5. Сколько соли и воды надо взять для приготовления раствора?

1 Раство́р — гомогенная (однородная) смесь, образованная не менее чем двумя компонентами, один из которых называется растворителем, а другой растворимым веществом, это также система переменного состава, находящаяся в состоянии химического равновесия.

Химический раствор — это смесь одной или нескольких кислот с водой.

Существуют :

-твёрдые, жидкие, газообразные растворы

Существуют также растворы газов в жидкостях, газов в газах и жидкостей в жидкостях, в последнем случае растворителем считается вода, или же компонент, которого больше.

В химии обычно под растворами понимают гомогенные системы, растворитель может быть жидким, твёрдым (твёрдый раствор), газообразным.

-истинные и коллоидные растворы

Коллоидные (размеры частиц от 1*10^-9 до 5*10^-7) и истинные(менее 1*10^-9) отличаются главным образом размерами частиц.

СОЛЬВАТАЦИЯ - взаимод. молекул растворенного в-ва (или их ассоциатов) с молекулами р-рителя.

Растворение — переход молекул вещества из одной фазы в другую (раствор, растворенное состояние). Происходит в результате взаимодействия атомов (молекул) растворителя и растворённого вещества и сопровождается увеличением энтропии при растворении твёрдых веществ и её уменьшением при растворении газов. При растворении межфазная граница исчезает, при этом многие физические свойства раствора (например, плотность, вязкость, иногда — цвет, и другие) меняются.

В случае химического взаимодействия растворителя и растворённого вещества сильно меняются и химические свойства — например, при растворении газа хлороводорода в воде образуется жидкая соляная кислота.

Менделеев разработал химическую теорию растворов, в основе которой лежат представление об определяющей роли сольватации при растворении веществ.

Растворение многих веществ сопровождается не выделением, а поглощением теплоты. Это значит, что на разрушение кристаллической решетки затрачивается больше энергии, чем выделяется при сольватации. Процесс растворения твердого вещества в воде сопровождается разрушением кристаллической решетки (затрата энергии в форме теплоты, -Qкр) и гидратацией - образованием гидратов B · nH2O, то есть соединений переменного состава между частицами растворенного вещества и молекулами воды (выделение теплоты, +Qгидр).

В результате общий тепловой эффект растворения равен

Q(р) = -Qкр + Qгидр (если >0 то раствор становиться теплее, если <0 - наоборот)

Переход в раствор жидких и газообразных веществ также сопровождается гидратацией их молекул и положительным тепловым эффектом. Поэтому в соответствии с принципом Ле-Шателье повышение температуры ведет к уменьшению растворимости газов в воде.

При физической теории предполагалось, что молекулы растворенного вещества и растворителя в известной мере индифферентны (безразличны) по отношению друг к другу. Однако, хотя физическая теория хорошо описывала поведение растворов неэлектролитов - веществ, растворы которых не проводят электрический ток, все попытки применения найденных закономерностей по отношению к растворам электролитов - веществ, растворы которых проводят электрический ток, были безуспешными.

В настоящее время выяснилось, что обе теории были в равной степени правы и сейчас процесс растворения рассматривается как физико-химический процесс, а растворы - как физико-химические системы.

2.(уточнить) ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА это система, состоящая из двух или неск. фаз, т.е. частей, отличающихся по св-вам и соприкасающихся по пов-стям раздела. Примеры: жидкость-ее насыщ. пар; твер

Большинство веществ могут существовать в одном из трех агрегатных состояний: газообразном (парообразном), жидком и твердом. В определенных условиях эти фазы способны переходить друг в друга, то есть всякую жидкость путем испарения можно перевести в газ, а охлаждением – в твердое состояние. На рис. 6.9 показаны взаимные фазовые превращения вещества.

Равновесия между различными фазами одной системы называют фазовыми, а описывают эти фазовые равновесия посредством фазовых диаграмм или диаграмм состояния. Фазовая диаграмма позволяет установить условия равновесия между числом фаз, числом компонентов и числом степеней свободы (вариантностью) системы.

Фаза (Ф) – гомогенная (однородная по химическому составу и термодинамическим свойствам) часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела. Так, два нерастворимых друг в друге твердых вещества, как и две несмешивающиеся жидкости, образуют две фазы.

Компоненты (К) – химически индивидуальные вещества, наименьшее число которых достаточно для образования фаз системы.

По числу компонентов системы делятся на одно-, двух-, трех- и многокомпонентные.

Степени свободы (С) – число параметров (температура, давление, состав системы), которые можно произвольно менять без изменения числа фаз в системе.

Правило фаз Гиббса: в изолированной равновесной системе число степеней свободы равно числу компонентов системы плюс два минус число фаз:

С=К+2-Ф

Если один из параметров системы (температура или давление) имеет постоянное значение, то правило фаз принимает вид: C = K + 1 – Ф.

Это уравнение используется при изучении конденсированных систем, состоящих только из твердых и жидких фаз, поскольку состояния равновесия в таких системах малочувствительны к изменению давления.

Кинетика любой гетерогенной реакции определяется как скоростью самого хим. превращения, так и процессами переноса (диффузией), необходимыми для восполнения расхода реагирующих в-в и удаления из реакц. зоны продуктов р-ции. В отсутствие диффузионных затруднений скорость гетерогенной реакции пропорциональна размерам реакц. зоны; т. наз. удельная скорость р-ции, рассчитанная на единицу пов-сти (или объема) реакц. зоны, не изменяется во времени; для простых (одностадийных) р-ций она м.б. определена на основе действующих масс закона. Этот закон не выполняется, если диффузия в-в протекает медленнее, чем хим. р-ция; в этом случае наблюдаемая скорость гетерогенной реакции описывается ур-ниями диффузионной кинетики

3 АТМОСФЕРНАЯ КОРРОЗИЯ , разрушение металлов под действием приземного слоя атмосферы. Скорость процесса зависит от климатич. факторов (гл. обр. влажности и т-ры воздуха) и концентрации примесей, загрязняющих атмосферу (оксиды серы, азота, выбросы хим. произ-в и др.). Различают сухую, влажную и мокрую А.к. Сухая А.к. происходит при относит. влажности воздуха ниже нек-рой критической ( < 70% для чистой атмосферы). При наличии в атмосфере примесей, способных образовывать гидраты с малым парциальным давлением водяных паров, граница критич. влажности смещается к более низким значениям.

Скорость атмосферной коррозии зависит от содержания влаги в

воздухе. Повышение относительной влажности воздуха до 70-75% приводит к

сравнительно небольшим потерям стали. При влажности, превышающей эти

значения, наблюдается интенсивное ускорение процессов коррозии .

Загрязнение воздуха агрессивными продуктами такими, как СО2, SО2,

CI2, H2S, дым и сажа, усиливает коррозию.

В реальных условиях наблюдаются все рассмотренные виды А. к. Защитные св-ва слоя продуктов А. к., предохраняющего металл от дальнейшего разрушения, можно усилить легированием металла Ni, Си, Сг (низколегированные атмосферостойкие стали, сплавы на основе Сu, А1 и др.). Для А.к. характерны все виды коррозионного разрушения: равномерное, язвенное, питтинговое, щелевое, межкристаллитное, коррозионное растрескивание и др.

Кислотная коррозия происходит при действии растворов любых кислот, имеющих значения водородного показателя рН<7; исключение составляют поликремневая и кремнефтористоводородная кислоты. Свободные кислоты встречаются в сточных водах промышленных предприятий, они могут проникать в почву и разрушать бетонные фундаменты, коллекторы и другие подземные сооружения. Кислота образуется также из сернистого газа, выходящего из топок. В атмосфере промышленных предприятий могут содержаться ангидриды других кислот, а также хлор и хлористый водород. При растворении его во влаге, адсорбированной на поверхности железобетонных конструкций, образуется соляная кислота.

Кислота вступает в химическое взаимодействие с гидратом окиси кальция, при этом образуются растворимые соли и соли, увеличивающиеся в объеме (CaSO4+2H2O):

Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О; Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4 + 2Н2О

Водная коррозия

Коррозия при действии вод, не содержащих кислород.

Коррозия стали в воде зависит от количества кислорода, имеющего доступ

к поверхности металла.

Если сталь соприкасается с раствором с рН>7, водород выделяется в

атомарном виде, а следовательно, создаются условия, способствующие

образованию защитного слоя. Из растворов же с рН<7 водород

выделяется в виде газа.

Интенсивность процесса коррозии н воде, не содержащей кислорода,

зависит таким образом от величины pH.

Коррозия при действии вод, содержащих кислород.

В случае когда сталь соприкасается с водой, содержащей кислород,

коррозия происходит иначе.

Содержащийся в воде кислород связывает водород, образующий

защитный слой на поверхности железа (кислородная деполяризация).

А двухвалентное железо подвергается окислению в трехвалентное

Гидроокись железа в дальнейшем может переходить в гидра

тированные окиси (обычно называемые - пучиной)

Продукты коррозии не образуют плотно прилегающего к

поверхности металла защитного слоя. Это обусловлено, по-видимому, более

чем двукратным увеличением объема которое имеет место при переходе

гидроокиси железа в гидрат закиси железа.

Наличие кислорода в воде ускоряет коррозию стали, причем

увеличение концентрации кислорода до определенного предела приводит к

резкому увеличению коррозионной активности среды. При дальнейшем

повышении содержания кислорода скорость коррозии уменьшается в

результате пассивации.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4

1. Термодинамика растворения. Способы выражения концентраций растворов.

2. Коррозия контактная, почвенная, под влиянием блуждающих токов.

3. Механизмы химических реакций. Цепные реакции.

4. Составить уравнения окислительно-восстановительных реакций. Укажите окислитель и восстановитель.