Шпоры по химии (Русов) final

1. Строение атомов. Модель атома по Резерфорду, по Бору

Атомы всех эл-ов сост. из + заряда ядра и эл.оболочки.Вся масса атома соср. в ядре.Эл-он - микрочастица, облад. элементарным (-)эл.зарядом

Резерфорд: в центре атома нах. + заряжен . ядро, а вокруг его дв-ся эл-ны, число кот.=заряду ядра. Недостатки: движ-ся эл-он, излучая энергию, должен упасть на ядро чего не происх;не могла объяс.наличие линейчатых спектров у раскаленных газов и паров

Бор: 1-эл-он в атоме может вращаться по строгим опред. Орбитам, кот. Наз. Стационарными.Урав-е:mvr=(h/2п)*n

2Вращаясь по стац орбите Эл-он не излуч Эл.магн энергии.

3Излучение энергии происх при скачкообразном переходе Эл-на с одной стац орбиты на другую поглащается квант энергии = разности энергии атома в конечном и исходном состоянии.

В норм сост Эл-он нах на ближ к ядру орбите, т.е. облад наим энергией.

Недостатки;не могла объясн расщепление спектральных линий у многоэл-ных атомов;не ясно было,где нах Эл-он в процессе перехода его с одной стац орбиты на другую.

2. Волновые свойства электрона. Принцип неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредингера

В 1927 немецким ученым В. Гейзенбергом был предложен принцип неопределенности: для микрочастиц невозможно точно опред и координату частицы и импульс.принцип неопред записывают: ΔxΔp_x≥h/2п.

Для описания свойств электрона используют волновую функцию, которую обозначают буквой  (пси). Квадрат ее модуля ², вычисленный для определенного момента времени и определенной точки пространства

где h - постоянная Планка; m - масса электрона; Е,n – полная и потенциальная энергия тел; х, у, z — координаты электрона;

Решая уравнение Шредингера, находят волновую функцию ||² и определяют размеры и форму и расположения в пространстве электронных облаков. Решение волнового уравнения возможно при подстановке в него определенного числа называемого квантами.

3. Квантовые числа. Главное, орбитальное, магнитное, спиновое числа

Гл. квантовое число n опр. энергию эл. и размеры атомн орбитали. Энергия эл. гл. образом зависит от расстояния эл. от ядра: чем ближе к ядру находится электрон, тем меньше его энергия.В невозбуж атомах n совпод с номером периода данного Эл-та в табл Менд.

Орбитальное квантовое число L. – хар. форму эл.облака.В многоэл-ных атомах l хар-ет энергию,кажд знач l соотв свой энерг подуровень L=знач-я от 0 до n-1

Значение l 0 1 2 3

Обозначение s p d f

Если n=1, то l=0 (s)-эл. облако - шар

Если n=2, то l=0 (s)-эл. облако шар или l=1 (p)-гантель (объемная восьмерка). Если n=3, то l=0 (s)-эл. облако шар или l=1 (p)-гантель (объемная восьмерка) или l=2-лепесток клевера.

Магнитное квантовое число m_L – хар. расположение эл. облаков в пространстве. Магн квант число принимает знач от -L до +L, включая 0. Т о m_L =2L+1.При l=0 -- m_L =0;l=1 -- m_L.=-1,0,1

Спиновое квантовое число m_s.-хар-ет внутр дв-е Эл-она – спин и опред напр-е дв-я Эл-на вокр собств оси,кот приним знач +1/2 и –1/2.

4. Принцип Паули. Принцип наименьшей энергии. Правило Гунда. Порядок за­полнения атомных орбиталей электронами

.

Принцип Паули:в атоме не может быть двух эл., у кот были бы одинаковыми все четыре квантовых числа.Следствие: максимально воз­можное число эл. на каждом энерг. уровне равно удвоенному значению квадрата главного квантового числа: x_n =2n².,

х_э =2(2l+1)- формула числа эл. на подуровне,Число орбиталей на подуровне х_о =(2L+1).

Принцип наименьшей энергии – эл. в атоме стремятся занять такое состояние при котором его энергия минимальна. Согласно правилу Клечковского, заполнение энергетических уровней происходит в порядке возрастания суммы чисел (n+l), а при равных значениях (n+l) в порядке возрас­тания n:

1s<2s<2р<3s<3р<4s3d<4р<5s<4d<5р<6s5d4f<6р и т.д.

Правило Гунда: в данном подуровне Эл-ны стрем занять энергетические состояния т о, чтобы суммарный спин был макс

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰

5p⁶6s²5d¹4f¹⁴5d⁹6p⁶7s²6d¹5f¹⁴6d⁹7p⁶

5. Периодический закон Д.И. Менделеева. Структура периодической системы

закон Менд: свойства простых тел, также формы и свойства соединений Элементов. нах в период. зависимости от атомных весов элемента.

Периодическая система элементов отражает электронное строение атомов. Каждый период начинается элементом, в атоме которого появляется электрон с новым значением главного кван­тового числа п. При этом номер периода совпадает со значением п внешнего энергетического уровня..

Группы делятся на подгруппы — главную и побочную.

Электронная структура атомов однозначно определяется зарядом ядра. По мере роста заряда происходит закономерная периодическая повторяемость электронных структур атомов, а следовательно, и повторяемость свойств элементов.

6. Развитие периодического закона. Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность

Энергия ионизации. Энергией ионизации J называется энергия, которую необ­ходимо затратить для отрыва и удаления электрона от атома, иона или молекулы. Энергия ионизации является мерой восстановительной способности атома.Чем ниже значение энергии ионизации, тем выше восстанов способность атома, те его способность отдавать Эл-ны. (J₁<J₂<J₃<J_n).

Сродство атома к электрону. называется энергия, которая выделяется при присоединении электрона к атому

Энергия опред окислит способность атома, т.е его способность принимать Эл-ны

Электроотрицательность (ЭО) - характеризует способность атома оттягивать эл-ны от других атомов при образовании хим.связи

ЭО=1/2(I+E)

7. Химическая связь и валентность

Валентность эл. - это способность его атомов соединяться с другими атомами в определенных соотношениях. В образовании химических связей принимают участие не спаренные т.е. холостые эл. атома, находящиеся в основном или невозбужденном состоянии

При образовании химической связи всегда выделяется энергия. Количество энергии, выделяющейся при об­разовании химической связи, называется энергией связи.

Различают три основных вида химической связи: металлическую, ковалентную и ионную.

8. Ковалентная связь. Свойства ковалентной связи. Понятие о теории гибридизации

Ковалентная связь. Химическая связь между атомами, осуществляемая обобществленными электронами. Характерными особенностями ковалентной связи явля­ется ее насыщаемость и направленность. Насыщаемость-атом не может принять от других атомов больше, чем он имеет свободных Эл-онов.

Направленность. КС возникае в направлении кот достиг макс перекрыванием орбиталей взаим-х атомов (линейная,угловая,пирамидальная)

-Связь свяь имеющая ось симметрии она располаг вдоль межъядерной оси

П-связь –связь имеющ. Плоскость симметрии она располагпо обеим сторонам меж ядер на оси.

б-связь- обрауется между d –орбиталями при одновр перекрывании всех 4 лепестков

Гибридизация атомных орбиталей. При образовании хим. связей с участием гибридных орбиталей выделяется больше энергии, чем при образ. связей с участием отдельных s- и р-орбиталей, поэтому гибрид. атомных орбиталей приводит к большему пониже­нию энергии системы и повышению устойчивости молекулы

9. Ионная связь Типы ковалентных молекул

Ионная связь осуществляется в результате образования и электростатического взаимодействия противоположно заряжен­ных ионов. Ионная связь может возникать лишь при больших различиях в значениях электроотрицательностей атомов.. Все ионные соединения в твердом состоянии имеют не молекулярную, а ионную кристаллическую решетку.

Типы ковалентных молекул. Если центры тяжести + и – совпадают, то такая молекула наз. Неполярной, если не совпад. – полярной(диполь)

В-во может нах в3 агр сост: тв, ж, газ

Одно агр сост в-ва отлич от другого хар-ом взаимодействия молекул друг с другом.

10. Межмолекулярные взаимодействия, их типы, характеристика

Межмолекулярное взаимодействие.

Силы межмолекулярного взаимодействия, называемые также силами Ван-дер-Ваальса, слабее ковалентных сил, но проявляются на больших расстояниях. В основе их лежит электростатическое взаимодействие диполей, но в различных веществах механизм возникновения диполей различен.

Типы сил взаимодействия: ориентационная(м/д полярн молек), индукционная(м/д полярн и неполярн м-ми), дисперсионная(м/д неполярн м-ми)

11. Донорно-акцепторная связь. Водородная связь

Атом или ион, поставляющий пару электронов, называют донором, а атом или ион, к которому эта пара электронов пере­мещается,-акцептором. Согласно методу, ковалентная связь по дон-акц механизму возникает при перекрывании вакантной орбитали акцептора с заполненными орбиталями донора или донорной группы. Поэтому донорная группа должна содержать по меньшей мере одну не поделенную пару электронов.

Дативная связь связь в кот одна и та же частица явл одновременно и дрнором иакцептором

Водородная связь. Способностью атома водорода, соединенного с атомом сильно электроотрицательного элемента, к образованию еще одной химической связи с другим подобным атомом. Эта связь называется водородной. Условием образ водородной связи является высокая электроотрицательность атома, непосредственно связанного в молекуле с атомом водорода. Энергия водородной связи значительно меньше энергии ковалентной связи.

12. Металлическая связь. Структура твердых тел.

Металлические кристаллы и связь. металлы хар-ся : высокими электрической проводимостью , теплопроводностью, ковкостью и пластичностью, металлическим блеском и востан-й способностью. Эти специфические свойства металлов объясняются металлической св.

Металлическую структуру можно представ в виде кристалич решетки, в узлах кот нах + заряж ионы, а м/д ними свободно перемещ электроны.В отлич от ковалентн св. метал св. облад направленностью и насыщ-ю

Структура твердых тел. : кристалич.(имеют геометр форму и хар-ся анизотропией), аморфная(обл одинак свойствами по всем напр-ям)

В завис то вида частиц различ 4 вида решеток:

Молекулярн(в узлах нах молекулы связанные друг с другом силами межмолек взаимод);атомная(в уз нах атомы связ ков св);ионная(в уз нах ионы связ ион св);металлическая(в уз нах ионы а м/д ними Эл.газ)

13. Элементы химической термодинамики. Первое начало термодинамики. Внут­ренняя энергия и энтальпия

Химическая термодинамика изучает переходы химической энергии в другие формы тепловую, электрическую и т. п.

ХТ дает возмож: опр усл при кот данный хим процесс возможен; установ в каких усл изуч-е в-во устойчиво; найти способы уменьш и избежать побочн продукта.В ХТ различ сис-мы:изолированные (невозможен ни энергообмен ни массаобмен с окр ср или др сист-й); замкнутые(возможен эн.обм, но невозм масс.обм);открытые(возм эн. и масс. обмен)Хим сист : гомогенная(все составл-е нах в одн фазе); гетерогенная(состовл-е нах в разн фазах)К термодинам парам отн: температура, давление, плотность, концентрация и т. п

Внутренняя энергия системы Всяк сист содерж в скрытом виде энергию наз внутр энерг-й.Внутренняя энергия системы предст собой ее полную энергию, кот складывается из кинетической и потенциальной энергий всех частиц сист. Приращ внут эн какй-либо сист = кол-ву сообщаемой сист теплоты за вычетом работы протв внешн сил:ΔU=Q-A.

Энтальпия системы. A=pΔV

Изохорный процесс:Q= ΔU

Изобарн проц: Q= ΔH ,

Н=(U+pV)- энтальпия системы

14. Термохимические уравнения. Теплоты образования и разложения веществ. Закон Гесса и следствия из него

Тепловые эффекты химических реакций. Алгебр сумму поглощенной при реакции теплоты и совершенной работы за вычетом работы против сил внешнего давления называют ТЭР.

Энтальпия- кол-во теплоты необх. для разложения 1моля слож. в-ва на прост.в-ва.

Закон Гесса.: тепловой эффект химической реакции не зависит от пути ее про­текания, а зависит лишь от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов

Следствия : 1-теплоты образов и разложхим соед = по абсол велич, но противоп по знаку ΔH_обр=-ΔH_разл ; 2-общ тепл эф-т хим реак = разности м/д суммой теплот обр конеч прод и сумм теплот образ нач прод, с учетом коэфф Ур реакц.

15.Элементы второго начала термодинамики. Энтропия

Энтропия. Всем частицам присуще стремление перейти в сост с большим беспорядком в располжении. Мерой беспорядка, хаотчности, расположения частиц в сист и явл энтропия, чем больше беспорядок в располож частиц тем ольше энтропия.

ΔS=К_б*ln(беспорядок в соотв 1/бесп-к в соотв 2)

Второй закон термодинамики. В изолир сист самопроизвольные процессы протекают в сторону увеличения энтропии. Но в неизолир сист самопроиз процессы могут протекать и в сторону уменьшения энтропии

16. Энергия Гиббса. Направленность химических процессов

Энергия Гиббса хим. реакции. Энергия Гиббса(хим сродство)-хар-ет принципиальн возможность или нереальность процесса в данных усл-ях – критерий направленности процесса и равновесия сист в дан усл. ΔG= ΔH-

Направление химических реакций. При постоянных температуре и давлении реакция протекает самопроизвольно в том направлении, которому отвечает убыль энергии Гиббса системы (G2<G1).

При ср тем-ах величина ΔG зависит от абс знач энтальпийного и энтропийного фактора

17. Классификация химических реакций. Скорость гомогенных реакций. Энергия активации, энтропия активации

Хим. кинетика-область химии, изучающая молекулярный механизм хим. реакций и скорость их протекания

Классификация по типу механизма: необратимые, обратимые, последовательные, параллельные; по усл проведения : изотермические, неизотерм, при пост давлен, адиабатич, неадиабат; по испол катализ-ра : каталитические, некаталит; по фазовому сост реагентов : гомогенные, гетерогенные

Осн факторы влияющие на скорость реакций : природа реагир в-в, концентрация, температура, давление и т.д. При пост темп-ре скорость хим рек прямопропорционально произвед концентр реагир в-в, возвед в степени их стехиометрических коэфициентов: V=K*C^m_a*Cⁿ_b. Энергия, кот необх затратить для преодол сил отталкив Эл.оболочек соудар-ся молекул, наз энергией активации.Вероятность надлежащей ориентации молекул в момент соударения опред энтропией активации: S_акт=K_б*ln(число благоприятн способов ориентац/общ число спос ориентац)

18. Закон действия масс. Константа скорости реакции. Влияние температуры на скорость гомогенных химических реакций

Закон действующих масс:при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирую­щих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэф­фициентам в уравнении реакции. v = k*Ca*Cb

Число результативныхстолкновений сост лишь небольш часть от общ числа столкн.Но, если увеличить общ число столкн,то увелич и число эффективн столкновен.Т.е скорость реакц зависит от концентр реаг-х в-в.

Константа скорости реакции. Обозначается буквой k, не зависит от концентрации реагентов, но зависит от их природы и температуры. константа скорости реакции численно равна скорости реакции

Правило Вант-Гоффа. при повышении температуры на десять градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2—4 раза

19. Химическое равновесие в гомогенных системах, Принцип Ле-Шателье

Реакции:обратимые(р-и одновременно протекающие в 2 противополож напр-ях при данных усл);необратим(доведены или самопроизв доходят до конца)

mA+nB=pC+qD

Константа равновесия: К_р= [C]^p*[D]^q/[A]^m*[B]ⁿ

Принцип Ле-Шателье: при увелич концент исх продуктов равновес смещ в сторону образов-я конечн прод р-и; при повышен темп-ры равновес смещ в стор эндотерм р-и,а при понижен- в стор экзотерм р-и; при повыш давл путем сжатия сист равновес смещ в стор пониж давления,т.е меньш числа молекул газов и наоборот.

20. Цепные реакции. Элементы фотохимии

Цепные реакции- это р-и в кот одна активн частица может вызвать не одну хим взаимод,а несколько передавая свою энергию др час-м

Существуют два типа цепных реакций: с неразветвленными и с разветвленными цепями.. Для цепных реакций характерны три стадии:

а) стадия зарождения цепи

б) стадия развития цепи

в) стадия обрыва

Обрыв цепи может произойти и при соударении атомов со стенками сосуда или молекулами постороннего в-ва, при столкн м/д собой.

Фотохимические реакции. Реакции, протекающие под действием световой энергии, называют фотохимическими.

К фотохимическим реакциям относится, фотосинтез,атмосферное взаимопревращение (кислород-озон)

Для ФХ необх: свет данной длины волны должен поглащ-ся; энергия поглощ-го кванта должна быть не ниже эн актив-и молекулы его поглотившей

21. Гомогенный катализ

Катализ – явлен изменен скорости хим р-ий под действ спец в-в(катализаторов)

Гомогенный катализ. Катализ осущ-ся ч/з промежуточные р-и с катализ-ом в рез-те чего происх замена одной медлен р-и с высок эн.актив, несколькими, с эн.актив ниже, а знач скорость выше

В общем виде схему гомогенной катал р-и:

в отсутствие катализатора AB

в присутствии катализатора K

A+ K [AK] (первая стадия),

[AK]В +К (вторая стадия).

22. Скорость гетерогенных реакций. Гетерогенный катализ

При гетероген р-ях скорость р-и опр-ся концентр-й газообразн, парообр-х и растворен в-в, а концентр тв тел не учитыв-ся ,т.к она почти не измен. Существ роль игр: площадь пов-ти раздела фаз; быстрота переноса в-ва из объема к пов-ти раздела фаз и обратно; от интенсивности перемешивания

Гетерогенный катализ р-я протекает на поверхности катализатора, поэтому активность кат-ра зависит от величины и св-в поверхности. Мерой активности кат-ра явл отношен констант скоростей катализируемой и некатализ-й р-и

23. Дисперсные системы (Д.с). Классификация д с. Устойчивость д.с

Дисперперсными наз сист содерж 2 или более фазы равномерно распред друг к другу

Св-ва ДС опр размером частиц дисперсн фазы,т.е степенью дисперсности : D=1/2r

Виды ДС:Газовые р-ры,Жидкие р-ры,

Тв. р- ры.

Различают : кинетическую(спос-ть час-ц к самостоят теплов дв-ю) и агрегативную(выр-ся в том, что час-цы не слип-ся, не углубл-ся при столкновен друг с другом) устойчивость.

24. Общая характеристика растворов. Способы выражения концентрации растворов. Растворимость газов, твердых тел и жидкостей в жидкостях.

Раствор – жидкая, твердая или газ гомогенная система переменного состава образ 2 или > компонентами. Газовые р-ры. В газообразном состоянии частицы слабо взаимодействуют друг с другом, поэтому газовый раствор при обычном давлении можно считать смесью компонентов. Жидкие рр-ы. К жидким растворам относят растворы га­зов, жидкостей и твердых веществ в жидких растворителях. В зависимости от природы растворителя различают водные и неводные растворы. Твердые р-ры — это фазы переменного состава, в кот атомы различ элементов расположены в общей кристалич решетке. Способы выражения концентрации растворов. Молярная концентрация

Моляльная доля N_а=а/(а+b+c). Нормальная концентрация . З-н эквивалентов

Моляльность С_m —отношение количества вещества, содержащегося в растворе, к массе растворителя [моль/кг].Титр раствора T=N*m_э/1000

25. Первый и второй законы Рауля

1 з-н Рауля: отн. понижение давления нас. пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества: ,где

и -давление нас. пара растворителя А над чистым растворителем и над раствором соответственно; n_A -число молей растворителя А в растворе; n_B -число молей растворенного малолетучего неэлектролита В в растворе.

2-й з-н Рауля: растворы кипят при t>> высоких и замерзают при t<< низких по сравнению с чистым растворителем.

- 2-ой з-н Рауля.

26. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа

Осмотич силы отнесенные к еденице площади их действия наз осмотич давлением.

P_осм=P/S

Закон Вант-Гоффа осмотич давлен равно тому давлению кот окоз-ло бы растворен в-во если бы оно нах-сь в газообраз сост и занимало объем р-ра

P_осм*V=m*R*T/M

15.Элементы второго начала термодинамики. Энтропия

Энтропия. Всем частицам присуще стремление перейти в сост с большим беспорядком в располжении. Мерой беспорядка, хаотчности, расположения частиц в сист и явл энтропия, чем больше беспорядок в располож частиц тем ольше энтропия.

ΔS=К_б*ln(беспорядок в соотв 1/бесп-к в соотв 2)

Второй закон термодинамики. В изолир сист самопроизвольные процессы протекают в сторону увеличения энтропии. Но в неизолир сист самопроиз процессы могут протекать и в сторону уменьшения энтропии

27. Водные растворы электролитов. Особенности растворов кислот, солей, оснований. Теория электролитической диссоциации

Электролитами наз вещества, диссоциирующие в воде, других полярных жидкостях или расплвах на ионы и способные проводить эл ток. Распад ве-ва на ионы называется эл диссоциацией. К электролитам относят соли, кислоты, основания..i, изотоническиq коэффициент.

Энергия взаимодействия молекул р-ля с растворенным в-ом (энергия сольватации) достаточна,и чтобы разрушить химические связи в молекулах или ионных кристаллах.Отношение числа молекул, диссоциированных на ионы, к общему числу молекул растворенного электролита наз степенью диссоциации . По степени диссоциации в растворах все электролиты делятся на две группы. К первой группе относят эл-ты, степень диссоциации которых в растворах равна 1-це -наз сильными электролитами. К ним отн-т в водных р-ах принадлежит большинство солей, щелочей, а также некоторые кислоты. Электролиты, где <1 называют слабыми. К ним относят воду, ряд кислот, основания p-, d- и f-элементов,одно и то же в-во может в одном р-ле проявляет св-ва сильного, а в другом –слабого электролита

28. Степень диссоциации. Виды электролитов. Константа диссоциации слабых электролитов

Электролитами наз вещества, диссоциирующие в воде, других полярных жидкостях или расплвах на ионы и способные проводить эл ток. Распад ве-ва на ионы называется эл диссоциацией.

.Отношение числа молекул, диссоциированных на ионы, к общему числу молекул растворенного электролита наз степенью диссоциации . По степени диссоциации в растворах все электролиты делятся на две группы. К первой группе относят эл-ты, степень диссоциации которых в растворах равна 1-це -наз сильными электролитами. К ним отн-т в водных р-ах принадлежит большинство солей, щелочей, а также некоторые кислоты. Электролиты, где <1 называют слабыми. К ним относят воду, ряд кислот, основания p-, d- и f-элементов,одно и то же в-во может в одном р-ле проявляет св-ва сильного, а в другом –слабого электролита

AB=A⁺+B^-

K_д=[A⁺][B^-]/[AB] константа диссоциации

29. Диссоциация воды, Водородный показатель

Очищенная от посторонних примесей вода обладает незначительной электропроводностью, заметно возрастающей с повыщением тем-ры.H2O является слабым электролитом (H2OH+ +OH—).

Концентрацию молекул воды можно расчитать,разделив массу 1л воды на массу ее моля: 1000/18=55.5 моль/л. Считая эту величину постоянной, можно записать СН+ СОН—=КД55,5=К.Константу равновесия К наз ионным произведением воды. Она сильно зависит от температуры.

В соответствии с теорией эл диссоциации ионы Н+ являются носителями кислотных св-в, а ионы ОН—-носителями основных св-в. поэтому раствор будет нейтральным, когда; кислым, когда aH>aOH; и щелочным, когда aH<aOH. Для хар-ки кислотности(щелочности) среды введен специальный параметр-водородный показатель или рН. Водородным показателем, или рН, называется взятый с обратным знаком десятичный логарифм активности водородных ионов в растворе: pH= -lg(aH+). При рН=7 среда нейтральная, рН>7- щелочная, pH<7- кислая.

30. Гидролиз солей

Гидролизом солей наз реакции обмена между водой и растворенными в ней солями. В результате протекания процесса гидролиза соли в растворе появляется некоторое избыточное кол-во ионов H+ или OH—, сообщающее раствору кислотные или щелочные св-ва. Равновесие процесса нейтрализации будет смещено в сторону образования наиболее слабого эл-та.

Показателем глубины протекания процесса гидролиза служит степень гидролиза h, представляющая собой отношение концентрации гидролизованных молекул к исходной концентрации растворенных молекул эл-та: h=число гидролиз-х молей соли/общ число раствор-х молей соли *100%

Гидролиз принадлежит к числу обратимых процессов, поэтому положение его равновесия может быть смещено в ту или иную сторону изменением концентрации в-в—участников р-ии, а также тем-ры р-ра.

31. Электродные потенциалы. Механизм возникновения. Зависимость потенциалов от природы электродов и растворов

Люб кристал Ме можно предст как равновесн сист состоящ из нейтральн атомов, катионов и электронов. Если привести в контакт с Н2О какой-то Ме, то полярн.молекулы Н2О вступят во взаимодейств с катионами поверхносного слоя. В рез-те эти катионы будут отторгнуты от пов-ти Ме и перейдут в р-р в гидротированном сост. Часть этих катионов концентр-ся у пов-ти пластиы, заряжая р-р положительно. Оставш-ся в Ме эл-ны заряж его на границе с Н2О отрицательно.Т.о на границе Ме---р-р обр-ся 2 эл слой, а следоват-но возник. Разность потенциалов кот наз электродным потенциалом Ме. Отрицат з-д пластинки тем меньше, чем больше концентрация р-ра.

32. Устройство и назначение водородного электрода. Измерение стандартных электродных потенциалов металлов. Ряд напряжений металлов

Электрод предст собой платин пластины, покр рыхл слоем мелко раздр-й платины. Ч/з одномолярн р-р Н2SО4 пропуск-ся ток. Н2 в оч больши кол-вах погл-ся платиной. При католитич действии платины часть молекул Н2 диссоциирует на атомы: Н₂=2Н,а на гр-це электрод—р-р: Н=Н⁺+е Т.е возник разность потенциалов, кот условн приним за нуль. Для опред электр. Потенц. Ме сост-ют цепь в кот 1-м явл стандартн водород электрод, а др изуч-й Мепогруж в р-р своей соли по показан гальванометра судят о величине стандарт Эл понтенц Ме

Св-ва ряда напряжен:

1-чум меньше Е₀, тем темвыше хим активн Ме

2-Ме способен вытеснить из р-ра др Ме с меньш значен Е₀

3-Водород из р-ра кислот могут вытеснить Ме с отриц Е₀

33. Теория гальванических элементов

К химическим источникам тока относят гальванические элементы, аккумуляторы и топливные элементы.

Гальванические первичные элементы. Гальваническими первичными элементами называют устройства для прямого преобразования химической энергии заключенных в них реагентов в электрическую. Реагенты (окислитель и восстановитель) входят непосредственно в состав гальванического элемента и расходуются в процессе его работы. После расхода реагентов элемент не может больше работать.. Гальванический элемент характеризуется ЭДС, напряжением, мощностью, емкостью и энергией, которую он может отдать во внешнюю цепь, а также сохраняемостью. ЭДС – разность потенциалов гальв-го’эл-та,когда сила тока равна нулю:

ЭДС=Е_к-Е_а

Сохраняемостью называют срок хранения элементов, в течение которого его характеристики остаются в заданных пределах.

34. Уравнение Нернста. Концентрационные гальванические элементы. Поляризация и деполяризация. Элемент Леканьшеи

Уравнение Нернста. .

Концентрационная поляризация. Изменение потенциала электрода вследствие изменения концентрации реагентов в при электродном слое при прохождении тока называется концентрационной поляризацией. В свою очередь изменение концентрации реагирующих веществ в при электродном слое вызывается замедленностью подвода реагентов к электроду или отвода продуктов реакции от электрода.

Концентрационные гальванические элементы ЭДС может возникнуть при электродах одного и тог же Ме, погр в р-ры своих солей, но различн концентраций

35. Электролиз. Процессы, протекающие на аноде и катоде, Законы Фарадея

Электролизом называют процессы, происходящие на электродах под действием электрического тока, подаваемого от внешнего источника Процессы:

(-)К: -восстановление катодов из р-ра до нейтральн атомов и молекул; -восстан молекул воды

(+)А: -окисление Ме анода (растворение); -окисление анионов нах-ся в р-ре; -окислен молекул воды

Законы Фарадея. законы, определяющие зависимость между количеством прошедшего электричества и количеством в-ва, испытавшего химические превращения на электроде:

1)Массы в-в выделев-ся на электродах в электролизе прямопропорц кол-ву электр-ва, прошедш ч/з электролит и не зависит от др факторов;

m=К_эQ=К_Iit

2)Одинаковое кол-во электр-в, выделяем на электродах эквив массы.

m1/m_’1=…=m_n/m_эn

36. Электролиз растворов с нерастворимыми электродами. Электролиз расплавов

Особенностью электролиза р-ров явл о, что в них на ряду с ионами электролита наход и молекулы Н2О, кот участв в процессах, протек-х на электродах

Правила электролиза:

1) анионы безкислородн кислот окисл в 1ю очередь, т.к их е удерж слабее, чем молекулы Н2О; 2) анионы кислородосодерж кислот не окисляются, вместо них окисл вода; 3) в щелочн р-рах окисл гидрооксид ионы; 4) активн Ме на катоде не восстан-ся вместо них восст-ся Н2О; 5) Ме ср.активности восст-ся одновременно с молекулами Н2О, т.е протек одновременно 2а процесса, малоакт Ме восст в 1ю очередь.

Электролиз расплавов

Эл ток явл наиб мощн окислителем и восст-м. Активн Ме, кот не могут быть восстановленными из р-ров, вост-ся из расплавов их соединений.

37. Электролиз растворов с растворимым анодом, его применение: гальваностегия, гальванопластика, электролитическое рафинирование

В этом случ истоником е во внешн цепь явл не разряд, а анионов электоролита,а окисление самого Ме анода, т.е переходж катионов Ме в р-р электролита, В дальнейшем:1) в р-рер Эл-та имеются анионы, способн давать с дан катионом нерастворим соединен. В эт случ катионы выпадают в осадок; 2) в р-ре Эл-та нет усл для образов осадка с катионами Ме анода в эт случ эти катионы ост-ся в р-ре и приним участие в проводимости 2го рода как сост-ая внутр цепи.

Применение электролиза для рафинирования (очистки) металлов: меди, серебра, золота, свинца, олова и др. Анодом при рафинировании служит очищаемый металл. На аноде растворяются основной металл и примеси, потенциал которых отрицательнее потенциала основного металла. Примеси, не растворяются и выпадают из анода. На катоде выделяется металл, имеющий наиболее положительный потенциал.

Получение гальванопокрытий. Гальваническими называются металлические покрытия, наносимые на поверхность какого-либо изделия методом электролиза

38. Аккумуляторы. Устройство, принцип действия свинцового аккумулятора

Аккумуляторы.-устройства, в которых электрическая энергия превращается в хим, а хим— снова в электрич. В аккумуляторах под воздейств внешн источника тока накапл-ся хим энергия, кот затем переходит в электрич. Процесс накопл хим энергии называют зарядом аккум, процесс превращения хим энергии в электрич — разрядом аккум. При заряде аккум работает как электролизер, при разряде — как гальванич элемент..свинцовые аккумуляторы, в кот в качестве элекролита исп-ся р-р H2SO4. Электроды - свинцовые решетки. Решетки вначале заполняются оксидом свинца, кот при взаимод-и с H₂SO₄ превращается в PbSO₄. Электроды разделяются друг от друга раствором H₂SO₄ и пористыми сепараторами. Аккумуляторы соединяют в батарею, которая помещается в баки из эбонита или полипропилена. Суммарные реакции в аккумуляторе:

2PbSO₄ + 2Н₂О<-(заряд; разряд)->РЬ + РЬО₂ + 4Н⁺ + 2SO₄²

достоинства: высоким КПД (около 80%), высокой ЭДС и относительно малым ее изменением при разряде. Недостатки свинцовых аккумуляторов: небольшая удельная энергия и саморазряд аккумулятора при хранении

39. Топливные элементыт

В топливных элементах (ТЭ) химическая энергия восстановителя (топлива) и окислителя, непрерывно и раздельно подаваемых к электродам превращается в электрич энергию. Удельная энергия ТЭ значительно выше энергии гальванических элементов. В ТЭ используют жидкие или газообразные восстановители (водород, метанол, метан) и окислители, обычно кислород воздуха.

Преимущества: долговечность, высок КПД, надежность

Недостатки: трудности в подборе коррозийно стойкого Ме, для электродов, трудности в изготовлен, необх-ть применен высок темп-р

40. Коррозия металлов. Виды коррозионных разрушений. Электрохимическая коррозия

Коррозия — это разрушение металла в результате его физико-химич взаимодействия с окружающей средой

Коррозия приводит к большим потерям в результате разрушения трубопроводов, цистерн, металлических частей машин, корпусов судов и т.п.Виды: равномерная, пятнистая, в виде язвы и питтинка, межкристалич-я, коррозийное растрескивание.

По механизму различ- химическую и электрохимическую коррозию.

Электрохимическая коррозия характерна для сред, имеющих ионную проводимость. При электрохим коррозии процесс взаимодействия металла с окислителем включает анодное растворение металла и катодное восстановление окислителя. Электрохим коррозия может протекать: а) в электролитах — в водных растворах солей, кислот, щелочей, в морской воде; В) в атмосфере любого влажного газа; в) в почве.

Особым видом электрохимической коррозии следует считать коррозию за счет внешнего электрического тока..

41. Химическая коррозия. Электрокоррозия. Скорость коррозии

Химическая коррозия характерна для сред, не про­водящих электрический ток. При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла с окислителем окружающей среды. По условиям протекания коррозионного про­цесса различают: а) газовую коррозию — в газах и парах без конденсации влаги на поверхности металла, обычно при высоких тем­рах.; жидкостная (протек в жидких средах неэлектролита),

Особым видом электрохимической коррозии следует считать коррозию за счет внешнего электрического тока. Пример - коррозию трубо­проводов с токопроводящими жидкостями, нерастворимых анодов в электрохимических ваннах, подземных металлических сооружений.

Скорость коррозии измеряется толщенной слоя потерян-го Ме в 1цу времени потерю массы

w=v/t По коррозийной стойкости Ме дел-ся: совершенно стойкие, .., нестойкие.

42. Методы зашиты металлов от коррозии

Коррозию металлов можно затормозить изменением потенциала металла, пассивированием металла, снижением концен­трации окислителя, изоляцией поверхности металла от окислителя, изменением состава металла и др.: а) воздействие на среду для снижен ее коррозийной активности; б) защитные покрытия (металлич, неметаллич, химич); в) электрохимическая защита; г) изменение свойств коррозионной среды;

Рациональное конструирование изделий должно исключать наличие или сокращать число и размеры особо опасных с точки зрения коррозии участков в изделиях или конструкциях (сварных швов, узких щелей, контактов разновидных металлов), а также предусматривать специальную защиту металла этих участков от коррозии.

44. Общие химические свойства металлов

Химические свойства металлов: все металлы проявляют восстановительные свойства т.е. способны терять электроны и окисляться Me⁰ – ne = Meⁿ⁺ (ок-е, в-ль)

I.Отношение к воде:

1)растворяются Li-Al

а)щелочные Li,Na,K,Rb,Cs,Fr

2Me + 2H₂O = 2MeOH + H₂

б)щелочно -земельные Ca,Sr,Ba,Ra

Me + 2H₂O = Me(OH)₂ + H₂

в) Be + H₂O = Be(OH)₂ + H₂ поэтому реакция прекращается т.е. Be пассивирующий металл.

г) Mg + 2H₂O =(100 C)= Mg(OH)₂ + H₂

д) 2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

II. <H₂SO₄> разбавленная

а) активные растворяются Fe + H₂SO₄ =FeSO₄ + H₂

б) не активные не растворяются Cu + H₂SO₄ не идет!

III. <H₂SO₄> концентрированная

a)  SO₂ – неактивные Me

Me+H₂SO₄(р) S – среднеактивные

 H₂S – Li-Al

б) не растворяются: Fe, Cr, Al (при конц>90%), благородные (кромеAgPd)

2Fe+5H₂SO₄ =Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 3H₂O

43. Классификация металлов. Кристаллическая структура, физические свойства металлов

Большинство элементов являются металлами. Имеются s-, p-, d- и f-металлы, к неметаллам относятся р-элементы и два s-элемента.

Классификация металлов:

1-легкие, 2-тяжелые, 3-легкоплавкие, 4- тугоплавкие, 5- благородные, 6-рассеяные, 7-редкие, 8- черные,9- цветные

Кристалич струкура: ионы в кристалле расположены в опр пор-ке друг относит друга и ораз кристалл стрру Ме

Бывает: кубическая гранецентрированная, кубическая объемоцентрированная, гексагональная плотноупакованная.

Физические свойства металлов. Нахо­дящиеся в металлической решетке ионы связаны друг с другом нелокализованными подвижными электронами. Разность энергии молекулярных орбиталей в зоне проводимости металла невелика, поэтому электроны, возбуждаясь, относительно легко переходят от одной орбитали в другую. Этим объясняются высокие электрическая проводимость и теплопроводность металлов. Ионы металлов в кристалле могут скользить относительно друг друга. Этим объясняется ковкость и пластичность.

45. Получение металлов из руд. Способы получения металлов высокой чистоты

Металлы получают из руд, т.е. исходного сырья, в котором содержится экономически приемлемое количество металла.

Химические методы очистки заключаются во взаимодействии металлов с теми или иными реагентами, образующими с основными металлами или примесями осадки или газов разные продукты.

Пирометаллургия - применен высоких темпер-р

Электрометаллургия –активн Ме пол-ся электролизом расплавов их соединений

Гидрометаллургия – извлечен Ме из руд с помощью р-ров кислот, щелочей, солей

С пособы очистки Ме :

Химические: галидный(термич разложен иодидов), гидридный (примен когда гидриды примеси и осн ме резко различ по св-ву и их можно разделить обычн способом), метод транспортных хим реакций.

Дистилляционные – вакуумная плавка (основ на различ летучести осн Ме)

Электрохим

Кристаллизационный м-д

46. Легкие конструкционные материалы. Алюминий. Свойства, получение, приме­нение в технике, важнейшие соединения

Эл конфигурация атома Al выраж формулой Is²2s²2p⁶3s²3p¹.Во всех устойчивых соед степень окисления +3. По своей распространенности алюминий занимает четвертое место и является самым распространенным в природе металлом.. Алюминий — серебристо-белый легкий и чрезвычайно пластичный металл, обладающий высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. Аl хим активен;. На воздухе алюминий покрывается очень прочной тончайшей оксидной пленкой. Вследствие образования защитной пленки алюминий устойчив по отношению к концентрированным азотной и серной кислотам. Он энергично взаи­модействует с водой и водными растворами кислот и щелочей, вытесняя водород и образуя катионы или анионы.

Используется для изготовления электрических проводов. Высокая пластичность алюминия позволяет изготовлять из него тончайшую фольгу. Из-за ненамагничиваемости сплавы Al применяются в радиотехнике.

47. Медь. Свойства, получение, применение в технике, важнейшие соединения

Общее содерж Cu в земной коре сравнительно, медь добывают из руд: оксидные и сульфидные. Сульфидные руды имеют наиб знач, поскольку из них выплавляется 80% всей добываемой меди.Чистая медь — тягучий вязкий металл светло-розового цвета, она очень хорошо проводит теплоту и электрический ток, уступая в этом отношении только се­ребру. В сухом воздухе медь почти не изменяется, так как образся на ее поверхности пленка Но в присутствии влаги и диоксида углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налетом карбоната гидроксомеди (СuОН)₂СОз. При нагревании на воздухе в интер­вале температур 200—375°С медь окисляется до черного оксида меди(II) СuО. Ввиду высокой теплопроводности, электрической проводимости, ковкости, хороших литейных качеств, большого сопротивления медь широко используется в – промышленности.В хим отношении медь является малоактивным Ме. Однако с галогенами она реагирует уже при комнатной тем-ре CuCl₂. При нагревании медь взаимодействует и с серой Cu₂S. Находясь в ряду напряжений после водорода, медь не вытесняет его из кислот. Но 2Сu + 4НС1 + О₂ = 2СuС1₂ + 2Н₂О Соединения меди: CuO, Сu(OH)₂, СuSO₄(сульфат), СuCl₂ (хлорид), Сu(NO₃)₂ (нитрат), (CuOH)₂CO₃ (карбонат гидроксомеди), Cu(CH₃COO)₂*H₂O (ацетат меди).

48. Высокомолекулярные соединения, их виды, способы получения. Сущность радикальной полимеризации. Сополимеризация

ВМС-в-ва молярн масса кот >10000а.е.м.Иногда молярн масса млн и десятки мл наем(белки), их наз макромолекулы.

Полимеры – ВМС макромолекулы кот сост из повторяющихся звеньев, соед м/д собой хим связями. Разделяют: органические , элементоорганические, неорганические.

Полимеризация — это реакция образ полимеров путем последовательного присоед молекул низкомолекулярного вещества(мономера). При полимеризации не образ побочные продукты и элементный состав макромолекул не отлич от состава молекул мономеров.

В процессе полимеризации происходит разрыв кратных связей или раскрытие циклов у мономеров и возникновение химических связей между группами с образованием макромолекул. сополимеризацию (в р-ии уч-ют два и > мономеров). Полимеризация является цепной реакцией.

Радикальная протекает по цепному механизму, сост из3хстадий:

а) Инициирование — образование активных центров — ради­калов и макрорадикалов. б) Рост цепи происходит за счет присоед к радикалам образующихся мономеров с получением новых радикалов.

в)Обрыв цепи.

49. Получение высокомолекулярных веществ с помощью поликонденсации

Поликонденсация – это реакция синтеза полимера из соединений, имеющих две или более функц группы, сопровожд образ низкомолекулярных продуктов (Н₂О, NH₃, НС1, СH₂О

Так как в процессе поликонденсации наряду с высокомолекулярными образуются низкомолекулярные продукты, то элементные составы полимеров и исходных веществ не совпадают. Этим поликонденсация отличается от полимеризации. Поликонденсация протекает по ступенчатому механизму, при этом промежуточные продукты являются стабильными, т. е. поликонденсация может остановиться на любой стадии.

50. Форма, гибкость и структура полимеров. Аморфные и кристаллические полимеры. Термопластичные и термореактивные полимеры

Химические свойства полимеров. Химические свойства завися: от состава, молекулярной массы и структуры полимеров. Им свойственны реакции соединения макромолекул поперечными связями, взаимодействия функциональных групп друг с другом и низкомолекулярными веществами и деструкции.

Механические свойства полимеров. Механические свойства определяются элементным составом; молекулярной массой, структурой и физическим состоянием макромолекул. Для полимеров характерны некоторые особенности, такие, высокоэластическое состояние в определенных условиях, механическое стеклование, способность термореактивных макромолекул образовывать жесткие сетчатые структуры.

53. Лаки, клей. Синтетические волокна

На основе полимеров получают волокна, пленки, лаки, клеи, резины, пластмассы и композиционные материалы (композиты).

Волокна получают путем продавливания растворов или расплавов полимеров через тонкие отверстия (фильеры) в пластине с послед затвердеванием.

Лаки — растворы пленкообразующих веществ в органиче­ских растворителях. Кроме полимеров лаки содержат вещества, повышающие пластичность (пластификаторы), растворимые красители, отвердители.. Применяются для электроизоля­ционных покрытий, а также в качестве основы грунтовочного материала и лакокрасочных эмалей.

Клеи-композиции, способ соед различ мате­риалы вследствие образ прочных связей между их поверх­ностями и клеевой прослойкой. В состав композиции входят отвердители, наполни­тели, пластификаторы и др.

51. Факторы, влияющие на свойства полимеров. Старение полимеров

Полимеры могут подвергаться деструкции, т.е. разрушению под действием кислорода, света, теплоты и радиации. Нередко деструкция вызывается одновременным воздействием нескольких факторов. В результате деструкции уменьшается молекулярная масса макромолекул, изменяются химические и физические свойства полилимеров, в конце концов полимеры становятся непригодными для дальнейшего применения. Процесс ухудшения свойств полимеров во времени в результате деструкции макромолекул называют старением полимеров. Для замедления деструкции в состав полимеров вводят стабилизаторы, чаще всего антиоксиданты, ингибиторы реакции окисления (фосфиты, фенолы, ароматические амины). Стабилизация обычно обусловлена обрывом цепи взаимодействии антиоксидантов со свободными радикалами, образующимися в процессе реакции окисления.

15.Элементы второго начала термодинамики. Энтропия

Энтропия. Всем частицам присуще стремление перейти в сост с большим беспорядком в располжении. Мерой беспорядка, хаотчности, расположения частиц в сист и явл энтропия, чем больше беспорядок в располож частиц тем ольше энтропия.

ΔS=К_б*ln(беспорядок в соотв 1/бесп-к в соотв 2)

Второй закон термодинамики. В изолир сист самопроизвольные процессы протекают в сторону увеличения энтропии. Но в неизолир сист самопроиз процессы могут протекать и в сторону уменьшения энтропии

52. Применение полимеров. Основные полимеры, получаемые полимеризацией

Применение полимеров. В настоящее время широко применя­ется большое число различных полимеров.

Полиэтилен [—СН₂—СН₂—]_п — термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации этилена при температуре до 320 °С и давлении . Хороший диэлектрик, может эксплуатироваться в пределах темпе­ратур от —20 до +100°С. Облучением можно повысить тепло­стойкость полимера. Из полиэтилена изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры, изоляционные пленки и оболочки кабелей (высокочастотных, телефонных, силовых).

Полипропилен пол-ся полим-й пропилена

Полистирол пол-ся полим-й стирола

Полихлорвенил полим-й хлорвенила

Политетрафторэтилен- пол-й тетрафторэтилена.

53. Основные полимеры, получаемые поликонденсацией. Фенолформальдегидные смолы, полиамиды, полиэфирные смолы

Поликонденсация – это реакция синтеза полимера из соединений, имеющих две или более функц группы, сопровожд образ низкомолекулярных продуктов (Н₂О, NH₃, НС1, СH₂О)..

Поликонденсацию в расплаве ведут без растворителей, нагре­вая мономеры при температуре на 10—20 °С выше температуры плавления (размягчения) полимеров (обычно 200—400 °С). Процесс начинается в среде инертного газа и заканчивается в ва­кууме.

При поликонденсации в растворе используют растворитель, который также может служить абсорбентом низкомолекулярного продукта.

Межфазная поликонденсация происходит на границе раздела фаз газ — раствор или двух несмешивающихся жидкостей и обеспечивает получение полимеров с высокой молекулярной массой.

Методом поликонденсации получают примерно четвер­тую часть выпускаемых полимеров, например

Поликапроамид (капрон),

полигексаметиленадипинамид [—NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO—]_п, полиэфиры,

полиуретаны

полисилоксаны [—SiR₂—О—] _п

полиацетали [—OROCHR'—] _п

мочевиноформальдегидные смолы

фенолоформальдегидные смолы

54. Лаки, клей. Синтетические волокна

На основе полимеров получают волокна, пленки, лаки, клеи, резины, пластмассы и композиционные материалы (композиты).

Волокна получают путем продавливания растворов или расплавов полимеров через тонкие отверстия (фильеры) в пластине с послед затвердеванием.

Лаки — растворы пленкообразующих веществ в органиче­ских растворителях. Кроме полимеров лаки содержат вещества, повышающие пластичность (пластификаторы), растворимые красители, отвердители.. Применяются для электроизоля­ционных покрытий, а также в качестве основы грунтовочного материала и лакокрасочных эмалей.

Клеи-композиции, способ соед различ мате­риалы вследствие образ прочных связей между их поверх­ностями и клеевой прослойкой. В состав композиции входят отвердители, наполни­тели, пластификаторы и др.