3. Гетерогенные дисперсные системы

Агрегативная и кинетическая устойчивость гетерогенных дисперсных систем. Образование гетерогенных дисперсных систем. Грубодисперсные системы - суспензии, эмульсии, пены. Поверхностно- активные вещества и их влияние на свойства дисперсных систем.

Структура и электрический заряд коллоидных частиц. Свойства лиофобных и лиофильных коллоидных систем. Образование и свойства гелей.

III. Электрохимия

1. Электрохимические процессы

Окислительно-восстановительные реакции; составление уравнений. Гетерогенные окислительно-восстановительные и электрохимические процессы. Законы Фарадея.

Понятие об электродных потенциалах. Гальванические элементы. Электродвижущая сила и ее измерение. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Потенциалы металлических, газовых и окислительно-восстановительных электродов.

Кинетика электродных процессов. Поляризация и перенапряжение. Концентрационная и электрохимическая поляризация.

Первичные гальванические элементы, электродвижущая сила, напряжение и емкость элементов. Топливные элементы.

Электролиз. Последовательность электродных процессов. Выход по току.

Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами.

Практическое применение электролиза: получение и рафинирование металлов, нанесение гальванических покрытий. Получение водорода, кислорода и других продуктов. Аккумуляторы.

2. Коррозия и защита металлов

Основные виды коррозии. Вред, наносимый коррозией народному хозяйству. Классификация коррозионных процессов. Химическая коррозия металлов.

Борьба с коррозией металлов. Изыскание коррозионно-стойких материалов. Методы защиты металлов от коррозии. Изоляция металлов от агрессивной среды; защитные покрытия. Электрохимические покрытия. Электрохимические методы защиты (протекторная, катодная и анодная защита). Изменение свойств коррозионной среды; ингибиторы коррозии. Экономическое значение защиты металлов от коррозии.

IV. Специальные вопросы химии для инженеров-строителей

1. Химия воды

Строение молекул воды. Внутреннее строение и свойства воды в жидком состоянии. Строение кристаллов и свойства льда. Различные формы связанной воды. Химически связанная вода. Термическая диссоциация гидроксидов. Аквасоединения.

Гидрогели. Процессы гидратации и дегидратации гидрогелей. Тиксотропные явления в строительной технике. Сорбция водяных паров. Адсорбированная вода. Хемосорбция воды. Капиллярная конденсация. Абсорбция. Гидрофильность и гидрофобность.

Диаграммы состояния двойных систем типа вода – соль. Кристаллизация воды и водных растворов в различных условиях. Химические свойства воды с элементарными веществами и химическими соединениями. Процессы гидратации и гидролиза.

2. Щелочноземельные металлы и алюминий

Магний свойства и соединения. Природные соединения магния.

Оксид и гидроксид магния; огнеупоры. Магнезиальное вяжущее вещество. Карбонат и гидрокарбонат магния.

Кальций. Природные соединения кальция; известняки, мергели, разновидности природного сульфата кальция. Оксид и гидроксид кальция, свойства, получение и применение. Сульфат, карбонат, гидрокарбонат, силикаты кальция. Карбид кальция.

Жесткость природных вод. Происхождение жесткости вод; единицы измерения жесткости. Карбонатная и некарбонатная жесткость. Методы умягчения воды. Другие процессы обработки воды; методы ионного обмена.

Алюминий, свойства и соединения. Природные соединения алюминия. Получение алюминия. Применение алюминия и его сплав в строительстве. Коррозия алюминиевых сплавов и методы защиты от нее. Оксид и гидроксид алюминия.

5. Неорганические вяжущие вещества

1. Воздушные вяжущие вещества

Физико-химические свойства вяжущих веществ. Воздушные и гидравлические вяжущие вещества. Значение степени дисперсности. Гипсовые вяжущие вещества. Ступенчатая дегидратация двухводного сульфата кальция. Полуводный сульфат кальция. Физико-химическая природа процессов схватывания и твердения.

2. Гидравлические вяжущие вещества

Портландцемент, его получение и процессы, происходящие при его обжиге. Состав цементного клинкера и взаимодействие его с водой. Процессы схватывания и твердения. Основные составляющие цементного камня.

3. Коррозия бетона и методы защиты от коррозии

Коррозия бетона и методы борьбы с ней. Взаимодействие составных частей цементного камня с водой. Сульфатная, угольно-кислотная, магнезиальная коррозия. Методы защиты бетона от коррозии. Технико-экономическое значение борьбы с коррозией бетона.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета (шифра). Например, номер студенческого билета 119594, две последние цифры 94, им соответствует вариант контрольного задания 94.

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Химическая термодинамика – область химии, изучающая энергетику химических процессов, возможность протекания химических реакций при данных условиях, а также условия установления химического равновесия.

Законы термодинамики не применимы к отдельным молекулам или атомам. Объектом изучения термодинамики является система, т.е. тело или группа тел, состоящих из множества молекул или атомов, выделенных фактически или мысленно из окружающей среды.

Основными параметрами системы являются: объем, давление, температура и концентрация. Другие параметры, зависящие от основных, называются термодинамическими функциями состояния.

В зависимости от того, какие параметры при переходе системы из одного состояния в другое остаются постоянными, процессы делятся на:

• изохорные, проходящие при постоянном объеме;

• изобарные, проходящие при постоянном давлении;

• изотермические, проходящие при постоянной температуре.

В химических процессах наиболее часто используются следующие термодинамические функции:

• внутренняя энергия (U);

• энтальпия (теплосодержание) (Н);

• энтропия (S);

• энергия Гиббса (G);

Все указанные функции являются функциями состояния системы, т.е. изменение их в процессе химической реакции однозначно определяется начальным и конечным состоянием системы и не зависит от пути протекания процесса.

Внутренняя энергия системы (U) – это полная энергия системы, т.е. энергия движения молекул, атомов, ядер и электронов в молекулах атомов, энергия межмолекулярного взаимодействия и др., кроме кинетической энергии как целого и ее потенциальной энергии положения в поле тяготения. Запас внутренней энергии системы зависит от параметров состояния системы, от природы вещества и прямо пропорциональна массе вещества. Абсолютное значение внутренней энергии определить невозможно, так как нельзя привести систему в состояние, лишенное энергии. Можно лишь судить об изменении внутренней энергии системы при переходе ее из состояния 1 в состояние 2:

состояние 1 → состояние 2

в виде ∆U = U₂ - U₁, где

U₁ – внутренняя энергия системы в начальном состоянии,

U₂ - внутренняя энергия системы в конечном состоянии,

∆U – изменение внутренней энергии системы в процессе.