- •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
Металлы и сплавы
Большинство металлов не растворяются в воде, органических растворителях, но в расплавленном состоянии они могут взаимно растворяться или смешиваться с друг другом, образуя сплавы – продукты сплавления или спекания двух и более компонентов, обладающих свойствами как исходных веществ, так и новыми свойствами. Компонентами сплавов могут быть металлы, металлы и неметаллы, а также только неметаллы. Поэтому различают металлические и неметаллические сплавы (например, керамические материалы – сплавы различных оксидов и солей и стеклообразные). Для металлических сплавов характерен металлический тип химической связи; в неметаллических – связь ковалентная, а также смешанного типа – ионно-ковалентная. Сплавы могут быть стехиометрическими (дальтониды) и нестихиометрическими соединениями (бертоллиды). Следует помнить следующее. Стехиометрическое соотношение компонентов, образующих химическое соединение постоянного состава соблюдается только в парообразном состоянии, в молекулярных кристаллах и жидкостях. Химические соединения, состав которых может меняться в широких пределах называются соединениями переменного состава – бертоллидами, в честь французкого химика Бертолле. Бертоллиды – это кристаллические вещества. Например, известно, что формула оксида железа (II) не FeO, а Fe0,95O. Исходя из вышесказанного, существует развернутое определение, что такое химическое соединение. Химическое соединение – это вещество постоянного или переменного состава, образованное из атомов одного или нескольких химических элементов, с качественно своеобразным химическим и кристаллохимическим строением.
Примеры широко распространенных металлических сплавов:
- дюраль 95%алюминия+4%меди +по 0,5% магния и марганца;
- силумин – алюминий с добавками кремния;
- нейзельбер («немецкое серебро») Ni-Zn-Cu (1:1:2);
- бронза – сплав меди с добавками олова, но могут быть и другие компоненты, и соответствующие названия (бериллиевая бронза – бериллия с медью, никелевая бронза – сплав никеля с медью);
- нихром – сплав никеля с хромом, мельхиор (+медь?);
- сплавы на основе железа - чугун 93%железа +5%углерода, а также кремний, марганец, сера; сталь – менее 0,3% углерода (твердые стали -0,3-2%С).
Есть понятие легирование металла - введение добавок для улучшения свойств металла. Чаще всего легируют сталь. Легированная сталь – это сталь, в которую для улучшения ее механических свойств и коррозионной устойчивости вводят другие металлы. Если количество добавленных металлов не превышает 3%, то такую сталь называют низколегированной. Стали, содержащие от 1-4% никеля и 0,5-2% хрома (высоколегированные) применяются для производства артиллерийских орудий, брони, бронебойных снарядов, оболочек для пуль и пр.
При сплавлении металлов может образоваться твердый раствор – простое растворение одного металла в другом или, что чаще всего происходит, металлы вступают друг с другом во взаимодействие, образуя химическое соединение переменного состава. Твердый раствор – это твердая однородная смесь кристаллических или аморфных (стеклообразных) веществ переменного состава.
В отличие от твердых растворов (общее между растворами и хим. соединениями – однородность и наличие теплового эффекта при образовании), химическое соединение переменного состава характеризуется только ему присущим кристаллохимическим строением, отличающимся от строения исходных компонентов. Химические соединения металлов друг с другом называют интерметаллическими сплавами: Cu5Zn8, MgCuAl2, Al6Mn. Многие металлы образуют несколько различных соединений друг с другом в составе одного сплава, например: AuZn, Au3Zn5, AuZn3, Na4Sn, NaSn, NaSn2. Интерметаллические соединения способны растворяться в жидком аммиаке, образуя проводящие ток растворы. При электролизе таких растворов один металл выделяется на аноде (свинец - в сплавах свинец-натрий), а на катоде – натрий. В растворах интерметаллические соединения могут вступать в реакции обмена, замещения с солями: Ca(NO3)2 + K4Pb = Ca2Pb + 4KNO3.
Таким образом, сплавы представляют собой смеси свободных металлов и их химических соединений, образование которых сопровождается значительным тепловым эффектом. Например, алюминий в расплаве меди раскаляется добела. Свойства сплавов во многом отличаются от свойств металлов, образующих сплавы, не являясь их среднеарифметическим, т.к. идет образование твердых растворов или химических соединений. Температура плавления сплава бываетдаже ниже температуры плавления наиболее легкоплавкого металла. Наоборот, твердость сплавов часто больше с=твердости составляющих их металлов.
Большинство сплавов смешиваются друг с другом в любых пропорциях. Но некоторые металлы растворяются в другом до известного предела. Например, цинк со свинцом при остывании смеси образуют два слоя: нижний свинец, в котором растворено немного цинка и верхний – цинк, в котором растворено немного свинца.