- •Лекции по общей химии Введение.
- •Основные законы химии.
- •Стехиометрические законы.
- •Газовые законы.
- •3. Уравнение состояния идеального газа (Клапейрона-Менделеева).
- •Строение атома
- •Квантово-механическая модель строения атома
- •Лекция 3. Периодический закон и электронные конфигурации атомов.
- •Радиусы атомов. Потенциал ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность.
- •Лекции 2, 3 Химическая связь. Метод молекулярных орбиталей (ммо).
- •Рассмотрим молекулы нf и ВеН2, в которых имеет место образование несвязывающих мо. Сравнение методов мвс и ммо.
- •О валентности.
- •Металлическая связь.
- •Ионная связь.
- •Водородная связь.
- •Межмолекулярные взаимодействия.
- •Взаимосвязь между типом хс и свойствами веществ.
- •Стеклообразное состояние вещества.
- •Применение процессов возбуждения электронов для практических целей.
- •Основы химической термоднамики. Функции состояния.
- •Внутренняя энергия
- •Энтальпия.
- •Энтропия.
- •2 Закон (Начало)т/д: в изолированной системе самопроизвольно протекают только такие процессы, которые ведут к росту энтропии.
- •Энергия Гиббса.
- •Энергия Гельмгольца.
- •Кинетика химических реакций.
- •Зависимость скорости реакции от температуры.
- •Катализ.
- •Цепные реакции.
- •Химическое равновесие.
- •Растворы.
- •Свойства разбавленных растворов неэлектролитов (коллигативные свойства – независящие от природы вещества).
- •Осмос и осмотическое давление.
- •Диссоциация кислот, оснований, солей.
- •Протонная теория кислот и оснований Бренстеда и Лоури.
- •Произведение растворимости.
- •Особенности растворов сильных электролитов.
- •Ионные реакции в растворах электролитов.
- •Комплексные соединения.
- •Количественные характеристики процесса гидролиза.
- •Буферные растворы.
- •Окислительно-восстановительные реакции.
- •Окислительно-восстановительная двойственность.
- •Составление уравнений овр.
- •Окислительно-восстановительный (электродный) потенциал.
- •Окислительно-восстановительная способность двух форм электрохимической системы.
- •Эдс как количественная характеристика возможности протекания окислительно-восстановительного процесса.
- •Окислительно-восстановительная способность двух форм электрохимической системы.
- •Уравнение Нернста.
- •1.Взаимодействие металлов с водой.
- •2.Взаимодействие металлов с растворами щелочей.
- •3.Взаимодействие металлов с кислотами, в которых окислитель – катион водорода.
- •4.Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой.
- •Взаимодействие концентрированной серной с неметаллами-восстановителями.
- •5.Взаимодействие металлов с азотной кислотой (разб. И конц.).
- •Взаимодействие азотной кислоты с неметаллами
- •Взаимодействие металлов с растворами солей.
- •Окислительно-восстановительные свойства воды.
- •Коррозия металлов
- •Газовая коррозия
- •Образование оксидной пленки на металлах
- •Атмосферная коррозия
- •Электрохимическая коррозия
- •Методы защиты от коррозии.
- •1. Модификация самого металла:
- •2.Отделение (предохранение) металла от окружающей среды с помощью защитных покрытий (неметаллических):
- •3.Металлические защитные покрытия.
- •4.Электорохимические методы защиты (суть – заставить разрушаться болванкам).
- •5.Специальная обработка электролита или среды, в которой находится металл (удаление или уменьшение концентрации веществ, вызывающих коррозию).
- •6.Химическая обработка для повышения коррозионной стойкости (пассивация поверхности металла) - то, что не использовалось в выше приведенных методах, часто в расплавах или при повышенных температурах.
- •Измерение э.Д.С. Химических источников тока.
- •Химические источники электрической энергии (хиээ)
- •Аккумуляторы.
- •Типы аккумуляторов
- •Свинцово-кислотные аккумуляторы.
- •Принцип действия
- •Устройство
- •Литий-ионные аккумуляторы.
- •Литиевые элементы различных электрохимических систем
- •Электролиз.
- •Законы электролиза м. Фарадея.
- •Практическое применение электролиза.
- •Электрофорез и электродиализ.
- •Металлы и сплавы.
- •Классификация металлов.
- •Основные методы получения металлов.
- •Получение металлов высокой чистоты.
- •Металлы и сплавы
Законы электролиза м. Фарадея.
Первый закон: масса вещеста (m), выделевшегося на электродах при электролизе, прямо пропорциональна силе (I) тока и длительности электролиза: () m = kI Q = I - количество электричества; k – коэффициент пропорциональности, зависящий от природы вещества.
Второй закон: При прохождении через различные электролиты одного и того же количества электричества массы выделившихся на электродах веществ прямо пропорциональны их эквивалентным массам: m = kI, где k = Э/F; F = 96500Кл/моль - число Фарадея. Иногда его называют 1фарадей, т.е. это заряд, который переносит 1 моль однозарядных ионов или 1 моль, т.е. 6,021023 электронов. Э(Ag) = А/В =108/1 = 108 г/моль; Э(Сu) = 64/2 = 32 г/моль. Следовательно, при прохождении одного и того же количества электричества масса выделившегося на катоде серебра будет в 108/32 = 3,4 раза больше, чем меди. Таким образом, массы выделившихся при электролизе веществ зависят от количества электричества и эквивалентных масс этих веществ и не зависят от давления, температуры и концентрации электролита.
Из биографии Майкла Фарадея(1791-1867гг.) – английский химик и физик. Не получил системного образования, 14 лет работал помощником переплетчика. Заинтересовался наукой, прослушав лекции Гэмфри Дэви. Затем был принят в Королевский институт в Лондоне. В конце жизни он стал президентом Королевского научного общества, написал несколько книг, был выдающимся экспериментатором, одним из первых исследователей электричества и магнетизма. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, открыл два хлорида углерода, бензол, изобутилен, исследовал нафталин и получил этилсерную кислоту, перевел в жидкое состояние газообразные хлор, аммиак, хлорид водорода и др. газы.
Практическое применение электролиза.
1.Извлечение металлов из руд. Металлы IА и IIА получают электролизом их расплавленных солей (натрий – электролизом расплава хлорида натрия; магний – расплава хлорида магния). Алюминий получают электролизом Al2O3 в расплаве криолита (950-980оС) - Na3AlF6 c добавкой фторида кальция.
2. Очистка металлов с помощью электролиза может производиться, если электродные потенциалы примесных металлов (никель, кобальт, цинк и др.) более электроотрицательны, чем потенциал основного металла. Этот процесс называется рафинированием. Например, рассмотрим процесс рафинирования меди. Два медных электрода погружают в раствор сульфата меди с добавкой серной кислоты. Анодом является неочищенная медь (присоединяют к (+) внешнего источника постоянного тока); катодом (присоединяют к (-) внешнего источника постоянного тока)– химически чистый металл.
(+) Анодный процесс (ок-е): Cuо Cu2+ + 2e
Освободившиеся электроны уходят с анода к источнику внешней э.д.с. Направление движения ионов в растворе под действием электрического тока (внешней э.д.с.) обусловливает протекание электрического тока через электролит. На катоде начинают восстанавливаться катионы меди на химически чистом катоде, который постепенно увеличивается по массе.
(-) Катодный процесс (в-е): Cu2+ + 2e Cuо (очищенный металл)
Таким образом, получаем болванку химически чистой меди.
3.Нанесение гальванических покрытий. Гальванические покрытия – процесс электроосаждения металла на катоде (отрицательный полюс внешнего источника тока), т.е. катодом делают само изделие, на которое наносят покрытие. Получение прочного покрытия - это непростой с точки зрения технологии процесс. Например, при хромировании железное изделие сначала покрывают медью, затем никелем с целью предотвращения коррозии, а затем уже хромом.
4. Анодирование – получение прочных оксидных пленок на металле с помощью электролиза. Для этого изделие присоединяют к аноду, и оно окисляется в процессе электролиза в определенных условиях до оксида. Например, проводят электролиз алюминия в хромовокислом растворе или в растворе щавелевой кислоты, где алюминий – анод. Органические красители могут придать пленке любой цвет (анодированный алюминий).
5. Получение химически чистых веществ. Например, получают металлический натрий в виде амальгамы (раствор металла в ртути), гидроксид натрия, водород и хлор в специальном электролизере с ртутным катодом.