39.Топливные элементы.

В топливных элементах химическая энергия топлива, непоср. превращ. в электрическую энергию поэтому они обладают очень высоким КПД. В качестве топлива используют: 1) Чистый водород, 2) Спирты, 3) Некоторые активные металлы и т.д. В «отличие от обыных источников тока в топливных активные ионы не связаны с электродами а хранятся отдельно от них. Преимущества Т.Э. 1) Большой срок службы, 2)Надежность в эксплуатации, 3)Экономичность (высокий КПД) Недостатки: 1)Малая скорость электродных процессов. 2) Необходим ость применения коррозиостойких материалов 3)Трудность в изготорлении 4) Необходимость применения часто высоких температур.

40.Коррозия металлов. Виды коррозионных разрушений. Электрохимическая корро­зия.

Коррозия-это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в следствие физико-химического взанмод. с окруж. Средой. По характеру поражений металлов коррозией различают.

1) Равномерная 2)Пятнистая 3)Виде язвы и питтинга 4) Межкристаллитная (наиб. Опасная) 5)Коррозионное растрескивание. Виды коррозии:

1)Химическая 2)Электрохимическая: а) Гальванокоррозия б)Электрокоррозия. Электрохимическая коррозия. Эта коррозия в средах проводящих Эл.

Ток.(р-ры,кислот, оснований и солей, морская и речная вода) 1 )Гальвано-коррозия. При гальвано коррозии имеют место процессы сходные с теми

которые протекают при работе гальванического элемента, т.е. для ее осущ. необх. Наличие 2-х различи. Электрода и электролита. Поэтому чистые

металлы электрохимии, коррозии не подвергаются.А)Макро гальвано-коррозия. Поместим пластинку из чистого Zn в р-р НСI. Растворение Zn быстро

прекратится. Причина этому на поверхности металла образ, защитный барьер из иона Zn^2+ который припятствует ионам Н^+ . Пластинка ве отдает

электроны=> не растворяется. При касании медной пластинки о цинковую, на медной начнется интенсивн.выделение Н, а цинк. Пластинка начнёт

растворяться.

Б) Микрогальванокоррозия. Возникает чаще всего из-за хим. Неоднородности металлов и сплавов. В металлах содержащих микропримеси., около

каждой частицы примеси возникает микро-гальвано пара в которой (-)А, является как правило основной металл (он и разруш.), (+)К-частица

примеси.В)Коррозия возник, в следств. различного доступа О2 к поверхности металла. Г) Коррозия возникающая из-за наличии неравномерной

Пленки смазки пыли на поверхности металла. Д)Коррозия появл. Из-за разной темп, металла.

41.Химическая коррозия. Электрокоррозия. Скорость коррозии.

Хим. Коррозия протекает в средах не проводящих электрический ток.

А) Жидкосная-протекает в жидких средах-неэлектролитах (органические растворители—Нефть)Б) Газовая коррозия-это коррозия в газовых средах при

повышенных температурах исключающих конденсацию. Газовой коррозии подвергаются, электронагревательные уст-ва, реактивн. Двиг.

Электрокоррозия. Это коррозия под действием «блуждающих токов». Ей подвергаются в основном подземные сооружения(трубопроводы). Источниками

блуждающих токов могут быть объекты использующие постоянный электрический ток. Скорость коррозии. Она определяется толщиной потерянного

металла в единицу времени.Металлы:

1) Совершенностойкие 2) Нестойкие

42.Методы защиты металлов от коррозии.

Различают следующие способы защиты от коррозии:

1) Защитное покрытие. А)Неметаллическое покрытие(краски, лаки), Б)Хим. покрытие,

В) Металлическое покрытие:

1) Анодное покрытие-это покрытие защищаемого металла более активным в данной среде металлом. При нарушении целостности покрытия, разруш. металл покрытия, а защищаемый металл не разрушается до полного растворения покрытия. Например оцинкованное железо.

2) Катодное покрытие. В этом случае защищаемый металл покрывается менее активным металлом. При разруш. целосности покрытия разруш. защищаемый металл.Воздействие на среду с целью снижения её коррозийной активности.

А) Применение ингибиторов- в-в замедляющих коррозию. Они вводятся в коррозийную среду.(Анодные, Катодные, Органические),

Б) Удаление из воды кислорода и замена его энертным газом.

В) Изменение состава или структуры металла.

1) Приминение по возможности чистых металлов. Чем меньше примесей, тем ниже скорость коррозии.

2)Введение добавок вызывающих пассивность металла. Г)Электро-химическая защита. 1)Протекторная защита. К защищаемому сооруж. Прикрепляются пластинки из более активного в данной среде металла.2) Катодная электрозащита. Применяется часто для защиты подземных сооружений. Защищаемое сооружение искусственно делают катодным, т.е. подключают к отриц. полюсу источника постоянного тока. 3)Акодная электрозащита. Защищает в основном химическую аппаратуру. Защищаемое сооружение искусственно делают анодом. Вначале происходит интенсивное растворение защищ. сооруж., но затем наступ. пассивное состояние из-за образования оксидной плёнки. 4)Избегать мест скопление грязи и влаги, избегать контакта различных металлов.

43.Классификация металлов. Кристаллическая структура, физические свойства ме­таллов.

1)Малая электроотрицательность, 2)Образуют только положительные элементарные ионы, отдавая электроны.З) В сложных монах в полярных молекулах образуют только положительные центры. Классификация: По плотности 1)Легкие,

2)Тяжелые По темп, плавл. 3) Легкоплавкие, 4) Тугоплавкие.

5)Благородные металлы- облад. высокой хим. стойкостью (Ag, Аи), 6) Редкие металлы- ограничено применяют в технике из-за малого производства,7)Рассеенные металлы- не образуют собственных руд, а встречаютя лишь попутно, 8)Черные металлы-Железо и сплавы на ее основе. 9)Цветные металлы-AI, Си и её сплавы, а так же другие металлы кроме благородных и черных. Кристаллическая структура металлов. Металлы предстовляют собой тела состоящие из очень мягких кристаллов обычно неправильной формы, называемые зернами или кристаллами. Колы в кристалле металла расположены в определённом относительно друг друга и образуют кристаллическую структуру этого металла. Виды кристалличck. структуры: 1)кубическо объёмоцентрированная(Li) 2)кубическо гранецентркрованная (Си) 3)гексогональная плогноупакованная (Ве).Только благородные металлы встречаются в природе в самородком состоянии, остальные находятся в виде руд( в соед. с неметалами). В основе всех методов получения металлов лежих их востановлене по схеме Ме^п+ +пе=Ме^О. В качестве восстановителя используют углерод, оксид углерода, водород, активные металлы, электрич. ток.

44.Общее хим.с-ва мет.

МЕТАЛЛЫ (греч.), вещества, обладающие в обычных условиях высокими электропроводностью (10⁶—10⁷ Ом^-1 см^-1, уменьшается с ростом температуры) и теплопроводностью, ковкостью, «металлическим» блеском и др. свойствами, обусловленными наличием в их кристаллической решетке большого количества (10²²—10²³ в 1 см³) слабо связанных с атомными ядрами подвижных электронов. Металлы можно представить в виде ионного кристаллического остова, погруженного в электронный газ, который, компенсируя электростатическое отталкивание ионов, связывает их в твердое тело (металлическая связь). Металлическими свойствами обладают более 80 химических элементов и множество сплавов. Химические свойства металлов обусловлены слабой связью валентных электронов с ядрами атомов: они легко образуют положительные ионы, проявляют положительную степень окисления, образуют основные оксиды и гидрооксиды, большинство металлов замещает водород в кислотах и т. д. Металлы принято делить на черные (Fe и сплавы на его основе) и цветные (все остальные). Металлы играют огромную роль главным образом как конструкционные и электротехнические материалы

45.Получение металлов из руд. Способы получения металлов высокой чистоты.

1)Пирометаллургия- это технология предусматривающая приминение высоких темпер. А)Карботермия-это восстановление оксидов металлов, углерода или оксида углерода.Б)Металлотермия-это восстановление оксидов металлов более активными металлами.В)Алюмотермия-это восстановление оксидов металла алюминием. 2)Электрометаллургия это технология основанная на использованиии электрич. энергии. Активные металлы могут быть постановлении электрич. током из расплавленных соединений этих металов, а менее актив, электролизом растворов солей этих металлов. 3) Гидрометаллургия-это получении металлов из руд( в основном бедных) с помощью водных растворов, кислот, щелочей, солей. При этом извлекаемый металл в виде соединения переходит в р-р из которого свободный металл выделяют с помощью электролиза или более активным металлом.Способы получ. металлов высок, частоты. Чем чище металл, тем выше его электропроводимость я теплопроводность, выше его коррозионная стойкость, пластичность и т.д. Способы очистки:1)Химические методы: а) Галидный метод., б)Гидритный, 2) Электрохимич. метод 3) Дисимилядионный метод 4)Кристаллизационный метод.

46.Элемент периодической системы АЛЮМИНИЙ (лат. Aluminium), Al (читается «алюминий»), химический элемент с атомным номером 13, атомная масса 26,98154. Природный алюминий состоит из одного нуклида ²⁷Al. Расположен в третьем периоде в группе IIIA периодической системы элементов Менделеева. Конфигурация внешнего электронного слоя 3 s ² p¹. Практически во всех соединениях степень окисления алюминия +3 (валентность III).Радиус нейтрального атома алюминия 0,143 нм, радиус иона Al³⁺ 0,057 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома алюминия равны, соответственно, 5,984, 18,828, 28,44 и 120 эВ.Получают чистый оксид алюминия Al₂O₃ электролизом. температура плавления Al₂O₃ очень высока (более 2000°C), использовать его расплав для электролиза не удается. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na₃AlF₆ (температура расплава немного ниже 1000°C).

6НСl + 2Al = 2AlCl₃ + 3H₂,3Н₂SO₄ + 2Al = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂.Алюминий реагирует с растворами щелочей. Сначала растворяется защитная оксидная пленка:Al₂О₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄].Затем протекают реакции:2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂,NaOH + Al(OH)₃ = Na[Al(OH)₄],или суммарно:2Al + 6H₂O + 2NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3Н₂,и в результате образуются алюминаты: Na[Al(OH)₄] — алюминат натрия (тетрагидроксоалюминат натрия), К[Al(OH)₄] — алюминат калия (терагидроксоалюминат калия) или др. Так как для атома алюминия в этих соединениях характерно координационное число 6, а не 4, то действительные формулы указанных тетрагидроксосоединений следующие: Na[Al(OH)₄(Н₂О)₂] и К[Al(OH)₄(Н₂О)₂].При нагревании алюминий реагирует с галогенами:2Al + 3Cl₂ = 2AlCl₃,2Al + 3 Br₂ = 2AlBr₃.Интересно, что реакция между порошками алюминия и иода начинается при комнатной температуре, если в исходную смесь добавить несколько капель воды, которая в данном случае играет роль катализатора:2Al + 3I₂ = AlI₃.Взаимодействие алюминия с серой при нагревании приводит к образованию сульфида алюминия:

2Al + 3S = Al₂S₃,который легко разлагается водой:

Al₂S₃ + 6Н₂О = 2Al(ОН)₃ + 3Н₂S.С Используют для получения дуралюмина (94% Al, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумина (85-90% Al, 10-14% Si, 0,1% Na) и др.

47.Элемент периодической системы ЖЕЛЕЗО (лат. Ferrum), , химический элемент, атомный номер 26, атомная масса 55,847. о. Природное железо представляет собой смесь четырех нуклидов с массовыми числами 54 (содержание в природной смеси 5,82% по массе), 56 (91,66%), 57 (2,19%) и 58 (0,33%). Конфигурация двух внешних электронных слоев 3 s ² p ⁶ d ⁶ 4s ². образует соединения в степенях окисления +3 (валентность III) и +2 (валентность II). Радиус нейтрального атома железа 0,126 нм, радиус иона Fe²⁺ — 0,080 нм, иона Fe³⁺ — 0,067 нм. Энергии последовательной ионизации атома железа 7,893, 16,18, 30,65, 57, 79 эВ. Сродство к электрону 0,58 эв. По шкале Полинга электроотрицательность железа около 1,81В земной коре железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1% массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов).] Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂ Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂ При взаимодействии железа с приблизительно 70%-й серной кислотой реакция протекает с образованием сульфата железа (III): 2Fe + 4H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O Оксид железа (II) FeО обладает основными свойствами, ему отвечает основание Fe(ОН)₂

48.Высокомолекулярные соединения, их виды, способы получения. Сущность ради­кальной полимеризации. Сополимеризация.

ВМС-это в-ва молекулярная масса которых > 10 тыс. атомных едениц массы. Для ряда соединений молярная масса исчесляется миллионами и даже десятками миллионов. Такие большие молекулы назыв., макромолекулами, они образуются в результате многократного соед. между собой исходных в-в мономеров. Поэтому ВМС ещё назыв. полимерами. Полимеры- это ВМС макромолекулы которых состоят из повторяющихся звеньев мономеров соед. между собой хим. связью. Полимеры бывают:1) Органические (в-ва содерж. углерод), А)природные, Б) Синтетические, В)Природные модифицированные. 2)Элементоорганические- в основной цепи не содержит атомов углерода, а в боковых цепях содержат углеводород, радикалы. 3)Неорганические- в своем составе не содержат атомов углерода. Полимеризация. Полимеризация-реакция соединения молекул мономеров, не сопровождающаяся выделением побочных продуктов. Поэтому сост. полимера ие отлич. от сост. мономеров, но имеет большую молярн. массу. В зависимости от природы активных частиц, вызывающих реакцию полимериз., различают радикальную и ионную полимеризацию. Радикальная полимериз. Протекает в 3 стадии: 1)Инициирование резкими (зарождение цепи) 2) Рост цели 3) Обрыв цепи. Самоиолярнзнция. Если в реакции учавствуют несколько непредельных мономеров, то реакцию называют самополимеризацией, а продукт- самополимер. Виды самополимеризации: 1)Привитая- основная и привитая цепи состоят из разных мономерных единц. 2)Блочная- отдельные блоки макромолекул 2-х разных полимеров соединяются друг с другом в разнообразной последовательности.