- •Изучаемые вопросы:
- •1. Предмет химии. Значение химии в изучении природы и развитии техники
- •2. Основные количественные законы химии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Литература
- •Лекция 2 (2 ч)
- •Тема 1. Строение вещества. Периодическая система элементов д. И. Менделеева
- •Изучаемые вопросы:
- •1.1. Современная модель строения атома
- •1.2. Квантовые числа
- •Орбитальное квантовое число 0 1 2 3 4
- •1.3. Строение многоэлектронных атомов
- •1.4. Периодические свойства элементов
- •1.5. Периодическая система элементов д. И. Менделеева
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература:
- •Лекция 3 (2 ч)
- •Тема 2. Химическая связь и взаимодействия между молекулами
- •Изучаемые вопросы:
- •2.1. Общая характеристика химической связи
- •2.2. Типы химической связи
- •2.3.Типы межмолекулярных взаимодействий
- •2.4. Пространственная структура молекул
- •Число гибридных орбиталей равно числу исходных. При смешении s и р-орбиталей образуется две sp-гибридных орбитали, угол между осями которых равен 180°.
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Вопросы для самостоятельной работы:
- •Литература:
- •Лекция 4 (2 ч)
- •Тема 3. Агрегатное состояние вещества
- •Изучаемые вопросы:
- •3.1. Общая характеристика агрегатного состояния вещества
- •3.2. Газообразное состояние вещества. Законы идеальных газов. Реальные газы
- •3.3. Характеристика жидкого состояния вещества
- •3.4. Характеристика твёрдого состояния
- •Характеристики некоторых веществ
- •3.5. Типы кристаллических решёток
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Вопросы для самостоятельной работы:
- •Литература:
- •Лекции 5-6 (4 ч)
- •Тема 4. Энергетика химических процессов
- •Изучаемые вопросы:
- •4.1. Общие понятия термодинамики
- •4.2. Первый закон (начало) термодинамики. Внутренняя энергия системы. Энтальпия системы
- •4.3. Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций
- •4.4. Закон Гесса и следствия из него
- •I путь.
- •II путь.
- •4.5. Основные формулировки второго закона (начала) термодинамики
- •4.6. Принцип работы тепловой машины. Кпд системы
- •4.7. Свободная и связанная энергии. Энтропия системы
- •4.8. Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца и направленность химических реакций
- •Для определения температуры (Тр), выше которой происходит смена знака энергии Гиббса реакции, можно воспользоваться условием
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература:
- •Лекции 6-7 (4 ч)
- •Тема 5. Химическая кинетика и катализ
- •Изучаемые вопросы:
- •5.1. Понятие о химической кинетике
- •5.2. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Закон действующих масс
- •5.3. Классификация химических реакций по молекулярности и по порядку
- •5.4. Кинетические уравнения реакци первого и второго порядка
- •Поле интегрирования
- •5.5. Теория активизации молекул. Уравнение Аррениуса
- •5.6. Особенности каталитических реакций. Теории катализа
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература:
- •Лекция 9 (2 ч)
- •Тема 6. Химическое равновесие
- •Изучаемые вопросы:
- •6.1. Обратимые и не обратимые реакции. Признаки химического равновесия
- •6.2. Константа химического равновесия
- •6.3. Факторы, влияющие на химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье
- •6.4. Правило фаз Гиббса. Диаграмма состояния воды
- •Правило фаз для воды имеет вид
- •6.5. Понятие о химическом сродстве веществ. Уравнения изотермы, изобары и изохоры химических реакций
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература:
- •Лекции 10-12 (6 ч)
- •Тема 7. Растворы. Дисперсные системы
- •Изучаемые вопросы:
- •7.1. Сольватная (гидратная) теория растворения
- •7.2. Общие свойства растворов
- •7.3. Типы жидких растворов. Растворимость
- •7.4. Свойства слабых электролитов
- •7.5. Свойства сильных электролитов
- •7.6. Классификация дисперсных систем
- •7.7. Получение коллоидно-дисперсных систем
- •7.8. Устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция. Пептизация
- •7.9. Свойства коллоидно-дисперсных систем
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература:
- •Лекция 13 (2ч)
- •Тема 8. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства вещества
- •Изучаемые вопросы:
- •8.1. Особенности обменных процессов
- •8.2. Особенности окислительно-восстановительных процессов
- •Вопросы для самоконтроля:
- •Литература:
- •Лекции 14-15 (4 ч)
- •Тема 9. Электрохимические системы
- •Изучаемые вопросы:
- •9.4. Электродвижущая сила гальванического элемента.
- •9.1. Общие понятия электрохимии. Проводники первого и второго рода
- •9.2. Понятие об электродном потенциале
- •9.3. Гальванический элемент Даниэля-Якоби
- •9.4. Электродвижущая сила гальванического элемента
- •9.5. Классификация электродов
- •9.6. Поляризация и перенапряжение
- •9.7. Электролиз. Законы Фарадея
- •9.8. Коррозия металлов
- •Лекция 16 (2 ч)
- •Тема 10. Органические полимерные материалы
- •10.1. Методы получения полимеров
- •10.2. Строение полимеров
- •10.3. Свойства полимеров
- •10.4. Применение полимеров
- •Литература:
- •Лекция 17 (2 ч)
- •Тема 11. Химическая идентификация и анализ вещества
- •11.1. Качественный анализ вещества
- •Некоторые реагенты для идентификации катионов
- •11.2. Количественный анализ вещества. Химические методы анализа
- •11.3. Инструментальные методы анализа
- •Атомно-эмиссионная спектроскопия – группа методов анализа, основанных на измерении длины волны и интенсивности светового потока, излучаемого возбужденными атомами в газообразном состоянии.
- •Вопросы для самоподготовки:
- •Литература:
6.5. Понятие о химическом сродстве веществ. Уравнения изотермы, изобары и изохоры химических реакций
Под термином «химическое сродство» понимают способность веществ вступать в химическое взаимодействие друг с другом. У различных веществ оно зависит от природы реагирующих веществ, концентрации или давления (для газов) и температуры. За меру химического сродства приняли изменение термодинамических потенциалов: изменение энергии Гиббса (G) и изменение энергии Гельмгольца (F). При постоянной температуре химическое сродство считают по уравнениям Вант-Гоффа, которые называются уравнением изотермы химической реакции. Для газовых смесей она имеет вид:
G = RT(ln – lnKР), (6.16)
a для газовых смесей и растворов:
F = RT(ln – lnKС), (6.17)
где G и F – изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца, Дж/моль; PA, PB, PC, PD и СА, СВ, СС, СD – неравновесные давления и концентрации участников реакции, Па и моль/дм3, соответственно;
КР и КС – константы равновесия, содержащие равновесные давления и концентрации.
Уравнения (6.16) и (6.17) применяют для идеальных газовых смесей или разбавленных растворов. При стандартных условиях эти уравнения имеют вид:
G0 = 2,303RT(nlg101325 – lgКР) (6.18)
F0 = -2,303RTlgКС (6.19)
Уравнения (6.17) – (6.19) позволяют определить, каким должны быть температура и состав исходной реакционной смеси, чтобы реакция протекала в нужном направлении и требуемой степени.
Как отмечалось в теме 4, если F или G < 0, то процесс идет самопроизвольно в прямом направлении; если F или G > 0, то процесс идет самопроизвольно в обратном направлении; если F или G = 0, то это состояние химического равновесия.
Общеизвестно, что константа равновесия зависит как от природы реагирующих веществ, так и температуры. Зависимость константы равновесия от температуры можно вывести, используя первый и второй законы термодинамики и уравнения (6.18) и (6.19). Получим уравнения изобары (6.20) и изохоры (6.21) Вант-Гоффа (1884) в дифференциальном виде:
(6.20)
(6.21)
или в интегральной форме:
(6.22)
(6.23)
где Н и U – тепловые эффекты химической реакции при постоянном давлении и объеме, соответственно. Из уравнений (6.22) и (6.23) видно, что константа равновесия экзотермической реакции уменьшается, а эндотермической реакции возрастает с повышением температуры.
Уравнения изохоры и изобары химической реакции позволяют количественно охарактеризовать смещение равновесия при изменении температуры, в то время как принцип Ле-Шателье дает только качественную характеристику сдвига равновесия.
Вопросы для самоконтроля:
-
Какие реакции относятся к обратимым, а какие к необратимым?
-
Каковы основные признаки химического равновесия.
-
Как формулируется закон действующих масс для равновесных систем?
-
Что собой представляет константа равновесия, ее физический смысл? От каких факторов она зависит?
-
Как по величине константы равновесия определить возможность протекания химического процесса?
-
Как формулируется принцип Ле-Шателье?
-
Каково влияние температуры на смешение химического равновесия?
-
Каково влияние давления на смешение химического равновесия гомогенных и гетерогенных процессов?
-
Каково влияние концентрации на смешение химического равновесия?
-
В чем заключается правило фаз Гиббса?
-
Что представляет собой диаграмма состояния воды?
-
Что понимают под термином «химическое сродство»?
-
Каково аналитическое выражение уравнения изотермы химической реакции для газовых смесей?
-
Каково аналитическое выражение уравнения изотермы химической реакции для растворов?
-
Каково аналитическое выражение уравнения изобары и изохоры Вант-Гоффа?
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Правило фаз Гиббса; диаграмма состояния воды.
2. Химическое сродство веществ.
3. Уравнение изотермы химических реакций.
4. Уравнение изобары химических реакций.
5. Уравнение изохоры химических реакций.