- •Лекция 1 Тема: основные химические понятия и законы. Цель: Ознакомить студентов с оснровными законами и понятиями, лежащими в основе химии.
- •Химия как наука и ее задачи.
- •Важнейшие законы, лежащие в основе химии.
- •Основные понятия химии
- •Закон Авогадро.
- •Уравнение состояния газа. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
- •Лекция 2
- •2.Образование атомной кристаллической решетки
- •Лекция 3. Тема: Классификация неорганических соединений. Цель: Ознакомить студентов с разнообразием, строением и свойствами неорганических соединений
- •Кислота основание основание кислота
- •Лекция 4
- •Лекция 5
- •Лекция 6
- •2.Энергия активации. Энтропия активации
- •3.Факторы, влияющие на скорость гомо- и гетерогенных химических реакций. Катализ.
- •Лекция 7
- •2.Изменение энтропии в химическом процессе. Энергия Гиббса
- •Лекция 8
- •2. Коллигативные свойства растворов
- •3.Сильные и слабые электролиты
- •4. Растворы электролитов
- •5. Процесс диссоциации
- •6. Константа диссоциации. Смещение ионного равновесия
- •7. Особенности воды как электролита. Ионное произведение воды . РН раствора. Буферные растворы
- •8. Гидролиз солей. Расчёт концентрации ионов водорода в растворах
- •Лекция 9
- •2.Окислители и восстановители
- •1)Окислители
- •2)Восстановители
- •3)Окислительно-восстановительная двойственность
- •3.Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •1.Метод электронного баланса.
- •2.Метод полуреакций, или ионно-электронный метод.
- •Электрохимические процессы
- •2.Направление протекания овр
- •3.Электролиз
- •4.Законы электролиза
- •5.Применение электролиза
- •Лекция 10
- •2.Атомно-молекулярное учение. Основные химические понятия и определения
- •3.Строение атома
- •4. Квантовые числа. Правила заполнения электронных орбиталей
- •Периодический закон и периодическая система элементов д. И. Менделеева.
- •2.Свойства атомов
- •Лекция 11
- •2.Типы химической связи
- •3.Гибридизация атомных орбиталей
- •4.Метод валентных связей
- •Лекция 12
- •Комплексные соединения, их строение и номенклатура. Химическая связь в комплексных соединениях.
- •Устойчивость комплексных ионов. Константа нестойкости. Комплексные химические соединения.
- •Лекция 13
- •2. Водород
- •3. Вода
- •4. Пероксид водорода
- •5. Элементы viiа группы
- •6. Элементы viа группы
- •Общая характеристика элементов vа, ivа групп
- •1. Элементы vа группы.
- •2.Элементы ivа группы.
- •Характеристика металлов
- •1. Строение металлов.
- •2. Физические свойства металлов.
- •3. Химические свойства металлов.
- •Уменьшение химической активности нейтральных атомов
- •Уменьшение способности ионов к присоединению электронов
- •Характеристика элементов второй группы периодической системы
- •Стеарат натрия стеарат кальция
- •Сода осаждает кальций и магний тоже в виде карбонатов:
- •Характеристика элементов третей группы периодической системы
2.Энергия активации. Энтропия активации
Проц хим р-ции сводится к хим взаимодейств, при таком взаимодействии реагир ч-цы приближаются друг к другу на раст при котором станов возможн проц перераспределения электронной плотности и возникновение новых хим связей рассм м-л.
Сталкивающиеся ч-цы д-ны обладать избыточн энергией для преодоления сил отталкивания, действ при перераспределении электрон плотности, преодол энергетич барьера этих ч-ц, такие ч-цы наз активными. Энергия необходимая для преодоления сил отталкивания вз-ющих между собой электронных плотностей наз энергией активации, а м-лы наз активными.
При хим вз-вии м-лы р-ренных в-в нахадятся в беспрерывном движении, кинетич энергия м-л, колич м-л, обладающих той или иной энергией определяется з-ном Максвела-Больцмана (з-н распределения м-л по скоростям и энергии) Согласно з-ну только столкновение м-л, обладающих энергией равной или больше энергии активации эффективно и ведет к хим превращениям.
Зависимость скорсти хим р-ции от температуры от1000 и выше определяется уравнением Аррениуса.
В соответствии с этим ур-нием: ln k=b-A/T –b,A-пост велечины их опред эксперементально ln k1=b-A/T1; ln k2=b-A/T2, таким образом эксперементально определ константа скорости для 2 различн температур,
Объед 2 ур-ния и находят значение А: ln k2-ln k1= -A/T2+A/T1 ; ln k2/k1=A(t2-t1)/T2-T1 ; A=t1-t2/T2-T1, Где А тесно связана с энергией активации.
Эксперементальные данные показывают, что общее число столкновений при повышении температуры на 100 увеличивается лишь на 1-2 %, это значит, что объяснить резкое увелечение скорости хим р-ции при увелечении температуры невозможно. Расчеты по ур-ниям максвела-Больцмана показ что при повыш температуры резко увеличивается число активн м-л( т.е. м-л обладающ эффективн энергией активации); по указанной велечине опред константу скорости при любой температуре, а затем скорость при измен температуры.
3.Факторы, влияющие на скорость гомо- и гетерогенных химических реакций. Катализ.
Хим р-ции протекают с различными скоростями.Некоторые из них заканчиваются полностью за доли секунды, другие осуществляются за минуты, часы, дни. Кроме того одна и таже р-ция может в одних усл протекать быстро , а в других-медленно, при этом различие в скорсти одной и тойже р-ции может быть очень большим. Р-ции термодинамичеси разрешимы, а кинетически могут не протекать . Это положение указывает на то , что на пути р-ции стоят какие-то препятствия.
В целом любую р-цию можно представить : исходн прод- промежут прод-прод р-ций. Отдельные стадии могут идти с трудом, что обусловл медленное протекан р-ции в целом. Образов пром прод может быть связано с повышением энергии Гиббса, создание барьера на пути исх реагентов к прод р-ции.
Выяыление сущности среднего звена раскрывает механизм р-ции , позволяет сознательно влиять на скорость проц путем изменен его режима. Скорость р-ции определяется как числ эл-та акт-ов вз-х в ед. времени. По мере взаимодействия в-в концентрация их непрерывно меняется, поэтому часто в р-циях пользуются мгновенными концентрациями. Скорость хим р-ций разл=ся в огромн пределах (самые быстрые р-ции в живых орг-мах). Необходимо отметить –некоторые р-ции начинаются бурно а затем замедляются, а некоторые наоборот.
На скорость р-ции влияют многие факторы: концентрация, давление, температура, катализаторы, природа реагир в-в. Завис скорости хим р-ций от реагир в-в след отнести к какому нибудь моменту времени. Если в р-ции все атомы или м-лы сталкиваются одновременно и участв в акте хим превращ , то скорость хим р-ций пропорциональна произведен концентр реаг в-в возведенных их в степень их стеохим коэфициента. При пост температыре скорость хим р-ции пропорциональна произведению концентраций реагир в-в, причем каждая концентрация входит в произведение в степени, равной коэфициенту стоящему перед формулой данного в-ва в ур-нии р-ции. В-ва не расходующиеся в проц р-ций, но влияющ на ее скорость наз катализатором.
Р-ции протекающие под действием ктализаторов наз каталитические. В присутствии катализатора р-ция проходит быстрее через другие промежуточн стадии чем без него причем эти стадии энергетически более доступны. Различают гомо и гетерогенный катализ.
В случ гомогенного катал катализатор и реагир в-ва образуют одну фазу. В случ гетерогенного катализа катализатор нпходится в системе в виде самостоятельной фазы. Очень большую роль играет катализ в биологич системах. Катализаторы, наз в этом случ ферментами, представляют собой простые или сложные белки.
Один из типов хим р-ций-р-ции ионного обмена.
Р-ции ионного обмена проходят до конца, т е необратимы, если в результате образуется
1) труднор-римый соед
2)газообр прод
3) слабый электролит
4)компл соед.
Экспер данные показывают, что б-во хим р-ций не протекают до конца.
Р-ции котрые могут одновременно протекать в 2 взаимно противоположные направления. Наз обратимыми ( р-ции взаимодейств. Н2+I2; v1=k1*CH2*CI2; v2=k2*C2HI). По мере протекан р-ции скорость прямой р-ции непрерывно уменьшается, а скорость обратной р-ции непрерывно увеличивается. В какой то промежуток времени скор прям и скор обратн р-ции станут равными.
Сост системы, когда в ней протекают две противоположно направленных хим проц с одинак скор наз состоянием хим равновесия.
Сост хим равновесия – динамич проц.( v1=v2; k1*СH2*CI2=K2*C2HI). Величина, характеризующая сост динамич равновес и отражающее соотношен сост комп обратим р-ции наз констант равновес
( Kрав=K1*c2HI*/k2*CH2*CI2 ).Общее ур-ние kрав имеет след знач: аА+вВ+… сС+dD+…; kрав = [Сс *Dd]/[Aа *Вв]
Для взаимодейст между газообр в-ми пользуются равновесн парциальн давл – давл насыщ пара при данной температ.Сост равновесия х-теризует тот придел, до которого в данных усл р-ция протекает самопроизвольно. Если в сист наступило хим равнов, то изм энергии Гиббса не происходит. Необходимо различать ложное и истинное равн . К сост хим р-сия можно подойти с 2 сторон, это значит что соотношение между равновесными концентр не зависят от того какие в-ва берутся в кач-ве исходных. Сост хим равн зависит от ряда факторов:t,p,c компонентов. Изменение хотя бы одного из них приводит к смещению равн.
1)изм t: в экзотерм р-циях (H<0) с рост t хим равн смещ в стор исходн в-в; в эндотерм р-циях хим равн с увелич t смещается в сторону прод р-ции.
2) изм p: хим равн всегда смещается в стор прод р-ции с уменьшением объема, это значит, что с повышением p хим равн всегда смещается в сторону уменьшения.
3) изм конц: увеличение конц реагир в-в всегда смещается хим равн в сторону продукт р-ции
З-номерности, котор явл в рассм пример, предст собой част случ общ принципа, определяющего влияние разл ф-ров на равновесие сист. Этот принцип, известн под назв принципа Ле-Шателье: Если на сист, находящуюся в равновес оказать какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней проц равновесия сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшится.
При введении в систему одного из в-в, участвующих в р-ции, равновесие смещается в сторону, расхода этого в-ва. Принцип Ле-шателье распространяется не только на хим, но и разл физ-хим равновесия.
Литература:
Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.С.Ахметов. – 3-е изд. – М.: Высшая школа, 2000. – 743с.
Т.Браун. Химия – в центре наук / Браун.Т, Лемей Г.Ю. – М.: Мир, 1983. – тт. 1–2.
Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия / М.Х. Карапетьянц, С.И.Дракин. – М.: Высшая школа, 2002.
Коровин Н.В. Общая химия / Н.В.Коровин. – М.: Высшая школа, 2006. – 557 с.
Кузьменко Н.Е. Краткий курс химии / Н.Е. Кузьменко, В.В Еремин, В.А. Попков. – М.: Высшая школа , 2002. – 415 с.
6.Зайцев, О.С. Общая химия. Строение веществ и химические реакции / О.С.Зайцев. – М.: Химия, 1990.
Карапетьянц, М.Х. Строение вещества / М.Х. Карапетьянц, С.И.Дракин. – М.: Высшая школа, 1981.
Угай, Я.А. Общая и неорганическая химия / Я.А.Угай. – М.: Высшая школа, 1997.