- •Кафедра химии и экологии в строительстве
- •Общие методические указания
- •Контрольная работа
- •Раздел 1. Моль. Эквиваленты и эквивалентные массы простых и сложных веществ. Закон эквивалентов.
- •Основные физические величины
- •Основные понятия
- •1.2. Теоретическая часть.
- •Эквиваленты и молярные массы эквивалентов
- •Контрольные задания
- •Раздел 2. Строение атома и периодическая система элементов д.И.Менделеева
- •2.1. Электронная структура атома.
- •Электроотрицательности элементов по шкале л. Полинга
- •Примеры образования ионов за счет отдачи или присоединения электронов атомами
- •Контрольные задания
- •Раздел 3. Химическая связь
- •Примеры электронных формул атомов
- •Сравнение видов химической связи.
- •Метод валентных связей
- •Метод молекулярных орбиталей
- •Контрольные задания
- •Раздел 4. Основные классы неорганических соединений. Классификация сложных неорганических веществ.
- •Оксиды и их классификация.
- •Основания. Свойства и классификация оснований. Щелочи.
- •Амфотерные основания.
- •Соли. Названия и классификация солей.
- •Соли. Получение и химические свойства.
- •Контрольные задания
- •Раздел 5. Основы химической термодинамики. Общие закономерности протекания химических процессов
- •Внутренняя энергия и энтальпия
- •Термохимия. Термохимические уравнения. Термохимические расчёты
- •Энергия гиббса
- •Контрольные задания
- •Контрольная работа № 2
- •Раздел 6. Основы химической кинетики
- •Химическая кинетика и катализ.
- •Химическое равновесие.
- •Контрольные задания
- •Раздел 7. Способы выражения концентрации растворов. Свойства растворов. Температура кипения и замерзания растворов.
- •Контрольные задания
- •Раздел 8. Окислительно-восстановительные реакции.
- •Классификация. Различают четыре типа окислительно-восстановительных реакций.
- •Контрольные задания
- •Раздел 9. Гидролиз солей.
- •Водородный показатель (рН): в воде всегда присутствует немного катионов водорода и гидроксидионов, которые образуются в результате обратимой диссоциации:
- •Контрольные задания
- •Раздел 10. Коллоидные растворы Общие сведения
- •Классификация дисперсных систем.
- •Свободная поверхностная энергия и устойчивость дисперсных систем.
- •Образование высокодисперсных систем.
- •Внутренняя структура коллоидных частиц
- •Свойства коллоидных растворов
- •Оптические свойства коллоидных растворов
- •Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •Электрические свойства коллоидных растворов
- •Коагуляция
- •Контрольные задания
- •Варианты контрольных заданий
Контрольные задания
Какое значение рН имеют растворы солей К2S, CrCl3? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения гидролиза этих солей.
см. условие задачи 241: ZnCl2 и Na2CO3
см. условие задачи 241: CH3COONH4 и KCN
см. условие задачи 241: FeCl3 и Na2CO3
см. условие задачи 241: NH4CN и KCl
см. условие задачи 241: Cu(NO3)2 и Na2CO3
см. условие задачи 241: AlCl3 и CaS
см. условие задачи 241: NiSO4 и K2S
см. условие задачи 241: Pb(NO3)2 и Fe2(SO4)3
см. условие задачи 241: AlCl3 и RbCN
см. условие задачи 241: Al(NO3)3 и CH3COONH4
см. условие задачи 241: CuCl2 и Cs2S
см. условие задачи 241: Cr(NO3)3 и Na2SO3
см. условие задачи 241: Al2(SO4)3 и Са(CH3COO)2
см. условие задачи 241: FeCl2 и Ni(NO3)2
см. условие задачи 241: Fe(NO3)3 и Na2SiO3
см. условие задачи 241: MgSO4 и Na2SiO3
см. условие задачи 241: Cr(NO3)3 и K2S
см. условие задачи 241: Al2S3 и NaF
см. условие задачи 241: NiSO4 и NaCN
см. условие задачи 241: K3PO4 и Ba(ClO)2
см. условие задачи 241: CuSO4 и K2CO3
см. условие задачи 241: Zn(NO3)2 и NH4CNS
см. условие задачи 241: AlBr3 и K2S
см. условие задачи 241: SbCl3 и NaH2PO4
см. условие задачи 241: AlI3 и Na3BO3
см. условие задачи 241: CH3COONH4 и KClO
см. условие задачи 241: Cr2(SO4)3 и Ca(CH3COO)2
см. условие задачи 241: K2CO3 и NiCl2
см. условие задачи 241: BaCl2 и Rb2S
Раздел 10. Коллоидные растворы Общие сведения
Все химические вещества существуют в природе преимущественно в составе так называемых дисперных систем, т.е. многокомпонентных гомо- или гетерофазных смесей различного агрегатного состояния, состоящих из сплошной, непрерывной фазы, называемой дисперсионной средой, и прерывистой фазы (частиц различного размера, формы и агрегатного состояния), называемой дисперсной фазой.
В природе дисперсные системы чрезвычайно распространены и многообразны. Например, земная атмосфера, природные воды, почва, грунты, различные изделия и материалы и др. относятся к дисперсным системам.
Классификация дисперсных систем.
Существуют различные способы классификации дисперсных систем. В наиболее широком плане дисперсные системы классифицируют по следующим признакам:
размеру частиц дисперсной фазы,
агрегатному состоянию как частиц дисперсной фазы, так и дисперсионной среды;
форме частиц дисперсной фазы,
интенсивности межфазового взаимодействия,
наличию структурообразования между частицами дисперсной фазы.
1. В зависимости от размера частиц дисперсной фазы дисперсные системы обычно подразделяют на три типа: истинные растворы, коллоидные и грубодисперные системы. Для большей наглядности представим сказанное в виде таблицы 10.1:
Таблица 10.1
Тип системы |
Размер частиц |
Название |
Состояние системы |
Молекулярно- и ионно-дисперсные |
< 10 Å (10-9 м) |
истинные растворы |
гомогенные |
Высокодисперсные |
10 – 1000 Å |
коллоидные растворы |
Ультра и микрогетерогенные |
Грубодисперсные |
>1000 Å |
взвеси |
гетерогенные |
Истинные растворы представляют собой однородные смеси, в которых частицами дисперсной фазы являются отдельные молекулы, атомы или ионы с размером не более 10-9 м (1нм). Такие частицы не имеют фазовой границы или собственной поверхности раздела. Образуемые ими дисперсные системы гомогенны.
В случае высоко- и грубодисперсных систем частицы дисперсной фазы имеют более крупные размеры (10 – 100 нм), чем отдельные атомы, и обладают собственной фазовой поверхностью. Такие системы гетерогенны. При этом высокодисперсные системы обладают качественными отличиями от грубодисперсных систем и рассматриваются в отдельной теме «Коллоидные растворы».
2. В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы классификацию дисперсных систем также нагляднее представить в виде таблицы (см. табл.10.2):
Агрегатное состояние будем обозначать буквами: Т – твёрдое (кристаллическое), Ж – жидкость, Г – газ. Дисперсионную среду – индексом 1, а дисперсную фазу – индексом 2.
Таблица 10.2
Фазовое состояние системы |
Условное обозначение и примеры |
Тип дисперсной системы | ||
Газообраз-ное |
Г1 – Г2 * |
Г1 – Ж2 туман,облака |
Г1 – Т2 дым, пыль |
Аэрозоли |
Жидкое |
Ж1 – Г2 жидкие пены |
Ж1 – Ж2 эмульсии |
Ж1 – Т2 суспензии, взвеси |
Лиозоли |
Твёрдое |
Т1 – Г2 твердые пены |
Т1 – Ж2 жемчуг, опал |
Т1 – Т2 сплавы |
Солио-золи |
В нормальных условиях гомогенны, гетерогенность возможна только при очень низких температурах или высоких давлениях.
3. Форма частиц дисперсной фазы (или топология) может быть разнообразной. Наиболее удобный способ классификации связан с делением на
а) линейные частицы, вытянутые в одном измерении;
б) плоские или пластинчатые, имеющие два измерения; и
в) объёмные, когда частицы имеют все три пространственные измерения примерно в равной степени.
4. В зависимости от интенсивности межфазового взаимодействия выделяют два типа систем:
а) с интенсивным межфазовым взаимодействием (например, когда поверхность твёрдых частиц смачивается жидкой дисперсионной средой - лиофильность), и
б) с его отсутствием (например, когда поверхность твёрдых частиц не смачивается жидкой дисперсионной средой – лиофобность).
5. В зависимости от отсутствия или наличия взаимодействия между частицами дисперсной фазы (структурообразования) в дисперсных системах различают два случая.
Первый, когда частицы дисперсной фазы распределены в дисперсионной среде без непосредственного контакта друг с другом – свободнодисперсные системы. Высокодисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, обладающие текучестью, называют коллоидными растворами или золями. Исторически первыми название «золь» получили ультрамикрогетерогенные системы с частицами размером 1–100 нм, диспергированными в жидкой среде.
Второй, когда частицы дисперсной фазы контактируют друг с другом с образованием тех или иных пространственных структур – связаннодисперсные системы. Состояние коллоидных растворов, утративших текучесть в результате возникновения в них внутренних структур, называют «гель» (от латинского gelate – замерзать) или студнями. Процесс структурообразования называют гелеобразованием (желатинированием, желатинизацией или студнеобразованием).