- •1. Квантовые числа.
- •2.Принцип Паули, правило Гунда, правило Клечковского, принцип наименьшей энергии.
- •5. Химическая связь. Виды химических связей.
- •6. Метод валентных связей. Свойства ковалентной связи. Насыщаемость, направленность, поляризуемость.
- •Метод валентных связей.
- •7. Метод молекулярных орбиталей. Связывающие и разрыхляющие орбитали. Порядок связи.
- •8.Основные термодинамические понятия: система, параметры и функции состояния. Внутренняя энергия. Энтальпия.
- •10. Закон Гесса. Тепловые эффекты химических реакций. Примеры расчетов.
- •11. Энтропия как функция состояния. Изменение энтропии в химических реакциях.
- •Изменение энтропии.
- •14. Свободная энергия Гиббса. Условия самопроизвольного протекания процессов в изобарно-изотермических условиях.
- •15.Энергия Гельмгольца. Условия самопроизвольного протекания процессов в изохорно-изотермических условиях.
- •16.Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции.
- •17. Константа скорости химической реакции. Простые и сложные реакции. Порядок и молекулярность реакций.
- •Одностадийные реакции.
- •Сложные химические реакции.
- •19. Теория активных молекул. Энергия активации. Теория активированного комплекса.
- •21.Каталитические реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ.
- •22. Условия химического равновесия. Константа химического равновесия для гомогенных и гетерогенных систем.
- •23. Химическое равновесие(см пред).Принцип Ле-Шателье.
- •24.Криоскопия и эбулиоскопия.
- •25. Растворы. Химическое равновесие в растворах электролитов.
- •28. Дисперсные системы. Основные виды дисперсных систем.
- •29. Коллоиды. Строение мицеллы.
- •30. Коагуляция и пептизация. Роль электролитов и пав.
- •31. Окислительно-восстановительные реакции. Направление их протекания . Red-ox потенциалы.
- •32. Скачок потенциала на границе «металл-раствор». Равновесные потенциалы. Стандартные потенциалы. Ряд стандартных электронных потенциалов.
- •33. Теория гальванического элемента. Эдс. Связь эдс с энергией Гиббса.
- •34 .Стандартный водородный электрод. Зависимость потенциала водородного электрода от рН раствора.
- •35. Электроды первого рода. Стандартные электродные потенциалы металлов. Уравнеиние Нернста.
- •Уравнение Нернста.
- •38. Поляризация в гальваническом элементе. Типы поляризации. Причины возникновения и способы ее устранения.
- •39. Электрохимическая коррозия. Коррозия с водородной и кислородной деполяризацией.
- •Коррозия с водородной и кислородной деполяризацией.
- •42. Электролиз. Анодное окисление и катодное восстановление. Последовательность разряда ионов.
- •43. Концентрационная и химическая поляризация. Явление перенапржения. Потенциал разложения электролита.
- •44. Электролиз с растворимым и нерастворимым анодом.
- •45. Методы очистки металлов. Электрохимическое рафинирование.
- •46. Правило фаз Гиббса. Диаграммы состояния одно- и двухкомпонентных систем.
- •47. Элементы термического анализа.
21.Каталитические реакции. Гомогенный и гетерогенный катализ.
Основные понятия. Наиболее мощным средством интенсификации химических реакций является применение катализаторов, т.е. веществ, которые ускоряют химические реакции, но не испытывают химические превращения в их результате. Явление изменения скорости реакции под воздействием катализаторов называется катализом.
Кроме способности ускорять реакции, многие катализаторы обладают селективностью (избирательностью). Под влиянием катализаторов реакции могут протекать избирательно, т.е. с увеличением выхода определенных продуктов. Например, этанол в присутствии оксидов алюминия и тория разлагается на этилен и воду, а в присутствии никеля, железа, серебра или меди — на ацетальдегид и водород.
Каталитическая активность, т.е. способность ускорять реакции, многих катализаторов возрастает при добавлении небольших количеств некоторых веществ, называемых промоторами, которые без катализатора могут быть каталитически неактивными. Например, скорость окисления S02 на катализаторе оксиде ванадия V205 возрастает в сотни раз при добавлении в систему сульфатов щелочных металлов.
В то же время имеются вещества, которые ухудшают каталитическую активность. Их называют каталитическими ядами. Например, каталитическими ядами платиновых катализаторов являются соединения серы, мышьяка и ртути.
Следует отметить одну очень важную особенность катализаторов. Они не влияют на термодинамику реакции, т.е. не изменяют энтальпию и энергию Гиббса системы. Если изменение энергии Гиббса реакции положительно, то в присутствии катализаторов она не станет самопроизвольной. Катализаторы могут ускорять наступление химического равновесия, но не влияют на константу равновесия. Катализатор увеличивает константу скорости химической реакции. Так как константа равновесия равна отношению констант скоростей прямой и обратной реакций, и от катализатора не зависит, следовательно, катализатор в одинаковой степени влияет на константу скоростей прямой и обратной реакций.
Механизм катализа зависит от типа реакции. Различают гомогенный и гетерогенный катализ.
реакции А + В = АВ
Итак, катализаторы ускоряют реакции, не изменяя термодинамику процесса. Катализаторы могут повышать выход тех или иных продуктов реакции. На активность катализатора влияют промоторы и каталитические яды. Ускорение каталитической реакции в основном вызывается уменьшением ее энергии активации.
Гомогенный катализ. Катализаторы, которые находятся в системе в том же фазовом состоянии, что и реагенты, называются гомогенными. Механизм гомогенного катализа можно объяснить на основе теории промежуточных соединений, большой вклад в разработку которой внесли П. Сабатье (Франция) и Н.Д. Зелинский (Россия). Согласно этой теории, катализатор образует с реагентами промежуточные соединения, причем разложение последнего является лимитирующей стадией. Это приводит к уменьшению энергии активации реакции. Например, реакция:
АВ + D → A...B...D → А + BD в присутствии катализатора К может проходить по схеме:
D + K↔D...K↔DK
DK + АВ +± A...B...D...K →А + BD + К
Как видим, в суммарное уравнение реакции катализатор К не входит, т.е. в результате реакции он не изменяется.
Таким образом гомогенные каталитические реакции протекают через образование промежуточных соединений, в котором участвует катализатор.
Гетерогенный катализ. Если катализаторы и реагенты находятся в разных фазах и имеют границу раздела, то катализ называется гетерогенным. Гетерогенными обычно являются твердые катализаторы, на поверхности которых реагируют газообразные или жидкие вещества.
Суммарная скорость химического превращения на гетерогенном катализаторе зависит от площади его поверхности, поэтому обычно применяются катализаторы с развитой поверхностью или катализаторы, нанесенные на подложки с большой площадью поверхности (пористые угли, силикаты и др.).
Каталитический, как и любой гетерогенный процесс, включает стадию подвода реагентов в зону реакции. Если процесс лимитируется стадией переноса реагента, то применение активного катализатора теряет смысл, поэтому гетерогенные катализаторы применяют лишь для процессов, которые не лимитируются стадией переноса реагентов или продуктов реакции.
Итак, гетерогенные каталитические реакции начинаются со стадии адсорбции, в результате которой ослабляются или разрываются химические связи в молекулах реагентов. Для ускорения реакции применяются катализаторы с развитой поверхностью. В настоящее нремя нашли широкое применение различные катализаторы.