83) Ряд стандартных электродных потенциалов

Электрохимический ряд активности (ряд напряжений, ряд стандартных электродных потенциалов) металлов — последовательность, в которой металлы расположены в порядке увеличения их стандартных электрохимических потенциалов φ⁰, отвечающих полуреакции восстановления катиона металла Meⁿ⁺: Meⁿ⁺ + nē → Me

Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Zn→Cr→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→H→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au

Ряд напряжений характеризует сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах.

84. Электролиз растворов и расплавов

Совокупность окислительно-восстановительных реакций, которые протекают на электродах в растворах или расплавах электролитов при пропускании через них электрического тока, называют электролизом. 1. На аноде могут протекать следующие процессы: а) при электролизе растворов содержащих в своем составе анионы F^-, SO₄^2- , NO₃^- , PO₄^3- , а также растворов щелочей, происходит окисление аниона кислорода: 2H₂O - 4e = O₂ + 4H⁺ .  (4OH^- - 4e = O₂ + 2H₂O) б) при окислении анионов Cl^-, Br^-, I^- выделяется соответственно хлор, бром, йод: 2Cl^- - 2e = Cl₂ в) при окислении анионов органических кислот происходит процесс: 2RCOO^- = R-R + 2CO₂. 2. При электролизе растворов солей, содержащих ионы, расположенные в ряду напряжений левее Al³⁺, на катоде выделяется водород: 2H2O + 2e = H₂ + 2OH^-. Если ион расположен в ряду напряжений правее водорода, то на катоде выделяется металл. 3. При электролизе растворов солей, содержащих ионы, расположенные в ряду напряжений между Al³⁺ и H⁺ , на катоде могут протекать конкурирующие процессы, как восстановление катионов, так и выделение водорода. 4. Активные металлы (в ряду напряжений от Li до Al) получают электролизом расплава солей.

85. Состав верхней континентальной коры. О Распростроненность элементов в земной коре. Правило Оддо Гаркинса,закон Ферсмана

Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов. Около половины массы земной коры приходится на кислород, более 25 % — на кремний. Всего 18 элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba — составляют 99,8 % массы земной коры^{[источник не указан 1244 дня]}.

Первая оценка состава верхней земной коры была сделана Кларком.

Гаркинса-оддо, правило - Закономерность, по которой в земной коре преобладают элементы с четными порядковыми числами и четными атомными весами. Согласно правилу Гаркинса-Оддо, из двух соседних элементов таблицы Менделеева кларк четного элемента, как правило, выше. 86. Гольдшмидтовская классификация

Предложена Гольдшмидтом исходя из предположения, что Земля образовалась в результате разделения первично однородного вещества, аналогичного метеоритам, на четыре части: металл, серный расплав, силикатная часть и атмосфера с океаном. Каждый элемент имеет склонность концентрироваться в одной из этих сред, и соответственно разделены на сидерофильные, литофильные, халькофильные и атмофильные элементы. Иначе говоря, это классификация по наибольшему коэффициенту распределения элемента между четырьмя фазами.

87. Радиоактивность – самопроизвольные превращения атомных ядер, сопровождающиеся испусканием элементарных частиц или более лёгких ядер. Ядра, подверженные таким превращениям, называют радиоактивными, а процесс превращения – радиоактивным распадом. 

Радиоактивный элемент — химический элемент, все изотопы которого радиоактивны.

Явление радиоактивности сопровождается превращением ядра одного химического элемента в ядро другого химического элемента, а также выделением энергии, которая "уносится" с альфа- бета- и гамма-излучениями. Все радиоактивные элементы подвержены  радиоактивным превращениям.. Испускание радиоактивных частиц называется радиоактивным распадом.  Различают альфа-распад ( с испусканием альфа-частиц), бета-распад (с испусканием бета-частиц), термина "гамма-распад" не существует.  Альфа- и бета-распады – это  естественные радиоактивные превращения.

Альфа - распад

Альфа-частицы испускаются только тяжелыми ядрами, т.е. содержащими большое число протонов и нейтронов. Прочность тяжелых ядер мала. Для того, чтобы покинуть ядро, нуклон должен преодолеть ядерные силы, а для этого он должен обладать достаточной энергией. 

Бета-распад

Явление бета-распада состоит в том, что ядра некоторых элементов самопроизвольно испускают электроны и элементарную частицу очень малой массы - антинейтрино.  Такой процесс распада нейтронов характерен для ядер с большим количеством нейтронов. В результате бета-распада образуется новое ядро с таким же массовым числом, но с большим на единицу зарядом. 

Гамма - распад - не существует

89.МИГРАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

— их перенос и любое перемещение в разультате геохим. процессов, протекающих в земной коре и на ее поверхности (сюда не относится механическая транспортировка терригенных компонентов). К элементам с очень высокой миграционной способностью относятся: Cl, Br, I, N, В, Ra, Na; с высокой — К, Са, Ge, U, Fe; со средней — Аl, Si, Mg, TR; низкой — Zr, Nb, Та, Sb; очень низкой — платиновые металлы.

1. Факторы миграции

Факторы миграции подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние факторы – это факторы, связанные только со свойствами атомов и их соединений, в их число входят: 1. Свойства связи, включающие физические концентрации веществ; 2. Химические свойства, степень реакционной способности атомов и соединений; 3. Энергетические и кристализационно-химические свойства веществ; 4. Гравитационный фактор, связанный с атомной массой; 5. Радиоактивные свойства атомов. Внешние факторы определяются состоянием окружающей среды, не зависят от индивидуальных свойств миграции веществ и включают следующие факторы: 1. Космическая миграция, включающая гравитационную, лучистую, тепловую энергию, давление и электрические поля; 2. Факторы миграции в расплавах, включающие условия гравитационного равновесия и диффузии; 3. Факторы миграции в водных растворах, включающие условия миграции как при высоких температурах, та и при низких; 4. Факторы миграции в газовых смесях и надкритических растворах; 5. Факторы механической миграции; 6. Факторы миграции в коллоидальной и монокристаллической среде; 7. Факторы миграции в твердых телах; 8. Факторы биохимической и промышленной миграции; 9. Другие физико-химические факторы. Данная классификация охватывает основные виды миграции элементов на Земле и является теоретической базой для геохимических исследований.

90. Круговорот химических элементов

В биосфере, как и в каждой экосистеме, постоянно осуществляется круговорот углерода, азота, водорода, кислорода, фосфора, серы и других веществ.

Углекислый газ поглощается растениями, продуцентами и в процессе фотосинтеза преобразуется в углеводы, белки, липиды и другие органические соединения. Эти вещества с пищей используют животные-консументы.

Одновременно с этим в природе происходит обратный процесс. Все живые организмы дышат, выделяя CO₂, который поступает в атмосферу. Мертвые растительные и животные остатки и экскременты животных разлагаются микроорганизмами-редуцентами. CO₂ выделяется в атмосферу. Часть углерода накапливается в почве в виде органических соединений.

В процессе круговорота углерода в биосфере образуются энергетические ресурсы: нефть, каменный уголь, горючие газы, торф и древесина.

При разложении растений и животных азот выделяется в виде аммиака. Нитрифицирующие бактерии превращают аммиак в соли азотистой и азотной кислот, которые усваиваются растениями. Некоторые азотфиксирующие бактерии способны усваивать атмосферный азот. Так замыкается круговорот азота в природе.

В результате круговорота веществ в биосфере происходит непрерывная биогенная миграция элементов: необходимые для жизни растений и животных химические элементы переходят из среды в организм, при разложении организмов эти элементы снова возвращаются в среду, откуда поступают в организм.

Основа биосферы — круговорот органического вещества, осуществляющийся при участии всех организмов, населяющих биосферу, получила название биотического круговорота.

В закономерностях биотического круговорота заключена основа длительного существования и развития жизни на Земле.

91. Водоро́д — первый элемент периодической системы элементов; обозначается символом H. Название представляет собой кальку с латинского: лат. Hydrogenium (от др.-греч. ὕδωρ — «вода» и γεννάω — «рождаю») — «порождающий воду». Широко распространён в природе.

Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха. Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов H₂на 1 объём Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). Практически не растворим в серебре. Жидкий водород существует в очень узком интервале температур от −252,76 до −259,2 °C. Это бесцветная жидкость, очень лёгкая (плотность при −253 °C 0,0708 г/см³) и текучая (вязкость при −253 °C 13,8 сП). Критические параметры водорода очень низкие: температура −240,2 °C и давление 12,8 атм. Этим объясняются трудности при ожижении водорода. В жидком состоянии равновесный водород состоит из 99,79 % пара-Н₂, 0,21 % орто-Н₂. Твёрдый водород, температура плавления −259,2 °C, плотность 0,0807 г/см³ (при −262 °C) — снегоподобная масса, кристаллы гексагональной сингонии, пространственная группа P6/mmc, параметры ячейки a = 0,378 нм и c = 0,6167 нм. При высоком давлении водород переходит в металлическое состояние.

Молекулы водорода достаточно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция:

и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:

С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении:

Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:

Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода.

С галогенами образует галогеноводороды:

, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,

, реакция протекает со взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами

При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды:

Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:

Взаимодействие с оксидами металлов (как правило, d-элементов)

Оксиды восстанавливаются до металлов:

Гидрирование органических соединений

Молекулярный водород широко применяется в органическом синтезе для восстановления органических соединений. Эти процессы называют реакциями гидрирования. Эти реакции проводят в присутствии катализатора при повышенных давлении и температуре. Катализатор может быть как гомогенным (напр. Катализатор Уилкинсона), так и гетерогенным (напр. никель Ренея, палладий на угле).

Так, в частности, при каталитическом гидрировании ненасыщенных соединений, таких как алкены и алкины, образуются насыщенные соединения — алканы.

Химическая промышленность

• При производстве аммиака, метанола, мыла и пластмасс.