43. Принцип ле Шателье.

Ле Шателье — Брауна принцип (принцип смещения равновесия), устанавливает, что внешнее воздействие, выводящее систему из состояния термодинамического равновесия, вызывает в системе процессы, стремящиеся ослабить эффект воздействия. Так, при нагревании равновесной системы в ней происходят изменения (например, химические реакции), идущие с поглощением теплоты, а при охлаждении — изменения, протекающие с выделением теплоты. При увеличении давления смещение равновесия связано с уменьшением общего объёма системы, а уменьшению давления сопутствуют физические или химические процессы, приводящие к увеличению объема.

Принцип смещения равновесия в зависимости от температуры высказал Я. Вант-Гофф (1884). В общем виде принцип смещения равновесия установлен А. Ле Шателье (1884) и термодинамически обоснован К.Брауном (1887). Исторически Ле Ш. — Б. п. был сформулирован по аналогии с правилом индукции Ленца (см. Ленца правило); вполне строго принцип выводится из общего условия термодинамического равновесия (максимальности энтропии). Ле Ш. — Б. п. позволяет определять направление смещения равновесия термодинамических систем без детального анализа условий равновесия. Влияние температуры зависит от знака теплового эффекта реакции. При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры — в направлении экзотермической реакции. В общем же случае при изменении температуры химическое равновесие смещается в сторону процесса, знак изменения энтропии в котором совпадает со знаком изменения температуры. Давление существенно влияет на положение равновесия в реакциях с участием газообразных веществ, сопровождающихся изменением объёма за счёт изменения количества вещества при переходе от исходных веществ к продуктам:

При повышении давления равновесие сдвигается в направлении, в котором уменьшается суммарное количество молей газов и наоборот.

В реакции синтеза аммиака количество газов уменьшается вдвое: N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃

Значит, при повышении давления равновесие смещается в сторону образования NH₃, о чём свидетельствуют следующие данные для реакции синтеза аммиака при 400 °C:

давление, МПа	0,1	10	20	30	60	100
объемная доля NH3, %	0,4	26	36	46	66	80

Введение в реакционную смесь или образование в ходе реакции инертных газов действует так же, как и понижение давления, поскольку понижается парциальное давление реагирующих веществ. Следует отметить, что в данном случае в качестве инертного газа рассматривается газ, не участвующий в реакции. В системах с уменьшением количества молей газов инертные газы смещают равновесие в сторону исходных веществ, поэтому в производственных процессах, в которых могут образовываться или накапливаться инертные газы, требуется периодическая продувка газоводов. Влияние концентрации на состояние равновесия подчиняется следующим правилам:

• При повышении концентрации одного из исходных веществ равновесие сдвигается в направлении образования продуктов реакции;

• При повышении концентрации одного из продуктов реакции равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ.

44. Металлы. Основные свойства. Чем они обусловлены?

Металлы (название происходит от лат. metallum -- шахта) -- это вещества, которые, в отличие от неметаллов (и металлоидов), обладают характерными металлическими свойствами. Эти характерные свойства металла обусловлены наличием свободно перемещающихся электронов в его кристаллической решетке. Из известных в настоящее время 107 химических элементов 85 относятся к металлам. Последние весьма распространены в природе и встречаются в виде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере. Самым распространённым металлом в земной коре является алюминий. В соответствии с местом, занимаемым в периодической системе, различают переходные (элементы побочных подгрупп) и непереходные металлы (элементы главных подгрупп). Металлы главных подгрупп характеризуются тем, что в их атомах происходит последовательное заполнение электронных s- и р-подуровней. В атомах металлов побочных подгрупп происходит достраивание d- и f-подуровней. В химическом отношении все металлы характеризуются сравнительной легкостью отдачи валентных электронов и способностью образовывать положительно заряженные ионы. Следовательно, металлы в свободном состоянии являются восстановителями.

Восстановительная способность различных металлов неодинакова и определяется положением в электрохимическом ряду напряжения металлов:

Li K Rb Cs Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Cr Fe Ni Sn Pb Cu Hg Ag Pt Ag Pt Au

Металлы размещены в порядке убывания их восстановительных свойств и усиления окислительных свойств их ионов. Этот ряд характеризует химическую активность металлов только в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в водной среде

Физические свойства металлов обусловлены строением металлической кристаллической решетки. В узлах решеток располагаются атомы и положительные ионы металлов, связанные посредством обобществленных внешних электронов, которые принадлежат всему кристаллу.

Твердость. Все металлы, кроме ртути, при обычных условиях – твердые вещества. Однако это свойство различно у каждого из металлов.

 Плотность. Металлы делятся на легкие и тяжелые.

Плавкость. Металлы делятся на легкоплавкие и тугоплавкие.

Электрическая проводимость металлов обусловлена присутствием в их кристаллических решетках подвижных электронов, которые направлено перемещаются под действием электрического поля.

Теплопроводность металлов тоже вызвана высокой подвижностью свободных электронов: сталкиваясь с колеблющимися в узлах решетки ионами, электроны обмениваются с ними энергией.

Металлический блеск – результат отражения световых лучей от электронов, находящихся в межатомном пространстве.

Пластичность металлов обусловлена тем, что под внешним воздействием одни слои ион - атомов в кристаллах легко смещаются, как бы скользят, по отношению к другим без разрыва связей между ними.

Некоторые металлы обладают звуком. Все металлы делятся на две большие группы:

Черные металлы. Имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления и относительно высокую твердость. Типичным представителем черных металлов является железо и его сплавы -- сталь и чугун.

Черные металлы в промышленности составляют по весу более 90% всего металла, применяемого для различных целей. Употребляются для изготовления строительных металлоконструкций (мостов, балок, ферм, колонн, резервуаров), для изготовления различных машин и аппаратов, вагонов, рельсов и т. п. Причина столь широкого применения черных металлов заключается в их относительной дешевизне и большой прочности.

Цветные металлы. Имеют характерную окраску: красную, желтую, белую; обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления. Типичным представителем цветных металлов является медь.

Цветные металлы употребляются в основном в качестве присадок (добавок) для улучшения свойств черных металлов или придания им особых свойств (например, для изготовления нержавеющих сталей, для получения твердых режущих сплавов и т. п.). Таким образом, под термином «металлы» понимают всю группу металлических материалов -- чистые металлы и сплавы. Чистые металлы используются только в тех случаях, когда к материалу предъявляют высокие требования в отношении теплопроводности и электропроводности, высокой температуры плавления и т. д. Так, например, провода, кабели, обмотки электрических машин почти всегда делают из меди, так как медь лучше всех других металлов, за исключением серебра, проводит электрический ток. Чистый вольфрам как самый тугоплавкий металл используется для изготовления нитей электрических лампочек В зависимости от своей плотности металлы делятся на: Легкие (плотность не более 5 г/см). К легким металлам относятся: литий, натрий, калий, магний, кальций, цезий, алюминий, барий. Самый легкий металл -- литий 1л, плотность 0.534 г/см3. Тяжелые (плотность больше 5 г/см3). К тяжелым металлам относятся: цинк, медь, железо, олово, свинец, серебро, золото, ртуть и др. Самый тяжелый металл -- осмий, плотность 22,5 г/см3. Металлы различаются по своей твердости:

-- мягкие: режутся даже ножом (натрий, калий, индий);

-- твердые: металлы сравниваются по твердости с алмазом, твердость которого равна 10. Хром -- самый твердый металл, режет стекло.

В зависимости от температуры плавления металлы условно делятся на:

1. Легкоплавкие (температура плавления до 1539°С).

К легкоплавким металлам относятся: ртуть -- температура плавления --38,9°С; галлий -- температура плавления 29,78°С; цезий -- температура плавления 28,5°С; и другие металлы.

3.Тугоплавкие (температураплавления выше 1539 С).

К тугоплавким металлам относятся: хром -- температура плавления 1890°С; молибден -- температура плавления 2620°С; ванадий -- температура плавления 1900°С; тантал -- температура плавления 3015°С; и многие другие металлы.