1) Общие понятия термодинамики

Термодинамика – наука, изучающая превращения различных форм энергии друг в друга и устанавливающая законы этих превращений. Система – тело или группа тел, находящихся во взаимодействии и мысленно обособляемых от окружающей среды.

Окружающая среда – все, что находится за пределами термодинамической системы.

Гомогенная (однородная) система не имеет внутри поверхностей раздела, отделяющих отдельные ее части (фазы), различающиеся по физико-химическим свойствам.

Гетерогенная (неоднородная) – система, внутри которой такие поверхности раздела имеются.

Изолированная система – это система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией и имеет постоянный объем.

Открытая система – это система, которая обменивается с окружающей средой и веществом, и энергией.

Закрытая система – это система, которая не обменивается с окружающей средой веществом, но обменивается энергией.

Состояние системы – это совокупность всех физических и химических свойств системы.

Процесс – переход системы из одного состояния в другое. При этом происходит изменение всех термодинамических функций состояния.

2)Теория Думанского и Пескова,: коллоидный раствор состоит из мицелл (твердая или дисперсная фаза) и интермицеллярной жидкости, которая содержит растворенные в ней электролиты и неэлектролиты (дисперсионная среда).

Мицелла – это электрически нейтральная структурная единица коллоидного раствора. Рассмотрим строение мицеллы золя CuS. В центре мицеллы находится скопление большого количества молекул или атомов вещества, образующих золь. Оно имеет кристаллическое строение. В данном случае это (mCuS), на поверхности которого, согласно правилу Фаянса-Пескова: из дисперсной среды адсорбируются те ионы стабилизатора, которые входят в состав золя, то есть Cu2+, в количестве n. Эти ионы называются потенциалопределяющими ионами (ПОИ). Золь и ПОИ образуют ядро.

Билет 21

1) Первый закон термодинамики Энтальпия системы. 1.вечный двигатель первого рода невозможен, т. е. невозможно создать такую машину, которая производила бы работу без подведения энергии извне.

2: в изолированной системе сумма всех видов энергии есть величина постоянная. 3: в любом процессе приращение внутренней энергии какой-либо сис¬темы (∆U = U2 – U1 ) равно количеству сообщенной системе теплоты Q минус количество работы А, совершаемой системой.

Аналитическое выражение

∆U = Q – A или Q = ∆U + A

Внутренняя энергия (U) – это энергия, которая в скрытом виде заключена в каждом теле и зависит от его внутреннего состояния. Это та энергия, которая в общем случае представляет собой полный запас энергии тела.. Энтальпия системы (Н) – это тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении

2) Получение коллоидно-дисперсных систем.

К дисперсионным методам получения коллоидных систем относятся: механические – дробление, растирание, размол и т. д.; электрический – получение золей металлов под действием силы тока 5-10 A и напряжении 100 B в присутствии соответствующих стабилизаторов; ультразвуковой – дробление ультразвуком (например, камней в почках); химического диспергирования (пептизация и получение растворов ВМС из твердого полимера: набухание крахмала, желатина, агара-агара в воде). К конденсационным методам получения коллоидных систем относятся: физические: резкое охлаждение (образование тумана); замена лучшего растворителя на худший (раствор мыла в спирте – истинный раствор, а в воде – пена); выпаривание, т.е. снижение концентрации дисперсионной среды (раствор желатина до 0,9 % – истинный раствор, а больше 1 % – коллоидный). Химические, т. е. проведение таких химических реакций, как окисление:

2H2S + O2  2H2O + 2S (золь серы),

восстановление:

2HAuCl4 + 2H2O2  2Au + 8HCl + 3O2 (золь золота),

обменное разложение:

AgNO3 + KCl  AgCl + KNO3,

гидролиза:

FeCl3 + 3H2O  Fe(OH)3 + 3HCl.

Билет 22

1) Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций

Термохимия – это раздел химии, который занимается изучением изменения количества теплоты в ходе протекания процесса. Тепловым эффектом химической реакции называется теплота, которая выделяется или поглощается в ходе химической реакции. Экзотермические – это реакции, при которых происходит выделение теплоты в окружающую среду. приводит к образованию термодинамически устойчивых веществ.

Эндотермические это реакции, при которых происходит поглощение теплоты из окружающей среды. приводит к образованию термодинамически неустойчивых веществ.

закон постоянства сумм теплот реакций (закон Гесса): суммарный тепловой эффект реакции не зависит от промежуточных состояний и пути перехода, а зависит только от начального и конечного состояний системы. Из закона Гесса вытекают следствия:1.Тепловой эффект разложения какого-либо химического соединения равен по абсолютной величине и противоположен по знаку тепловому эффекту его образования:

Qразл = -Qобр или Qразл + Qобр = 0

2. Если совершаются две реакции, приводящие из различных начальных состояний к одинаковым конечным, то разность тепловых эффектов этих реакций представляет собой тепловой эффект перехода одного начального состояния в другое начальное.

3. Если совершаются две реакции, приводящие из одинаковых начальных состояний к различным конечным, то разность между их тепловыми эффектами представляет собой тепловой эффект перехода из одного конечного состояния в другое конечное состояние.

4. Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции минус сумма теплот образования исходных веществ с учётом количества молей всех участвующих в реакции веществ.

5. Тепловой эффект реакции равен сумме теплот сгорания исходных веществ минус сумма теплот сгорания продуктов реакции с учетом количества молей всех реагирующих веществ.

2) Классификация дисперсных систем

по степени дисперсности :

1) грубодисперсные или микрогетерогенные системы,

2) полидисперсные или ультрамикрогетерогенные системы,

3) истинные или молекулярные .Эта группа делится на две подгруппы: растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) и растворы низкомолекулярных соединений (НМС)

Суспензии – это грубодисперсные системы, в которых дисперсная фаза состоит из твердых частиц, взвешенных в жидкой среде. Для получения стабильной суспензии вводят подходящий стабилизатор – различные поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Эмульсии – это грубодисперсные системы, которые состоят из двух несмешивающихся жидкостей. В качестве стабилизатора используют эмульгаторы: органические кислоты, спирты и др. ПАВ.

Пены – это грубодисперсные системы газов (или воздуха) в жидкости. В качестве стабилизатора применяют пенообразователи: мыло, органические кислоты, спирты и др. ПАВ.

Классификация по отсутствию или наличию взаимодействия между частицами в дисперсной фаз: 1. свободнодисперсные системы,

2. связнодисперсные системы

Классификация по степени взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной:

1. лиофильные (гидрофильные) растворы – системы, в которых частицы фазы взаимодействуют со средой – растворы мыл, некоторых белков, полисахариды, латекс;

2. лиофобные (гидрофобные) растворы – системы, в которых частицы фазы и среды не взаимодействуют – коллоидные растворы (гидрозоли), эмульсии масел в воде

Билет 21

1) Основные формулировки второго закона (начала) термодинамики

Постулат Клаузиуса: теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому.Формулировка Оствальда: вечный двигатель второго рода невозможен, то есть, невозможен процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу.Формулировка Планка: невозможно построить такую машину, действия которой сводились бы к производству работы только за счет соответствующего охлаждения теплового источника.Постулат Планка: любая форма энергии может полностью преобразовываться в теплоту, но теплота преобразуется в другие виды энергии лишь частично.

Известно, что любая форма энергии может полностью преобразовываться в теплоту, но теплота преобразуется в другие виды энергии лишь частично, условно запас внутренней энергии системы можно представить в виде двух слагаемых:

U = F + ТS,

где F – полезная часть внутренней энергии, которая способна произвести работу, и которая, по предложению Гельмгольца, названа свободной энергией; ТS – непроизводительная часть, так называемая связанная энергия, которая ни при каких условиях не может быть превращена в полезную работу, и которая способна переходить только в теплоту и рассеиваться.

Энтропия – это термодинамическая функция состояния, которая служит мерой неупорядоченности (беспорядка) состояния системы