Тема 7. Химия металлов 125
7.1. Общая характеристика металлов 125
7.2. Химические свойства металлов 126
7.3. Взаимодействие металлов с кислотами 128
7.4. Сплавы 131
7.5. Получение металлов 132
ТЕМА 8. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ 134
8.1. Определение и классификация коррозионных процессов 134
8.2. Химическая коррозия 135
8.3. Электрохимическая коррозия 136
8.4. Возможность коррозии с водородной и кислородной деполяризацией 138
8.5. Защита металлов от коррозии 139
8.6. Решение типовых задач 143
8.7. Задачи для самостоятельного решения 145
ТЕМА 9. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 146
9.1. Классификация полимерных (высокомолекулярных) материалов 147
9.2. Строение полимеров 148
9.3. Кристаллическое и аморфное состояние полимеров 149
9.4. Методы получения полимеров 150
9.5. Применение полимеров 153
ТЕМА 10. ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВА 156
10.1. Химическая идентификация вещества 156
10.2. Количественный анализ. Химические методы анализа 159
10.3. Инструментальные методы анализа 161
ПРИЛОЖЕНИЕ 164
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 183
ТЕМА 1. ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
1.1. Основные понятия термодинамики
Термодинамика – наука о превращениях энергии. Превращения энергии в системе сопровождают все изменения, происходящие в мире, поэтому область применения термодинамики охватывает огромное количество явлений, происходящих и вне и внутри нас. Термодинамика – это скорее метод, который широко используется исследователями в разных областях науки для установления внутренней связи между различными явлениями природы.
Химическая термодинамика – приложение термодинамического метода к химическим процессам.
Для изучения термодинамики необходимо познакомится с некоторыми новыми понятиями.
Система – совокупность находящихся во взаимодействии веществ или частиц, мысленно или фактически обособленная от окружающей среды. Все, что находится вне системы, называется окружающей средой.
Различают гомогенные системы и гетерогенные.
Гомогенные системы состоят из одной фазы, имеют во всех частях одинаковый состав и одинаковые химические и физические свойства. Например:
воздух – смесь газов (азот, кислород и инертные газы); раствор в сосуде, сплав металлов.
Гетерогенные системы имеют две или более фазы, разделяющиеся между собой физической границей раздела.
Фаза
– однородная часть неоднородной системы.
Например: вода при 0
имеет
три фазы – лед, жидкость, пар.
Между фазами имеются четко различимые поверхности раздела.
Если в состав системы входят вещества или частицы, способные к химическому взаимодействию, то эти системы являются химическими системами.
Химическая система характеризуется определенными параметрами и существует при определенных условиях.
Параметры системы – совокупность свойств, характеризующих данную систему: давление, объем, температура, масса и др.
Параметры разделяют на внутренние и внешние, экстенсивные и интенсивные.
Внутренние параметры характеризуют внутреннее состояние системы;
внешние параметры – среду, окружающую данную систему. Например: для газа внутренние параметры – температура, внутреннее давление, внешний параметры - объем, зависящий от размера сосуда.
Экстенсивные параметры зависят от массы системы (энергия, вес, теплосодержание).
Интенсивные параметры не зависят от количества вещества в системе (давление, температура, плотность, теплоемкость)
Любое изменение в системе, связанное с изменением хотя бы одного из параметров, называется процессом. По характеру протекания различают процессы:
Изобарические (р = const).
Изохорические (V = const).
Изотермические (T = const).
Изобарно – изотермические (р = const, T = const).
Изохорно – изотермические (р = const, V = const).
Адиабатические (отсутствие теплообмена с окружающей средой).
По отношению к внешней среде различают изолированные, закрытые и открытые системы.
Изолированные – системы полностью изолированы от всех внешних влияний. Для них невозможен обмен ни энергией, ни веществом с любой другой системой (например, термос с горячей водой).
Закрытые системы не могут обмениваться с другими системами веществом, но могут отдавать и получать энергию (например, реактор периодического действия с подогревом или охлаждением).
Открытые системы могут обмениваться с другими системами веществом и энергией (например, открытый сосуд с реагирующими веществами, из которого могут непрерывно удаляться продукты реакции, энергия может изменяться в результате нагревания или охлаждения).
Термодинамические свойства системы можно выразить с помощью нескольких функций состояния системы, называемых характеристическими функциями: внутренняя энергия U, энтальпия H, энтропия S, энергия Гиббса G.
Итак, состояние и свойства системы можно характеризовать термодинамическими параметрами и характеристическими функциями.