- •Экзаменационные ответы (физколлоидная химия)
- •Формулировки первого закона термодинамики:
- •Уравнение для бесконечно малых элементарных процессов:
- •Значение первого начала (закона) термодинамики
- •Закон Гесса:
- •Следствия из закона Гесса:
- •Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры:
- •Закон (уравнения) Кирхгофа и его решение:
- •Решение интегральной формы уравнения Кирхгофа. Рассматривают 2 приближения:
- •1 Приближение
- •2 Приближение
- •О бозначение стандартных теплот образования
- •О бозначение стандартных теплот сгорания
- •Классификация термодинамических параметров состояния системы:
- •Сходные свойства внутренней энергии и энтальпии
- •Доказательство внутренней энергии – функции состояния
- •Сущность теплоты
- •Сущность работы. 3 ситуационных случая:
- •Сходные свойства теплоты и работы
- •Различие теплоты и работы
- •Отличие термодинамической обратимости от химической
- •Энтропийная формулировка второго начала (закона возрастания энтропии) термодинамики
- •Следствие закона возрастания энтропии
- •Вычисление энтропии при различных процессах
- •1 Приближение
- •2 Приближение
- •Третий закон (начало) термодинамики:
- •Объединённое первое и второе начало термодинамики
- •Энтропийный принцип для специальных процессов
- •Сходные свойства энергии Гельмгольца и Гиббса
- •Критерии энергии Гельмгольца, характеризующие направленность самопроизвольных процессов
- •Критерии энергии Гиббса, характеризующие направленность самопроизвольных процессов
- •Критерии энергии Гиббса при протекании химической реакции:
- •Химимческий потенциал индивидуального газа в индивидуальном состоянии
- •Химимческий потенциал реального газа в индивидуальном состоянии
- •Химический потенциал реального раствора
- •Влияние концентрации
- •Константа равновесия для растворов
- •Анализ изобары Вант-Гоффа. Зависимость константы химического равновесия от температуры
- •Уравнение изобары и изохоры Вант-Гоффа и их решения. Следствия, вытекающие из этих уравнений. Принцип Ле-Шателье.
- •Уравнение изобары и изохоры Вант – Гоффа и их решения
- •Принцип Ле-Шателье
- •Вычисление константы химического равновесия по стандартным термодинамическим величинам.
- •1 Приближение
- •2 Приближение
- •В основе анализа диаграмм состояния лежат два общих положения:
- •Правило фаз Гиббса (формулировка и математическое выражение)
- •Применение диаграмм состояния и правила фаз Гиббса к однокомпонентным системам
- •3 Возможных случая:
- •Диаграмма состояния серы
- •4 Фазы (агрегатных состояния) у серы:
- •1 ) Твёрдое состояние (две модификации):
- •Разделение фаз шестью линиями – фазовыми равновесиями:
- •3 Возможных случая:
- •Фазовое равновесие в однокомпонентной системе на примере диаграммы состояния воды и серы. Диаграммы состояния воды
- •3 Возможных случая:
- •Определение наклона кривых по уравнению Клапейрона
- •Диаграмма состояния серы
- •4 Фазы (агрегатных состояния) у серы:
- •1 ) Твёрдое состояние (две модификации):
- •Разделение фаз шестью линиями – фазовыми равновесиями: Уравнение Клапейрона – Клаузиуса и его решение
- •Условная классификация твёрдых веществ по растворимости:
- •Зависимость растворимости веществ от температуры и давления: Растворимость твёрдых веществ:
- •Растворимость жидких веществ:
- •Растворимость газообразных веществ:
- •Уравнение состояния идеальных газов для разбавленных растворов.
- •Законы Рауля Первая форма
- •Первая форма закона Рауля, применимое к растворителю и растворённому веществу:
- •Закон Рауля, применимый к растворителю:
- •Вторая форма закона Рауля – понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором:
- •Вывод по обеим формам закона Рауля:
- •1. Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором – вторая форма закона Рауля
- •2. Повышение температуры кипения растворов – разность температур кипения растворов и растворителей
- •Понижение температуры замерзания растворов – разность температур замерзания растворителей и растворов
- •Уравнение состояния идеальных газов для разбавленных растворов.
- •Физико-химический метод анализа
- •Принцип построения диаграммы состояния
- •Кривые охлаждения и диаграмма состояния
- •Диаграмма плавкости двухкомпонентных систем, нерастворимых в твёрдом состоянии
- •Поля диаграммы, образованные линиями ликвидуса и солидуса
- •Определение состояния системы при изменении её параметров
- •Система, заданная точкой а Система, заданная точкой b
- •Диграммы плавкости двухкомпонентных систем с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состоянии
- •Процесс охлаждения расплава
- •Если система задана фигуративной точкой а, то:
- •Значение фазовых диаграмм для фармации
- •Равновесие жидкость-пар в двухкомпонентных растворах. Первый и второй законы Коновалова. Основы дробной и непрерывной перегонок.
- •При давлении р2
- •Первый закон Коновалова:
- •Обоснование математических неравенств составов равновесных фаз
- •Основы непрерывной (простой) перегонки
- •Основы дробной (фракционной) перегонки
- •Ректификация
- •Влияние температуры на растворимость
- •По характеру зависимости взаимной растворимости от температуры ограниченно растворимые жидкости делят на 4 типа:
- •Ограниченно растворимые жидкости с верхней критической температурой растворения (фенол – вода, анилин – вода).
- •Процессы охлаждения
- •Ограниченно растворимые жидкости с нижней критической температурой растворения (триэтиламин — вода, диэтиламин — вода)
- •Ограниченно растворимые жидкости с верхней и нижней критическими температурами растворения (никотин — вода, глицерин — гваякол)
- •Взаимно нерастворимые жидкости Диаграмма состояния взаимно нерастворимых жидкостей. Зависимость давления пара этих жидкостей от температуры
- •Расчёт давления пара каждой жидкости над смесью в идеальной системе по закону Рауля
- •Расчёт общего давления по закону Дальтона
- •Перегонка с водяным паром
- •Связь давления и количества каждой жидкости в конденсате
- •Можно рассчитать массу каждой жидкости в конденсате по формулам, полученным в результате применения уравнения Менделеева – Клапейрона
- •Отношение полученных последних выражений
- •Закон распределения веществ между двумя несмешивающимися жидкостями. Коэффициент распределения. Принцип получения настоек и отваров. Экстракция.
- •Закон распределения
- •Коэффициент распределения равен отношению равновесной концентрации распределяемого вещества в органической фазе к его концентрации в водной фазе:
- •Установление сложного равновесия между простыми и ассоциированными молекулами или ионами в пределах каждой фазы при диссоциации и ассоциации распределяемого вещества
- •Принцип получения настоек и отваров
- •1. Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором – вторая форма закона Рауля
- •2. Повышение температуры кипения растворов – разность температур кипения растворов и растворителей
- •3. Понижение температуры замерзания растворов – разность температур замерзания растворителей и растворов
- •Уравнение состояния идеальных газов для разбавленных растворов.
- •Расчёт термодинамической константы диссоциации
- •Расчёт активности
- •Расчёт коэффициента активности в разбавленном растворе
- •Особенности свойств сильных электролитов
- •Теория Дебая и Хюккеля
- •Расчет коэффициента активности Вычисление коэффициента активности через толщину ионной атмосферы
- •3 Приближения теории Дебая – Хюккеля для расчёта коэффициента активности: Первое приближение – предельный закон Дебая
- •Второе приближение
- •Коэффициент в рассчитывают по уравнению
- •Третее приближение
- •Вычисление среднего ионного моляльного коэффициента активности для 1,1-валентного электролита
- •Вычисление среднего ионного моляльного коэффициента
- •Зависимость логарифма среднеионного коэффициента активности от корня квадратного из ионной силы раствора
- •Упрощающие допущения заключаются в том, что:
- •Расчёт активности
- •Расчет коэффициента активности Вычисление коэффициента активности через толщину ионной атмосферы
- •3 Приближения теории Дебая – Хюккеля для расчёта коэффициента активности: Предельный закон Дебая – первое приближение
- •Второе приближение
- •Коэффициент в рассчитывают по уравнению
- •Третее приближение
- •Вычисление среднего ионного моляльного коэффициента активности для 1,1-валентного электролита Вычисление среднего ионного моляльного коэффициента
- •Правило ионной силы Льюиса
- •Виды электропроводимости:
- •Величина тока, создаваемая катионами и анионами
- •Суммарный ток равен сумме токов, создаваемых катионами и анионами
- •Зависимость удельной электропроводимости растворов электролитов от концентрации
- •Расчёт электропроводимости для слабых электролитов, определяемой степенью диссоциации
- •Электрическую проводимость растворов см. Вопрос № 31 !!! Кондуктометрия как метод анализа
- •Виды кондуктометрического метода анализа:
- •Классификация буферных систем:
- •Механизм действия буферных растворов на примерах ацетатного, фосфатного и гидрокарбонатно-гемоглобинового буферов
- •Уравнение Гендерсона –Гассельбаха
- •Гидрокарбонатно-гемоглобиновая система
- •Диссоциация компонентов
- •Факторы, влияющие на буферную ёмкость:
- •Значение буферных систем для химии и биологии
- •Классификация электродов:
- •Классификация обратимых электродов:
- •По свойствам веществ, участвующих в потенциалопределяющих процессах и по устройству:
- •По принципу применения:
- •Три механизма возникновения электрического заряда на поверхности раздела фаз:
- •Устройство гальванического элемента:
- •Теории возникновения скачка потенциала на границе металл — раствор Три положения осмотической теории в. Нернста:
- •Три случая, характеризующие природу металла и состав раствора:
- •Гальвани-потенциал отождествляется с электродным потенциалом
- •Сольватационная теория (л. В. Писаржевского) электродного потенциала — главные процессы, протекающие при возникновении электродного потенциала:
- •Развитие сольватационной теории возникновения электродного потенциала н. А. Изгарышевым
- •Результаты исследования и выводы у. Герни по развитию сольватационной теории возникновения электродного потенциала
- •Объединённые результаты исследований в. Нернста, н. А. Изгарышева и у. Герни — сольватационная теория возникновения электродного потенциала
- •Вычисление работы (энергии) выхода иона из металла ( Uм ) и энергии его сольватации ( Uсол )
- •3 Ситуационных случая:
- •Выражение химического потенциала иона в растворе
- •Уравнение Нернста для электродного потенциала с
- •Устройство водородного электрода
- •Механизм возникновения потенциала на водородном электроде
- •Анионов хлорида серебра в насыщенном растворе
- •Выражение для потенциала каломельного электрода и его физический смысл
- •Электродная схема и уравнение потенциалопределяющего процесса
- •Две разновидности окислительно-восстановительных электродов:
- •Электроды, потенциал которых не зависит от активности ионов водорода
- •Электроды, потенциал которых зависит от активности ионов водорода
- •Применение стеклянного электрода
- •Количественная характеристика величины скачка потенциала на границе фаз стекло – раствор:
- •Окончательное выражение для потенциала стеклянного электрода
- •Кривые потенциометрического титрования.
- •Определение объема титранта расчётным путем
- •Кислотно-основное титрование
- •Зависимость скорости и константы скорости реакций от различных факторов
- •Различают:
- •Вопрос № 39
- •Реакции второго порядка
- •Различают:
- •Методы определения порядков реакции:
- •Интегральные методы
- •3) По периоду полураспада
- •Дифференциальные методы Вант-Гоффа Зависимость скорости химической реакции n – ного порядка от концентрации
- •Метод заключается в:
- •Применение дифференциального метода в двух вариантах:
- •Зависимость скорости химической реакции от температуры
- •Уравнение Аррениуса в интегральной форме
- •Теория переходного состояния или активированного комплекса
- •Две задачи в теории абсолютных скоростей:
- •Уравнение поверхности потенциальной энергии
- •Уравнение константы скорости реакций
- •Деление реакций на 3 группы по значению δs≠ :
Кислотно-основное титрование
Интервал, внутри которого происходит изменение рН при кислотно-основном потенциометрическом титровании, определяется природой и концентрацией титруемого вещества и титранта. В качестве титрантов применяют сильные кислоты и сильные основания, так как реакции с их участием протекают наиболее полно, и поэтому рН в к. т. т. (конечной точке титрования) изменяется более резко.
Кислотно-основное титрование применяют в фармации для количественного определения барбитуратов, фенолов, алкалоидов и т. п.
Титрование сильных кислот или сильных оснований. В основе титрования лежит реакция нейтрализации
Концентрацию ионов водорода или гидроксил-ионов вычисляют из общей концентрации присутствующей в избытке кислоты или основания.
Титрование кислоты сильным основанием. В основе титрования слабой кислоты лежит реакция взаимодействия слабой кислоты и сильного основания
Для расчета кривой титрования вычисляют рН раствора слабой кислоты, её соли, их смесей по уравнениям
Особенности в ходе кривой титрования слабой кислоты объясняются буферностью образующихся при титровании растворов и гидролизом соли слабой кислоты в области к. т. т. (конечной точки титрования). Буферность растворов и гидролиз солей — причины уменьшения скачков потенциала при титровании слабых кислот и слабых оснований и затруднения обнаружения к. т. т (конечной точки титрования). В этих случаях строят кривые титрования в дифференциальной форме и рассчитывают изменение потенциала на единицу изменения объема титранта (ΔE/ΔV).
Титрование смеси сильной и слабой кислот. При титровании смеси сильной и слабой кислот сильным основанием на кривой титрования наблюдаются 2 скачка потенциала. Сильная кислота полностью подавляет диссоциацию слабой кислоты, поэтому начальный участок кривой не отличается от кривой титрования сильной кислоты. После полной нейтрализации сильной кислоты титруют слабую кислоту, поэтому последующий участок кривой практически не отличается от кривой титрования слабой кислоты. Форма кривой титрования смеси кислот зависит от силы слабой кислоты. Если константа диссоциации слабой кислоты относительно велика, то определяется общая кислотность (на кривой один скачок). Если константа диссоциации слабой кислоты относительно мала, то титруется только сильная кислота. Дифференцированное титрование с двумя скачками потенциала возможно, если константы диссоциации кислот отличаются по силе примерно в 10 000 раз и более.
ВОПРОС № 38
Скорость реакции – изменение концентрации исходных веществ в единице объёма за единицу времени.
Константа скорости реакции – скорость реакции при концентрациях каждого из реагирующих веществ, равных по 1 моль/л.
Зависимость скорости и константы скорости реакций от различных факторов
Название влияющего фактора |
Скорость реакции |
Константа скорости реакции |
1. Природа реагирующих веществ |
Увеличиваются с увеличением реакционной способности |
|
2. Температура |
При повышении температуры скорость реакции и константа скорости реакции, в основном, возрастают, за исключением реакций третьего порядка. Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 ○С, скорость реакции и константа скорости реакции увеличиваются в 2 – 4 раза (в среднем в 3 раза). !!! Правило не выполняется при высоких температурах – температурный коэффициент скорости не постоянная величина, она приближается к единице !!! |
|
Гамма – температурный коэффициент |
Уравнение Аррениуса (количественная зависимость)
|
|
3. Энергия активации
|
С уменьшением энергии активации скорость и константа скорости реакции увеличиваются |
|
|
|
|
4. Катализатор |
Пропорциональна концентрации катализатора |
Не влияет на константу скорости реакции |
С увеличением концентрации катализатора увеличивается скорости прямой и обратной реакций – быстрое достижение химического равновесия |
||
5. Концентрация реагирующих веществ |
Пропорциональна концентрации реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам |
Не влияет |
|
|
|
Молекулярность реакций – минимальное число молекул (частиц), участвующих в осуществлении данного элементарного акта реакций.
