процессах. Движущей силой адгезии и смачивания явл. снижение ∆Gпов. за счёт взаим. на границе фаз. Степень смачивания опр. соот. между раб. соверш. адгезией, а так же когезией. Когезия - взаим. между частицами внутри фазы. Смачивание протекает тем лучше, чем меньше силы когезии и выше силы адгезии. При смачивании имеет место вандерваальсового взаим. При чём одинаковые по полярности молекулы взаим. в большей степени. Смач. различ. по полярн. поверхностей водой. Полное смачивание может приводить к адгезии или прилипании одной поверхности к др. (два стекла смоч. водой).

Вопрос 18. ГДС - Гетерогенные системы, содержащие дисперсные фазы называют дисперсными системами. При этом сплошная фаза дисперсной системы называется дисперсионной средой ( : Пар, жидкость, тв.) Классификация ГДС: 1. По степени раздробленности (дисперсности) системы делятся на следующие классы: грубодисперсные, размер частиц в которых более 10-5 м; тонкодисперсные (микрогетерогенные) с размером частиц от 10-5 до 10-7 м; коллоидно-дисперсные (ультрамикро-гетерогенные) с частицами размером от 10-7 до 10-9м. 2. По агрегатным состояниям фаз: 1) тв. тв. рубиновое стекло; пигментированные волокна; сплавы; рисунок на ткани. 2) тв. ж. жемчуг, вода в граните, вода в бетоне. 3) тв. газообразная пенобетоны, замороженные пены, пемза. 4) ж. тв. суспензии, краски, пасты. 5) ж.ж. эмульсии: молоко, нефть, сливочное масло. 6) ж. г. пены 7) г. тв. дымы, космическая пыль, аэрозоли. 8) г. ж. туманы, газы в момент сжижения. 9) г. г. Коллоидная система не образуется. 3. По степени взаим. частиц в дисперстной фазе: 1) свободно дисп. системы (частицы не связаны между собой) 2) связанная дисп. система (частичное взаим. между част. дисп. фазы. (в результате эти частицы могут обр. сетчатые структуры)). 4.По характеру взаим. между частицами дисп. фазы и среды: 1) лиофильные и гидрофильные (степень взаим. частиц со средой велика (частицы и среда полярные)). 2) лиофобные (частица и среда разнополярные). Агрегация (лат. aggregatio присоединение) — 1) процесс объединения элементов в одну систему, 2) объединение, симулирование каких-либо однородных показателей, с целью получения более общих показателей. Седиментация - (от лат. sedimentum — оседание), оседание или всплывание частиц дисперсной фазы (твёрдых крупинок, капелек жидкости, пузырьков газа) в жидкой или газообразной дисперсионной среде в гравитационном поле или поле центробежных сил. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) широко применяются для стабилизаторов эмульсий, моющих средств и др. ПАВы уменьшают ∆Gпов. Разделяют капли воды и т.д. Всё это способствует стаб. воднонефть. эмульсии и отриц. сказ. в процессе перераб. и транспорт. Т.к. примеси воды нежелате-ны.

Вопрос 19. Понятие ПАВ - группа органических соединений, адсорбция которых из их растворов даже очень малой концентрации приводит к резкому снижению поверхностного (межфазного) натяжения на поверхности раздела р-ра с газом (паром), др. жидкостью или твердым телом. Промышленные ПАВ этого типа можно разделить на след. основные группы: карбоновые к-ты и их соли (мыла), алкилсульфаты (сульфоэфиры), алкилсульфонаты и алкиларилсульфонаты, прочие продукты. В производстве мыл и многих ионо и неионогенных мылоподобных ПАВ используют карбоновые к-ты, получаемые гидролизом из растительных и животных жиров, и синтетические жирные к-ты. Промышленное значение имеют также смоляные и жирные к-ты таллового масла -- побочного продукта целлюлозного производства -- смоляные к-ты канифоли, среди которых преобладает абиетиновая. Наибольшее значение как ПАВ из солей монокарбоновых к-т имеют мыла (натриевые, калиевые и аммонийные) жирных к-т RСООН, где R -- насыщенный или ненасыщенный нормальный алифатический радикал с числом атомов углерода 12--18, и мыла (натриевые, реже калиевые) смоляных к-т. Практическое значение имеют также дикарбоновые к-ты, напр. алкенилянтарные, получаемые в пром-сти конденсацией непредельных углеводородов с малеиновым ангидридом. Строение ПАВ — органические соединения, имеющие дифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент(функциональные группы -ОН, -СООН, -O- и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобный компонент. Наибольшее практическое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ и адсорбция примесей из газа либо жидкости специальными высокоэффективными адсорбентами. В качестве адсорбентов могут выступать разнообразные материалы с высокой удельной поверхностью: пористый углерод (наиболее распространённая форма — активированный уголь), силикагели, цеолиты а также некоторые другие группы природных минералов и синтетических веществ.

Вопрос 20. При погружении металла в раствор, содержащий ионы этого металла, образуется специфический для границы электрод — раствор ионный Двойной электрический слой дополнительно к Д.э.с., существовавшему на поверхности металла до погружения, и Двойной электрический слой, возникающему в результате ориентации полярных молекул растворителя (например, воды) у поверхности металла. Так, при погружении серебряной пластинки в раствор KNO3 , содержащий очень мало AgNO3, ионы Ag+ переходят из металла в раствор, избыточные электроны в металле заряжают его поверхность отрицательно и притягивают из раствора ионы К+, образующие у поверхности вторую (положительную) обкладку Двойной электрический слой . Возникающий скачок потенциала приостанавливает дальнейший переход ионов Ag+, и наступает равновесие электрода с раствором. Упругостью электролитического растворения металла та силу, которая гонит ионы металла в раствор; она вполне аналогична упругости пара испаряющейся жидкости. Если упругость растворения ничтожно малая величина, тогда достаточно того случайного количества ионов металлов, которое находится даже в самых чистых веществах, чтобы явление переменило свой знак, и тогда на металле осаждаются ионы, он электризуется положительно, а раствор отрицательно. Такие явления наблюдаются для благородных металлов: ртути, серебра, золота и др. Возникновение Э. п. обусловлено пространств. разделением зарядов противоположного знака на границе раздела фаз и образованием двойного электрического слоя.

Вопрос 21. Электрохим. системы - система в которой могут протекать как минимум одна электрохимическая реакция окисления и одна электрохимическая реакция восстановления вещества. Электрохимические процессы, как и ОВР, связаны с изменением степени окисления веществ, участвующих в реакции. Основное отличие ОВР от электрохимических процессов заключается в том, что процессы восстановления и окисления пространственно разделены и перенос электронов может быть зафиксирован как некоторый ток. Г.э. - химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакцией. Значения нужны для питания электрических приборов не требующих большой энергии. (переносных). Действие г.э. основано на протекании в нём ОВР. В простейшем случае г.э. состоит из 2 пластин или стержней, изготовлен. из различных Ме и погружённых в р-р электролита. Элемент Якоби-Даниэля медная пластина, погружённая в р-р сульфата меди (медный электрод), и цинковой пластины, погружённой в р-р сульфата цинка (цинковый электрод). Оба р-ра в разделенной посуде и соед. с друг другом и источником (тока). ZnSO4, CuSO4, A Zn-2e?Zn2+ пр.вост., K Cu2++2e?Cu пр. ок., CuSO4+Zn? ZnSO4+Cu? (рис.) ЭДС=ЕК0А0 – для стандартных условий. Для нестандартных условий ЕКК0+0,059/nЧlnc1 ЕАА0+0,059/nЧlnc2 .

Вопрос 22. Химическая коррозия Ме - взаимодействие поверхности металла с (коррозионно-активной) средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. Разновидности – газовая, жидкостная коррозия. Отриц. роль приводит к усталости, разрушению Ме, быстрому износу, потеря эксплуатационных свойств. Газовая кор. 4Fe + 3O2 ? 2Fe2O3, Жидкостная кор. Ме0+xН2О?Меn+(H2O)x+nЧe.

Вопрос 23. Электр. хим. кор. - Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов. При электрохимической коррозии всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.) как, например, при ржавлении железа во влажной атмосфере 4Fe + 3O2 + 6H2O ? 4FeO(OH)•H2O. Отриц. роль разрушение Ме приводя его к негодности. Пр. кор. железобет. констр. Стальная арматура, закладные детали и связи в ограждающих и несущих конструкциях повреждается вследствие нейтрализации защитного слоя бетона углекислым и другими газами, имеющимися в атмосфере города. В ряде случаев коррозия вызвана протечками в стыках, утечками из водопроводных и канализационных труб, конденсацией влаги в стенах. Ремонт арматуры включает усиление её при наличии глубокого поражения и защите различными покрытиями. Эффективны покрытия протекторного действия. В ряде случаев применяется обетонирование, в том числе с ингибиторами коррозии стали. Во всех подобных случаях выполняются мероприятия, исключающие увлажнение бетона.

Вопрос 24. Защита от кор. В зависимости от состава пигментов и пленкообразующей основы ЛКП (лакокрасочное покрытие) могут выполнять функции барьера, пассиватора или протектора. Барьерная защита - это механическая изоляция поверхности. Нарушение целостности покрытия даже на уровне появления микротрещин предопределяет проникновение агрессивной среды к основанию и возникновение подпленочной коррозии. Пассивация поверхности металла с помощью ЛКП достигается при химическом взаимодействии металла и компонентов покрытия. К этой группе относят грунты и эмали, содержащие фосфорную кислоту (фосфатирующие), а также составы с ингибирующими пигментами, замедляющими или предотвращающими процесс коррозии. Протекторная защита металла достигается добавлением в материал покрытия порошковых металлов, создающих с защищаемым металлом донорные электронные пары. Для стали таковыми являются цинк, магний, алюминий. Под действием агрессивной среды происходит постепенное растворение порошка добавки, а основной материал коррозии не подвергается. Анодное покрытие - это покрытие более электроотрицательным металлом, чем основной. В соответствующих условиях будет разрушаться покрывающий металл. В случае повреждения (трещины и т. п.) электрохимическое растворение металла покрытия препятствует коррозии основного металла. Примерами этого вида защиты стали являются цинкование и хромирование. рис.

Вопрос 25. Соед. Са Ка́льций — химический элемент с атомным номером 20 в периодической системе, обозначается символом Ca (лат. Calcium), мягкий щелочноземельный металл серебристо-серого цвета. Проявл. осн. св-ва. Соединения кальция — известняк, мрамор, гипс (а также известь — продукт обжига известняка) применялись в строительном деле уже несколько тысячелетий назад. Вплоть до конца 18 века химики считали известь простым телом. 2Са + О2 = 2СаО, Ca + 2Н2О = Ca(ОН)2 + Н2? + Q Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается.На его долю приходится 3,38 % массы земной коры (5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа). Большая часть кальция содержится в составе силикатов и алюмосиликатов различных горных пород (граниты, гнейсы и т. п.). В виде осадочных пород соединения кальция представлены мелом и известняками, состоящими в основном из минерала кальцита (CaCO3). Кристаллическая форма кальцита — мрамор — встречается в природе гораздо реже.Довольно широко распространены такие минералы кальция, как известняк СaCO3, ангидрит CaSO4 и гипс CaSO4·2H2O, флюорит CaF2, апатиты Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), доломит MgCO3·СaCO3. Присутствием солей кальция и магния в природной воде определяется её жёсткость. Традиционно в качестве вяжущих материалов используются цементы, известь и глины различных видов и марок. Подобные плавы солей могут быть широко использованы не только в дорожном строительстве при устройстве подстилающего слоя, как, например, в Канаде и США, но и в качестве добавок и наполнителей в производстве строительных материалов, в том числе сухих смесей. Наиболее благоприятные условия в цементно-песчаных композициях будут создаваться в присутствии тонкодисперсных карбонатно-известково-гипсовых шламов, поскольку, во-первых, карбонат кальция будет выполнять функцию не только активации поверхности кварца, но и использоваться в качестве подложки для наращивания на гранях кальцита гидратных фаз, формирующихся в цементных системах; во-вторых, гипсовая фаза и избыток извести будут способствовать формированию и устойчивому состоянию эттрингита и ГСАК-1, уплотняющих и армирующих структуру.

Вопрос 26. Соед. Mg. МАГНИЙ (Magnesium) Mg, хим. элемент II гр. периодич. системы, ат. н. 12, ат. м. 24,305; относится к щелочноземельным элементам. Прир. М. состоит из трех стабильных изотопов 24Mg (78,60%), 25Mg (10,11%) и 26Mg (11,29%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 5,9.10-20 м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки 3s2; степень окисления +2, очень редко +1; Магний — очень легкий, довольно хрупкий металл, постепенно окисляется на воздухе, превращаясь в белый оксид магния. Магний есть в кристаллических горных породах в виде нерастворимых карбонатов или сульфатов, а также (в менее доступной форме) в виде силикатов. Оценка его общего содержания существенно зависит от используемой геохимической модели, в частности, от весовых отношений вулканических и осадочных горных пород. Сейчас используются значения от 2 до 13,3%. Возможно, наиболее приемлемым является значение 2,76%, которое по распространенности ставит магний шестым после кальция (4,66%) перед натрием (2,27%) и калием (1,84%). 2Mg(к) + O2(г) = 2MgO(к) Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2 Магний — самый легкий конструкционный материал, используемый в промышленных масштабах. Его плотность (1,7 г см-3) составляет менее двух третей плотности алюминия. Сплавы магния весят вчетверо меньше стали. Кроме того, магний прекрасно обрабатывается и может быть отлит и переделан любыми стандартными методами металлообработки (прокатка, штамповка, волочение, ковка, сварка, пайка, клепка). Поэтому его основная область применения — в качестве легкого конструкционного металла.

Вопрос 27. Углеводоро́ды — органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Первые образуют основу, углеродный «скелет», а вторые ковалентно связаны с углеродными атомами «скелета», образуя стабильную молекулярную структуру. У.В. предельные СН4 метан, С2Н6 – этан, С3Н8 – пропан и т.д. Непредельные – С2Н4 – этилен, С3Н6 – пропилен, С4Н8 – бутилен и т.д. Алканы – СnH2n+2, Алкены – CnH2n, Алкины – CnH2n-2, Арены – СnH2n-6. Реакции СН4+Cl2?СН3Cl+HCl (хлорметан), СН2=СН2+Br2?CH2Br-CH2Br (дибромэтан), 2СН3-СН2-ОН+2Na?2CH3-CH2-ONa+H2? этилат натрия. Применение: (клей, лаки, краски)

Вопрос 28. Органическое топливо – топливо природного происхождения (исчерпаемое). Органическое топливо по происхождению подразделяют на природное (естественное) и искусственное, а по агрегатному состоянию при обычных условиях - на твердое, жидкое и газообразное. К примеру: жидким природным топливом является нефть, а искусственным - продукты ее переработки: мазут, дизельное топливо, бензин и т.д.Кроме того, топливо по назначению и способу использования подразделяется на энергетическое в технологическое.К энергетическим относятся те виды топлива, которые являются главным образом источником тепловой энергии.К технологическим относятся те виды топлива, которые являются не только источником тепловой энергии, но и используются как компонент технологического процесса. Свойства топлива как горючего материала определяются его составом. Любое топливо состоит яз горючей и негорючей частей. Горючую часть образуют углерод (С), водород (Н) и сера горючая (летучая) SA. Горение — это сложный физико-химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продукты сгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Реакции горения взаимодействие в-ва с кислородом. Горение пентана С5Н12 + О2=5СО2+6Н2О+Q.

Вопрос 29. Полимеризация – реакция образования полимера без образования низкомолекулярных продуктов. В качестве мономера используется молекула, содержащая кратную связь. Полиэтилен получают полимеризацией этилена:

nCH2=CH2 ? [-CH2-CH2-]n. Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода и др.; электроизоляционный материал. Полистирол — продукт полимеризации стирола (винилбензола). Полистирол — твердое, упругое, бесцветное вещество. Фенильные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований. Это жесткий, аморфный полимер с невысокой механической прочностью при растяжении и изгибе. Полистирол имеет низкую плотность, термическую стойкость, обладает отличными диэлектрическими свойствами и весьма низкой прочностью при ударе. Он легко деформируется при относительно невысоких температурах (80 °C). Не обладает химической стойкостью. При контакте с жирами выделяет мономер стирола. Для улучшения свойств полистирола его модифицируют различными сополимерами и подвергают сшиванию.Полистирол - термопластичный аморфный полимер с формулой [-СН2-С(С6Н5)Н-]n. Органическое стекло (оргстекло), или полиметилметакрилат (ПММА) — синтетический полимер метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик, продаваемый под торговыми марками плексиглас, лимакрил, перспекс, плазкрил, акрилекс, акрилайт, акрипласт и др., также известный под названием акриловое стекло или акрил. Основные области применения пересекаются с минеральным стеклом, но оргстекло значительно проще обрабатывается и формуется, а также обладает меньшим весом. Это определяет его преимущество для изготовления различных деталей интерьера, указателей, рекламной продукции и аквариумов. Из необычных областей применения оргстекла следует отметить:Изготовление клея-растворителя для самого себя путём получения мономера (метилметакрилата) перегонкой;В сантехнике (акриловые ванны), в торговом оборудовании. ПММА нашёл широкое применение в офтальмологии: из него делаются жёсткие интраокулярные линзы (ИОЛ), которых в настоящее время имплантируется в мире до нескольких миллионов штук в год.

Вопрос 30. Карбо́новые кисло́ты — класс органических соединений, молекулы которого содержат одну или несколько функциональных карбоксильных групп -COOH. Кислые свойства объясняются тем, что данная группа может сравнительно легко отщеплять протон. За редкими исключениями карбоновые кислоты являются слабыми. Например, у уксусной кислоты CH3COOH константа кислотности равна 1,75·10-5. А муравьиная кислота легко прожигает кожу. Наиболее важные химические свойства, характерные для большинства карбоновых кислот: 1) Карбоновые кислоты при реакции с металлами или их осно́вными гидроксидами дают соли соответствующих металлов:

2 CH3COOH + Mg = (CH3COO)2Mg + H2 CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O

Также карбоновые кислоты могут вытеснять более слабую кислоту из её соли, например:

CH3COOH + NaHCO3 = CH3COONa + H2CO3 (потом H2CO3 разлагается на углекислый газ и воду)

2) Карбоновые кислоты в присутствии кислого катализатора реагируют со спиртами, образуя сложные эфиры (реакция этерификации): CH3COOH + СН3СН2ОН = CH3COOСН2СН3 + H2O

3) При нагревании аммонийных солей карбоновых кислот образуются их амиды: CH3COONH4 = CH3CONH2 + H2O

4) Под действием SOCl2 карбоновые кислоты превращаются в соответствующие хлорангидриды. CH3COOH + SOCl2 = CH3COCl + HCl + SO2. Применение. К-ты исходные соед. для получения промежут. продуктов орг. синтеза, в частности кетенов, галогенангидридов, виниловых эфиров, галогенкислот. Соли К. к. и щелочных металлов применяют как мыла, эмульгаторы, смазочные масла; соли тяжелых металлов - сиккативы, инсектициды и фунгициды, катализаторы. Эфиры к-т - пищ. добавки, р-рители; моно- и диэфиры гликолей и полигликолей пластификаторы, компоненты лаков и алкидных смол; эфиры целлюлозы - компоненты лаков и пластмассы. Амиды к-т эмульгаторы и флотоагенты. Об индивидуальных к-тах см., напр., в ст. Акриловая кислота, Бензойная кислота. Масляная кислота, Муравьиная кислота, Уксусная кислота.

Вопрос 31. Поликонденсация - процесс синтеза полимеров из полифункциональных (чаще всего бифункциональных) соединений, сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, спиртов и т. п.) при взаимодействии функциональных групп. Полиэфи́ры или полиэ́стеры — высокомолекулярные соединения, получаемые поликонденсацией многоосновных кислот или их альдегидов с многоатомными спиртами. Известны природные (янтарь и др.) и искусственные полиэфиры. Практическое применение получили глифталевые смолы, полиэтилентерефталат, полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты. Полиамидыпластмассы на основе синтетических высокомолекулярных соединений, содержащих в основной цепи амидные группы —CONH—. Полиамиды получают поликонденсацией амидов многоосновных кислот с альдегидами, поликонденсацией высших аминокислот или диаминов с дикарбоновыми кислотами, конденсацией капролактама и солей диаминов дикарбоновых кислот и др. Полиамиды применяют в виде волокон типа капрон, найлон, пленок, клеев и покрытий, как антикоррозийные материалы для защиты металлов и бетонов, в медицине (для хирургических швов, в глазной хирургии, для искусственных кровеносных сосудов, как заменители костей), как заменители кожи и др.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации