Вопрос 21. Массовая доля растворённого вещества w(b) - это безразмерная величина, равная отношению массы растворённого вещества к общей массе раствора m :

w(B)= m(B) / m

Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора.

C(B) = n(B) / V = m(B) / (M(B) · V),

Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора. Грамм - эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Для сложных веществ - это количество вещества, соответствующее прямо или косвенно при химических превращениях 1 грамму водорода или 8 граммам кислорода. Э_{основания} = М_{основания} / число замещаемых в реакции гидроксильных групп Э_{кислоты} = М_{кислоты} / число замещаемых в реакции атомов водорода Э_соли = М_соли / произведение числа катионов на его заряд

Вопрос 22. Энергетика растворения

Процесс растворения твердого вещества в воде сопровождается разрушением кристаллической решетки (затрата энергии в форме теплоты, -Q_кр) игидратацией - образованием гидратов B · nH₂O, то есть соединений переменного состава между частицами растворенного вещества и молекулами воды (выделение теплоты, +Q_гидр).

В результате общий тепловой эффект растворения равен  Q_(р) = -Q_кр + Q_гидр

Если тепловой эффект растворения положительный (Q_(р) больше 0), то после растворения вещества раствор становится теплее (например, это происходит в случае приготовления раствора AlCl₃), если же тепловой эффект отрицательный (Q_(р) меньше 0), то раствор становится холоднее (иногда температура может опуститься ниже 0 °С, например для NaNO₃ или NH₄NO₃).

В тех редких случаях, когда Q_(р) = 0, температура раствора остается постоянной (например, для NaCl).

Переход в раствор жидких и газообразных веществ также сопровождается гидратацией их молекул и положительным тепловым эффектом. Поэтому в соответствии с принципом Ле-Шателье повышение температуры ведет к уменьшению растворимости газов в воде.

Таким образом, растворение - это физико-химический процесс разрушения связей в исходных веществах и образования новых связей в гидратах. Это положение является основным содержанием химической теории растворов Д.И. Менделеева.

Растворимость- способность вещества образовывать с другим веществом однородную, термодинамически устойчивую систему переменного состава, состоящую из двух или большего числа компонентов. Такие системы возникают при взаимодействии газов с жидкостями, жидкостей с жидкостями и т.д. (см. Растворы).Соотношение компонентов может быть либо произвольным, либо ограниченным некоторыми пределами. В последнем случае Р. называют ограниченной. Мерой Р. вещества при данных условиях служит концентрация его насыщенного раствора. Р. различных веществ в определённомрастворителе зависит от внешних условий, прежде всего — от температуры и давления. Давление наиболее сильно сказывается на Р. газов. Изменение внешних условий влияет на Р. в соответствии с принципом смещения равновесий (см. Ле Шателье — Брауна принцип).Для наиболее важных растворителей составлены таблицы Р. различных веществ в зависимости от внешних условий или только для стандартных условий.

Вопрос 54. Виды окислительно-восстановительных реакций  Межмолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:  Н2S + Cl2 → S + 2HCl  Внутримолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах одного и того же вещества, например:  2H2O → 2H2 + O2  Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) — реакции, в которых один и тот же элемент выступает и как окислитель, и как восстановитель, например:  Cl2 + H2O → HClO + HCl  Репропорционирование (конпропорционирование) — реакции, в которых из двух различных степеней окисления одного и того же элемента получается одна степень окисления, например:  NH4NO3 → N2O + 2H2O

Вопрос53. В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных веществах и в продуктах реакции, приэтом руководствуемся правилом: число электронов, отданных восстановителем, должно равняться числу электронов, присоединённых окислителем. Для составления уравнения надо знать формулы реагирующих веществ и продуктов реакции. Рассмотрим этот метод на примере.

Расставить коэффициенты в реакции, схема которой: HCl + MnO2  Cl2 + MnCl2 + H2O

Алгоритм расстановки коэффициентов

1.Указываем степени окисления химических элементов. Подчёркнуты химические элементы, в которых изменились степени окисления.

2.Составляем электронные уравнения, в которых указываем число отданных и принятых электронов. За вертикальной чертой ставим число электронов, перешедших при окислительном и восстановительном процессах. Находим наименьшее общее кратное ( взято в красный кружок). Делим это число на число перемещённых электронов и получаем коэффициенты (взяты в синий кружок). Значит перед марганцем будет стоять коэффициент-1, который мы не пишем, и перед Cl2 тоже -1. Перед HCl коэффициент 2 не ставим, а считаем число атомов хлора в продуктах реакции. Оно равно - 4.Следовательно и перед HCl ставим - 4,уравниваем число атомов водорода и кислорода справа, поставив перед H2O коэффициент - 2. В результате получится химическое уравнение:

Вопрос 52. Чем больше период, тем больше размер атома, значит, удерживать электроны при себе сложнее, как и новые притягивать.  Чем больше номер элемента в периоде, тем радиус меньше - всё с точностью до наоборот.

51. окисление элемент окислитель забирает электроны и присоединяет их к себе. окислитель имеет знак -, восстановитель- элемент отдающий элетроны, знак + например NaCl- натрий имеет знак + т.к. металл и является восстановителем, хлор имеет -, т.к окислитель

50. Вале́нтность — способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов. Сте́пень окисле́ния — вспомогательная условная величина для записи процессов окисления, восстановления и окислительно-восстановительных реакций, численная величина электрического заряда, приписываемого атому в молекуле в предположении, что электронные пары, осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных атомов. 

49. Сплавы, макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже - металлов и неметаллов) с характерными металлическими свойствами. В более широком смысле сплавы - любые однородные системы, полученные сплавлением металлов, неметаллов, неорганических соединений и т.д. Многие сплавы (например, бронза, сталь, чугун) были известны в глубокой древности и уже тогда имели обширное практическое применение. Техническое значение металлических сплавов объясняется тем, что многие их свойства (прочность,твердость, электрич. сопротивление) гораздо выше, чем у составляющих их чистых металлов.

Называют сплавы исходя из названия элемента, содержащегося в них в наибольшем количестве (основной элемент, основа), например сплавы железа, сплавы алюминия. Элементы, вводимые в сплавы для улучшения их свойств, называют легирующими, а сам процесс -легированием.

По характеру металла - основы различают черные сплавы (основа - Fe), цветные сплавы (основа - цветные металлы), сплавы редких металлов, сплавы радиоактивных металлов. По числу компонентов сплавы делят на двойные, тройные и т.д.; по структуре - на гомогенные (однородные) и гетерогенные (смеси), состоящие из нескольких фаз (последние могут быть стабильными и метастабильными); по характерным свойствам - на тугоплавкие, легкоплавкие, высокопрочные, жаропрочные, твердые, антифрикционные, коррозионностойкие, сплавы со специальными свойствами и другие. По технологии производства выделяют литейные (для изготовления деталей методом литья) и деформируемые (подвергаемые ковке, штамповке, прокатке, прессованию и другим видам обработки давлением).

Основной метод получения сплавов - смешение и расплавление составляющих его компонентов с последующим затвердеванием в кристаллическом или аморфном состоянии. сплавы можно получать и без расплавления основного компонента - методами порошковой металлургии. Другие способы получения - осаждение из растворов и газовой фазы, диффузионное насыщение одного компонента другим, совместное электрохимическое осаждение из растворов и другие. Для получения сплавов в виде тонких пленок и покрытий используют осаждение из газовой фазы, напыление,конденсацию паров, электролиз.

Большинство сплавов, получаемых обычными способами, при затвердевании кристаллизуются. При быстром охлаждении расплава (скорость охлаждения 1-10 млн. градусов в с), например, при контакте расплавленной капли металла с быстровращающейся охлажденной поверхностью, распылении расплава холодной струей газа или конденсации паров металлов в тонкие пленки на охлаждаемой подложке, получают аморфные сплавы. Мелкодисперсные порошки таких сплавы затем могут быть спрессованы путем горячей экструзии в заготовки или с помощью плазменного факела нанесены на различные детали в виде тонких покрытий. Аморфные сплавы по сравнению с кристаллическими обладают повышенными свойствами - износостойкостью, прочностью, пластичностью. коррозионной стойкостью, сопротивлением усталости.

По назначению сплавы разделяют на большое число видов.

Конструкционные сплавы предназначены для изготовления деталей машин, строительных конструкций и других сооружений. Такие сплавы обладают целым комплексом свойств, обеспечивающих надежную и долговечную работу в условиях высоких механических напряжений - высокой прочностью, ударной вязкостью., хорошим сопротивлением к усталости, динамическим и ударным нагрузкам. Основную (по объему) часть выпускаемых во всем мире конструкционных сплавы составляют различные марки сталей и чугунов. В авиации, судостроительной и космической технике, где кроме перечисленных выше свойств необходимо учитывать плотность материала, находят применение конструкционные сплавы на основе Аl и Ti, которые по удельной прочности во многих случаях не уступают, а иногда даже превосходят наиболее прочные стали.

Из инструментальных сплавы изготовляют главным образом измерительные и металлообрабатывающие инструменты. Первые изготовляют в основном из углеродистых или легированных сталей, вторые - из быстрорежущих, штамповых сталей (смотри Железа сплавы) и твердых сплавов. Изделия из быстрорежущих и штамповых сталей получают традиционными методами литья с последующей механической и термической обработкой. Инструменты из твердых сплавов обладают более высокой твердостью, чем инструменты из стали, и способны работать при более высоких температурах и с более высокой производительностью.

В группу электротехнических входят сплавы с особыми магнитными и электрическими свойствами.

К сплавы с особыми электрическими свойствами относят: электроконтактные сплавы (размыкающие, скользящие); с высоким, слабо зависящим от температуры электрическим сопротивлением; термоэлектродные; резисторные; сплавы для нагревательных элементов и другие. Размыкающие контакты должны обладать высокой тепло- и электропроводностью, эрозионной стойкостью, сопротивлением свариваемости. Их изготовляют из сплавов благородных металлов, сплавов систем W-Ni-Cu, W-Ni-Ag, Ag-CuO(CdO). Скользящие контакты, кроме того, должны обладать низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Для их изготовления используют сплавы на основе систем Сu-С, Ag-Ni, Ag-Pd с добавками MoS₂, Sb и др., получаемые методами порошковой металлургии. Сплавы с высоким электрическим сопротивлением и малым температурным коэффициентом для реостатов, измерительных и других приборов изготовляют на основе систем Cu-Ni (константан), Cu-Mn-Ni (манганин). Сплавы для нагревательных элементов обладают высоким электрическим сопротивлением, достаточной прочностью и стойкостью против окисления при высоких температурах, например сплавы, содержащие Ni и Сr (нихромы), Fe, Сr и Аl (фехраль), Ni и Сг (хромаль). Для изготовления термопар используют сплавы на основе систем Pt-Ph, Ni-Cr (хромель), Ni-Аl-Мn-Si (алюмель), Cu-Ni (копель).

Триботехнические сплавы, предназначенные для работы в узлах трения, подразделяют на фрикционные (увеличивающие трение) и антифрикционные (снижающие трение). Первые должны обладать высокими и стабильными в широком интервале температур коэффициентом трения, износостойкостью, теплопроводностью, сопротивлением схватыванию, достаточной прочностью; вторые - низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью. Фрикционные сплавы получают в основном методами порошковой металлургии на основе Fe и Си с добавками асбеста, оксидов и карбидов (увеличивающих трение), Pb, Sn, графита, сульфидов, солей (улучшающих износ и предотвращающих схватывание). Антифрикционные сплавы-чугуны, бронзы и баббиты-сплавы на основе Pb, Sn, Zn или Аl. Методами порошковой металлургии получают антифрикционные сплавы на основе системы Fe-графит и бронза—графит.

О жаропрочных и коррозионностойких сплавах смотри соответственно Жаропрочные сплавы, Коррозионностойкие материалы.

Большую группу составляют сплавы со специфическими свойствами: тугоплавкие, легкоплавкие, пористые, с постоянным коэффициентом термического расширения, с особыми ядерными свойствами, с эффектом памяти формы и др. Тугоплавкие сплавы для нагревательных элементов и других деталей, работающих при температуре > 1500°С, изготовляют на основе переходных металлов IV-VI гр., a также тугоплавких карбидов, нитридов, силицидов, боридов различных металлов. Легкоплавкие сплавы на основе Sn, Pb, Cd, Bi (напр., сплав Вуда), Та, Hg, Zn имеют температурыплавления ниже отдельных компонентов и используются в качестве предохранительных вставок, пробок, легкоплавких припоев. Пористые сплавы создают в основном методами порошковой металлургии. сплавы со сквозными порами используют в качестве фильтров, самосмазывающихся подшипников, пламегасителей; с изолированными порами (пеноматериалы) - в качестве теплозащиты. В атомной технике используют сплавы с особыми ядерными свойствами: высоким или низким сечением захвата (вероятностью поглощения) нейтронов, g-лучей; способностью замедлять и отражать нейтроны; способностью передавать тепло, выделившееся в результате ядерных реакций (например, сплавы для твэлов). Для их изготовления используют актиноиды Li, Be, В, С, Zr, Ag, Cd, In, Gd, Er; Sm, Hf, W, Pb и др. элементы.

В последнее время созданы сплавы с эффектом памяти формы, например на основе никелида Ti. Изделия определенной формы из таких сплавов, будучи многократно деформированы, после нагрева восстанавливают свою первоначальную форму.