- •5. Периодическая система элементов д.И. Менделеева. Основные свойства атомов (радиус, энергия ионизации, сродство) и закономерности их изменения в группах и периодах. Периодический закон.
- •6. Понятие о валентных электронах и валентности. Определение валентности атомов s-, p-, d-, f- элементов в возбужденном и невозбужденном состоянии (на примерах) Валентность элементов II периода.
- •8. Основные характеристики химической связи (длина, энергия, валентный угол). Свойства ионной связи, свойства ковалентной связи. Виды химической связи на примере молекул NaCl, o2, nh3, khco3.
- •14. Понятие о фазах. Фазовые равновесия. Правило фаз. Описание фазовой диаграммы состояния воды.
- •15. Предмет термодинамики. Термодинамические системы, их классификация. Процессы. Понятие о функциях состояния системы Теплота и работа. Внутренняя энергия и энтальпия. Первый закон термодинамики.
- •16. Тепловой эффект реакций. Термохимические уравнения. Закон Гесса в термохимических расчетах (на примерах).
- •17. Энтропия как функция состояния системы II и III законы термодинамики. Способы определения изменения энтропии в ходе химических реакций. Изменение энтропии при фазовых переходах.
- •19. Понятие о скорости и механизмах химический реакции. Закон действия масс для гомо- и гетерогенных систем, площади поверхности раздела фаз.
- •20. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Энергетические диаграммы хода экзо- и эндотермической реакции.
- •21. Катализ: виды, механизмы. Особенности каталитических процессов. Энергетические диаграммы каталитической и некаталитической реакции.
- •22. Химическое равновесие, его признаки. Константа равновесия для гомо- и гетерогенных реакций (на примерах). Зависимость константы равновесия от температуры.
- •23. Влияние изменения концентрации веществ, температуры, давления и объема системы, катализаторов на химическое равновесие и константу равновесия. Принцип Ле-Шателье (на примерах).
- •25. Способы выражения концентрации растворов (массовая доля, молярная доля, титр, молярная концентрация, нормальная концентрация).
- •28. Свойства истинных растворов. Способы выражения концентрации: массовая доля, молярная, молярная эквивалента, титр, моляльная, мольная доля, взаимосвязь между концентрациями.
- •29. Растворы электролитов. Механизмы электролитической диссоциации веществ с ионной и ковалентной полярной связью. Ступенчатая диссоциация.
- •30. Растворы слабых электролитов. Степень диссоциации. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда.
- •32.Кислотно-основные свойства веществ с точки зрения электролитической диссоциации. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксидный показатели. Индикаторы.
- •36. Общие закономерности электрохимических процессов. Возникновение электродного потенциала. Шкала стандартных электродных потенциалов. Типы электродов.
- •38. Гальванические элементы: условия работы. Эдс и напряжение. Способы расчета эдс. Устройство гальванического элемента Даниэля-Якоби, схема его работы, электродные процессы, токообразующая реакция.
- •43. Электролиз солей (на примере электролиза раствора соли с растворимым анодом). Схема электролиза. Последовательность электродных процессов.
- •44. Количественные закономерности электролиза (законы Фарадея, выход по току). Поляризация при электролизе (на примере электролиза водного раствора сульфата калия на никелевых электродах).
- •51. Аккумуляторы: виды, устройство, принцип работы, уравнения процессов при заряде и разрядке, достоинства и недостатки (на примере кислотных и щелочных аккумуляторов).
- •52. Химические источники тока. Марганцево-цинковый первичный элемент: устройство, уравнения процессов, достоинства и недостатки.
51. Аккумуляторы: виды, устройство, принцип работы, уравнения процессов при заряде и разрядке, достоинства и недостатки (на примере кислотных и щелочных аккумуляторов).
Аккумуляторы – устр-ва где эл эн – в хим и наоборот. Под возд внешн ист тока эн-я вначале накапливается (аккумулируется - зарядка), а затем расходуется, т.е. превращается в эл-ю. Проц зар(как электролизер) и разр(как ГЭ работает) повторяются многокр. Кислотн Устр-во: Пластмасс бачок, в к-м располож ряды электродов в виде свинц решеток, в к-е запрессован оксид свинца PbO. Заполнен эл-том с ω=30-40%,(если выше – падает эл-пров-ть- оптимально 32-39%) т.е. Плотн=1,27-1,31. Сам сосуд – пластм коробка – кислотоупорный мат – эбонит, полипропилен. СЕПАРАТОРЫ – разделители из изолир материалов, помещаются между пластинами-фиксируют расст межд эл-дами и удерживают активн массу. PbO+H2SO4=PbSO4+H2O. Далее формирование эл-дов, многократно повт зарядки и разрядки – образуется разрыхленная акт масса, покрывающ эл-ды в виде PbSO4 с большой сильноразвитой пов-тью. Зарядка: (-)K PbSO4+2e=Pb0+ SO2-4 (+)A: PbSO4-2e+2H2o= Pb+4O2+ SO2-4+4H+ Сумм Ур-е зарядки ак-ра: 2PbSO4+ 2H2O= Pb0+Pb+4O2+2H2SO4 Далее работает ГЭ: Эл-ды из Pb и PbО2 –выраб ток. Проц при разр: (-)А Pb0-2e+ SO2-4 = PbSO4 (+)К Pb+4O2+2e+ 4H++SO2-4= PbSO4+2H2o В рез-те акт масса на «-» становится пористой массой свинца. Сум Ур-е разрядки: Pb0+Pb+4O2+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O Напряж при заряде с течением времени достигает значений дост для разлож воды на А-О2, на К – Н2. Пузырьки()закипание – признак окончания заряда свинц акк-ра. Плюс Прост устройство, КПД 80%, Высок ЭДС, Дешевый Минус Тяжелый, Невысок эн-я, Взрывоопасен при долг и неправ работе, Склоен к саморазрядке. Щел АК-РЫ +(К) метагидроксид никеля, -(А) кадмий(или железо) Эл-т – 20-23% р-р КОН. 2H2O+ 2NiOOH+Cd=2Ni(OH)2+Cd(OH)2 (вправо – разряд, влево-заряд) (Fe-тогда все тоже, и коэф-ты.) Ni-Fe Щел ак-ры – дешевле, хуже показатели на ед массы- питание электро-паровых погрузчиков, рудничных электровозов. – приемники, магнитофоны, эл аппаратура.
52. Химические источники тока. Марганцево-цинковый первичный элемент: устройство, уравнения процессов, достоинства и недостатки.
ХИТы-хим ист тока. Устр: Медно-цинк стакан – Анод, Катод – смесь MgO2 с графитом. Токоотвод из графита с метал колп. Эл-т – NH4Cl +крахмал или др загуститель (паста). Zn|Zn2+| NH4Cl +крахмал| MnO2, C A: Zn0-2e=Zn2+ K: MnO2+ e+NH4+= MnOOh+ NH3 ТОР: Zn0+ 2 MnO2+ 2NH+4= Zn2++2MnOOH+2NH3 NH3 – внутр сфера комплексн иона цинка. КЧ Zn =4(или 6) Если удвоить коэфф и дописать противоионы – Связать ионы в молек, то - 2Zn+4MnO2+ 4 NH4Cl= [Zn(NH3)4]Cl2+ 4MnOOH+ ZnCl2. МЦЭ – Для питания радиоаппаратуры, связи и в кач-ве батареек для карм фонариков, магнитофонов. Эл-ть – кол-во эл-ва, к-е отдает ист тока при разрядке. Зависит от природы, массы, степ превращ реаг-в. Энерг – произвед емк на напряж. Уд эн-я – эн-я, отнесенная к ед массы. Сохраняемость – срок хранения ГЭ при к-м хар-ки остаются в заданных пределах. Ухудшение – из-за коррозии… Если эл-т взять КОН – уд эн возраст. Если нужна высокая сохранность – использ Zn|Zn2+|KOH|HgO, C Еще ГЭ в слух апп и кардиостимулят, из сохр экологии – меньше исп Hg ищут замену.В часах – индий. Li – больше всего исп, но при контакте с водой – саморазрядка
54. Высокомолекулярные соединения. Полимеры и олигомеры. Получение полимеров: реакции полимеризации и поликонденсации (на примерах). Строение полимеров. Степень полимеризации. Термопластичные и термореактивные полимеры, их особенности.
(Со-когда неск видов мономеров)Полимеризация- р-я многократн присоед молек моном за счет разрыва двойн/тройн связей или размыкания цикла мономеров без выдел поб прод. Поликонденсация – р-я образ полимера за счет взаимод функц групп мономеров, к-я сопровожд выделением побочн соед (H2O, NH3, HCl..) ВМС – гибкие, диэлектр, нелетучи, анизотропия, Высокая энергия межмолек взаимодействия, высокая прочность, хим стойкость к агр средам, низк теплопров, термостойкость, Полупров св-ва.
55. Свойства и области применения основных полимеров на примере полиэтилена, полипропилена, полисторола, поливинилхлорида, фторопласта, фенопласта, дивинилового и изопренового каучуков, капронового волокна.
В настоящее время широко применяется большое количество различных полимеров.
Физические и химические свойства некоторых термопластов приведены в таблицах:
Физические свойства некоторых полимеров
Свойство |
Полимер |
|||||
полиэтилен |
полипропилен |
полистирол |
поливинилхлорид |
полиметилметакрилад |
политетрафторэтилен |
|
Плотность г/см3 |
0,91-0,97 |
0.90-0.92 |
1.04 – 1.05 |
1.35-1.43 |
1.19 |
2.15-2.24 |
Температура стеклования, оС |
102-137* |
160-175* |
82 -95 |
75-80 |
115 – 120 |
327* |
Предел прочности при растяжении МПа |
7-45 |
24 - 40 |
40 – 50 |
40-60 |
78 |
14-29 |
Относительное удлинение при разрыве % |
100-1200 |
200 – 800 |
--- |
--- |
--- |
250-500 |
Удельное электрическое сопротивление Ом*см |
1017 - 1018 |
1017 |
1014 - 1016 |
1014 - 1016 |
1011 - 1012 |
1015 - 1018 |
Диэлектрическая проницаемость |
2,2 – 2,4 |
--- |
2.5 – 2.6 |
3.5 - 4.5 |
2.8 - 3.5 |
1,9-2,2 |
Химические свойства некоторых полимеров
Свойство |
полимеры |
|||||
полиэтилен |
полистирол |
поливинилхлорид |
полиметилметакрилад |
силиконы |
фторопласты |
|
Устойчивость к действию: |
|
|
|
|
|
|
а) растворов кислот |
Стоек |
Стоек в слабых растворах |
Стоек |
Стоек в минеральных кислотах |
стойки |
Стоек |
б)растворов щелочей |
Стоек |
Стоек в слабых растворах |
Стоек |
Стоек |
Не стойки |
Стоек |
в)окислителей |
стареет |
Стоек |
Стоек |
Стоек |
стойки |
Стоек |
Растворимость в углеродах: |
|
|
|
|
|
|
а) алифатических |
Набухает |
Набухает |
Не растворяется |
Стоек |
Растворяются |
Стоек |
б) ароматических |
Растворяется при нагреве |
Растворяется |
Не растворяется |
Растворим |
Растворимы |
Стоек |
Растворители |
Бензол при нагревании |
Спирты, эфиры, стирол |
Тетрагидрофуран, дихлорэтан |
Дихлорэтан, кетоны |
Эфиры, хлороуглеводороды |
Растворы некоторых комплексов |
Полиэтилен n – термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации при температуре до 320 оС и давлении 120 – 320 МПа (полиэтилен высокого давления) или при давлении до 5 МПа с использованием комплексных катализаторов (полиэтилен низкого давления). Полиэтилен низкого давления имеет более высокие прочность, плотность, эластичность и температуру размягчения. Полиэтилен химически стоек во многих средах, но под действием окислителей стареет. Хороший диэлектрик, может эксплуатироваться в пределах температур от – 20 до + 100 оС. Облучение может повысить теплостойкость полимера. Изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры, изоляционные плёнки и оболочки кабелей, плёнки. Упаковочный материал. Заменители стеклотары.
Полипропилен - n – кристаллический термопласт, получаемый методом стереоспецефической полимеризации. Обладает высокой термостойкостью (до 120 – 140 оС ), чем полиэтилен. Имеет высокую мехническую прочность, стойкость к многократным изгибам и истиранию, эластичен. Применяется для изготовления труб, плёнок, аккумуляторных баков и др.
Полистирол – термопласт, получаемый радикальной полимеризацией стирола.
- СН – СН-
I
n
Полимер стоек к действию окислителей, но не устойчив к воздействию сильных кислот, он растворяется в ароматических растворителях, высокая механическая прочность и диэлектрические свойства. Высококачественный электроизоляционный, конструкционный и декоративно-отделочный материал в приборостроении, электротехнике, радиотехнике, бытовой технике. Гибкий эластичный – оболочки кабеля. На его основе выпускают пенопласты.
Поливинилхлорид - n – термопласт, изготавливаемый полимеризацией винилхлорида, стоек к воздействию кислот, щелочей и окислителей. Растворим в циклогексаноне, тетрагидрофуране, ограничено в бензоле и ацетоне. Трудногорюч, механически прочен. Диэлектрические свойства хуже чем у полиэтилена. Изоляционный материал. Который можно соединять сваркой. (грампластинки, плащи, трубы…)
Политетрафторэтилен (фторопласт) - n – термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации тетрафторэтилена. Обладает исключительной химической стойкостью к кислотам, щелочам и окислителям. Диэлектрик. Диапазон эксплуатации (от - 270 до + 260 оС). При 400 оС разлагается с выделением фтора, не смачивается водой. Используется для нанесения антифрикционных, гидрофобных и защитных покрытий, покрытий сковородок.
Фенопласты – пластмассы на основе фенолоформальдегидных смол. Наполнителями для них служат бумага или картон (гетинакс), ткань (текстолит), древесина, кварцевая и слюдяная мука и др. Стойки к воздействию воды, кислот, солей и оснований, органических растворителей, трудногорючи, атмосферостойки, диэлектрики. (Используются - печатные платы, корпуса электро и радиотехнических изделий, фольгированных диэлектриков…)
Волокна: 1. ацетатное – горит быстро, образуя нехрупкий спёкшийся шарик тёмно-бурого цвета. 2. капрон – плавится, образуя твёрдый блестящий шарик тёмного цвета, распространяя неприятный запах
Волокно |
Действие растворов (при комн. Температуре) |
||
HNO3, |
H2SO4, |
NaOH, 10% р-р |
|
ацетатное |
Растворяется |
Растворяется |
Образуется желтоватый оттенок |
капрон |
Растворяется, образуя бесцветный раствор |
Не растворяется |
Синтетические каучуки :
Натуральный каучук – цис-полиизопрен, т.е. полимер, элементарные звенья которого соответствуют изопрену (2-метилбутадиену – 1,3) и находятся в цисконфигурации.
Каучук в котором все элементарные звенья находятся или в цис- или в трансконфигурации, называется стереорегулярным.
При нагревании каучука с серой (до 8%) образуется резина, происходит сшивание полимерных цепей за счет сульфидных мостиков, а это приводит к увеличению прочности, устойчивости к истиранию, к действию органических растворителей и др-х веществ.
Русский химик С.В. Лебедев разработал технологически удобный способ синтеза синтетического каучука (полибутадиенового).
Сейчас есть несколько видов синтетического каучука в них в качестве мономеров используют изопрен, бутадиен, хлоропрен, стирол и т.д.
Есть резины на основе сополимеров алкадиенов с сопряжёнными двойными связями и производных алкенов.
Свойства: морозоустойчивость, прочность и эластичность, масло-бензостойкость, пониженная газопроницаемость, устойчивость к действию ультрафиолета, окислителей.