Shpargalka (532386), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Смещение хим. равновесия при производной по давлению: 1. для реакций с увеличением объема газообразных веществ (ΔVr>0, ΔV>0) частная производная к-ты равновесия Kx по давлению при постоянной температуре отрицательна, тогда, следовательно, с ростом давления Kx уменьшается, равновесие смещается в сторону обратной реакции, идущей с уменьшением объема газов. 2. для реакций с уменьшением объема газообразных веществ (ΔVr<0, ΔV<0) частная производная к-ты равновесия Kx по давлению при постоянной температуре положительна, тогда, следовательно, с ростом давления Kx увеличивается, равновесие смещается в сторону прямой реакции.

Принцип смещения равновесия Ле-Шателье и Брауна: если на систему, находящуюся в состоянии устойчивого равеновесия, оказать внешне действие, то смешение равновесия происходит в сторону процесса, ослабляющего эффект внешнего воздействия.

Фаза - часть системы, ограниченная поверхностью раздела и хар-ся в отсутсвие внешних сил постояноством физических и химических св-ств во всех точках.

Гомогенная - система, все составляющие части к-ой образуют одну фазу, например, смесь идеальных газов.

Гетерогенная - система, соаставляющие части к-ой образуют несколько фаз, отедельных друг от друга поверхностями раздела, например, смесь двух кристалличаеских в-ств, насыщенный водный раствор соли с ее осадком.

При расположении веществ системы в одной фазе они находятся в термодинамическом равновесии друг с другом и образуют фазовое состояние. Рановесный переход в-тва из одного фазового состояния в другое - фазовый переход.

Фазовым переходам первого рода свойвственны скачообразные изменения первых производных энергии Гиббса по T и P, т.е. скачком изменяются энтропия и объем системы (превращения различных фазовых состояний в-ства - твердого, жидкого, газообразного). При фазовых переходах второго рода скачкообразно изменяются только вторые производные энергии Гиббса по темп-ре и давлению, а первые производные изменяются непрерывно - превращение железа из ферромагнитного состояния в парамагнитное.

Правило фаз Гиббса (з-н равновесия фаз): число термодинамических степеней свободны (С) равновесной системы определяется как разность числа независмых компонентов системы (К) и числа фаз (Ф) плюс число внешних факторов (n), влияющих на равновесие: C = K - Ф + n.

Гетерогенной называется хим. реакция, при к-ой взаимодействующие в-ва находятся в различных фазав, а сам процесс протекает на границе раздела фаз (горение твердого топлива в газообразном окислителе: C(кр)+O2(г)=СO2(г). В константу равновесия для гетерогенных процессов входят только равновесные парциальные давления газообразных в-в, взятые в степенях стехиометричеких коэфицентов.

Хим. кинетика изучает скорости и мех-мы реакций. Гомогенные реакции протекают в одной фазе. Скорость хим. реакции хар-ует интенсивность протекания процесса - символ r (rate). Под скоростью реакции понимают числов актов (хим-превращений) в единицу времени в единице реакционного пространства.

Скорость гомогенной хим. реакции представляет собой первую производную концентрации реагирующего в-ва по времени.

Основной поступал хим. кинетики (з-н действующих масс): при постоянной темп-ре скорость элементарной хим. реакции пропорциональна произведению концентраций реагирущих в-ст в степенях, равных их стехиометрическим коэфицентам: r = k[a] (a -> продукты), где к - коэфицент пропорциональности, константа скорости хим. реакции.

Частным кинетическим порядком реакции по i-ому компоненту (Vi) - показатель степени при концентрации этого компонента в ур-ии оснвного постулата хим. кинетики. Общим кинетическим порядком реакции называется сумма частных порядков. Молекулярность элементарной хим. реакции - число частиц, уч-их в элементарном акте хим. превращения.
Термодинамическое выр-ие з-на действующих масс: константа равновесия равна отношению констант скоростей прямой и обратной р-ий или отношению произведения равновесных концентраций продутов реакции, взятых в степенях стехиометрических коэфицентов, к произведению равновесных концентраций исходных веществ, взятых в степенях стехиометрических коэфицентов.

Два вида зависимости константы скорости от температуры: эмпирическое правило Вант-Гоффа и более строгое ур-ие Аррениуса.

Правило Вант-Гоффа: при постоянных концетрациях реагирующих в-ств увелчиение температуры на 10 градусов цельсия или 10 кельвинов приводит к возрастанию скорости реакции в 2-4 раза.

Ур-ие Аррениуса: lnk=-A/T+B, A,B - эмпирические константы для данной р-ии, к-ые находят граф. путем. А = E/R

Энергия аквтивации есть минимальная избыточная энергия по сравнению со средним уровнем, к-ой должны обладать молекуля для протекания р-ии E=AR.

Основные стадии гетерогенных процессов: 1. массоперенос реагентов в объеме одной из фаз. 2. диффузия через погранчиный диффузионный слой у поверхности твердого тела, исходные в-ва при этом перемещаются к поверхности, а продукты - от поверхности. 3. адсорбция реагентов на поверхности твердого в-ва и десорбция продуктов с поверхности. 4. химическая р-ия на поверхности.

Первый з-н Фика: скорость диффузии численно равная количеству i-го вещества, диффундирующего в направлении от больше концентрации к меньше через единичную площадку, перпендикулярную к направлению потока, в единицу времени, пропорциональна градиенту концентрации.

Катализ - ялвение увеличеная скорости реакции под действием веществ-катализаторов, к-ые, принимая участие в процессе, при его окончании остаются химически неизменными (синтез аммиака из азота и водорода N2+3H2=2NH3). Отрицательный катализ (уменьшение скорости) также зовется игибированием, а катализатор - ингибитор. При гомогенном катализе реагирующие в-ва и катализатор образуют одну фазу. При гетерогенном катализе реагриующие в-ва и катализатор находятся в разных фазах, а процесс идет на границе раздела фаз. В гомогенном катализе реакции обычно проходят по цемному механизму.

Р-р называется идеальным, если химический потенциал каждого компонента линейно зависит от логарифма мольной доли этого компонента. Р-ры неэлектролитов образовы неполярными органическими и неорганическими молекулами (р-р сахара в воде).

В-ва, к-ые при взаомодействии с растворителем диссоциируют на электрически заряженные частицы - ионы, называют электролитами: способность проводить электрический ток, оусловленная существованием подвижных ионов.

Слабые электролиты: устанавливается равновесие двух процессов - диссоциация молекул на ионы и рекомбинация противоположно заряженных ионов в неатльные молекулы (амины, фенолы).

Сильные электролиты - электролиты, р-ры к-ых при не слишком высоких концентрациях состоия только из ионов (HCl, NaOH).

Проводимость р-ров электролитов, как и проводимость твердых тел, принято хар-вать удельной электрической проводимостью каппа, к-ая соответсвует электрической проводимости р-ра электролита, в к-ых погружены два параллельных электрода площадью один квадратный метр каждый, расположенные на расстоянии один метр друг от друга.

Хим. состав водны обычно хар-ся следующими показателями: ионный состав, общая щелочность или общая кислотность, жесткость, pH и т.д. Жесткость воды обусловливается присутствием в ней солей, в основном, кальция, магния и железа (карбоанатми, гидрокарбонатами, сульфатами, хлоридами и д.р.). Воду с растворенными в ней солями называют жесткой, а совокупность св-ств такой воды - жесткостью. Различают карбонатную, некарбонатную и общую жесткость.

Карбонатная жесткость - это совокупность св-ств воды, обусловленных присутствием в ней в основном гидрокарбонатов кальция, магния и железа и незначительной части их карбонатов. Она отвечает той части содержащихся в воде катионов Ca, Mg, Fe, к-ая эквивалента содержащимся в ней анионам HCO, Co. Часто карбонатной жесткости может быть устранена кипячением, ее называют временной или устранимой жесткостью. Все соли, оставшиеся в растворенном состоянии после кипячения обусловливают постоянную жесткость воды.

Некарбонатная жесткость - совокупность св-ств воды, обусловленных присутствием в ней сульфатов хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов кальция, магния и железа. Она отвечает той части содержащихся в воде катионов Ca, Mg, Fe, к-ая эквивалентна содержащимся в ней анионам SO4, NO3, Cl и др.

Общая жесткость складывается из карбонатной и некарбонатной жесткости.

Согласно ГОСТ за единицу жесткости принимают жесткость воды, а в 1л к-ой содержится 1 ммоль экв ионов Ca или Mg. Одна единица жесткости по ГОСт (1 ммоль экв/л) соответствует содержанию ионов кальция, равному 20,04 мг/л (20,04 г/м^3) или ионов магния, равному 12,15 мг/лю

По величине общей жесткости вода подразделяется на очень мягкую < 1,5, мягкую 1,5...3,0, средюю 3,0...6,0, жесткую 6,0...9,0, очень жесткую > 9,0.

Методы устранения и снижения жесткости: термическая обработка (сущность заключается в предварительном нагревании воды до 70-80 градусов цельсия и ее кипячении; он позволят устранить только временную жесткость, при этом катионы Ca, Mg, Fe осаждаются в виде нерастворимых соединений; при термической обработе так же удается снизить и содержание в воде растворимых газов, т.к. их растворимость с увеличением температуры падает), химическая обработка (этот метод позволяет устранить как временную, так и постоянную жесткость, его сущность - обработка воды специальными реагентами, образующими с ионами, вызывающими жесткость, малорастворимые соединения - реагнеты как Cao (негашеная) Сa(OH)2 (гашеная) извести; при обработке воды известью присходит не только устранение ее временной жесткости, но и понижение щелочности; для одновременно устранения карбонатно и некарбонатной жесткости используют известково-содовый метод: обработка воды смесью CaО и Na2CO3, он становится еще более эффективным, если его проводить при нагревании), ионный обмен (современный физико-химический метод, к-ый помогает не только уменьшить жесткость, но и достичь ее глубокой очистки; метод основам на способности некоторых в-ств, нерастворимых в воде, стехиометрически обменивать свои ионы на ионы внешней среды (воды, р-ов электролитов).

Процессы взаимного превращения электрической и химической форм энергии - электрохимические. Они разделяются на равновесные - при отсутсвии тока, и неравновесные - при токе.

Электродными или потенциалопределяющими процессами - хим. превращения, происходящие на электродах (проводниках первого рода) с участием заряженных частиц (ионов, электронов), в ходе к-ых осуществляется перенос последних через границу раздела фаз.

Гальванический элемент состоит из одной гальванической ячейки, в состав к-ой входяд два соединенных между собой металлическим проводником электрода, помещенных в р-р электролитов. В основе работы любого гальванического элемента лежит ов процесс: окисление происходит на аноде - отрицательно заряженном электроде; восстановление - на катоде, положительно заряженном электроде.

1ый закон Фарадея: масса Mi в-ва i претерпевшего электрохимическое превращение на каждом из электродов, прямо пропорциональна количеству прошедшего через систему электричества q.

2ой закон Фарадея: массы веществ, претерпевших электрохимическое превращение при прохожидении через различные системы одного и того же количества пропорциональны их молярным массам химических эквивалентов.

Электродный потенциал - величина, равная электродвижущей силе правильно разомкнутого гальванического элемента, составленного из исследуемого электрода и электрода, потенциал к-ого условно принимают равным нулю при любой температуре и называют электродом сравнения. В кач-ве электрода сравнения используют водородный стандартный электрод. Стандартный водородный потенциал - потенциал электрода с активностью ионов металла в р-ре, равной 1 моль/л. Электрод первого рода - металл или неметалл, помещенный в р-р соли, содержащей собственные ионы (цинковый электрод, водородный, кислородный). Электрод второго рода - металл, покрытый слоем его труднорастворимого соединения (соль, оксид или гидроксида), погруженного в р-р, содержащий анионы, одноименные с анионами его труднорастворимого соединения (хлоридсеребрянный электрод) Хингидронный электрод - плантиновая пластинка, помещенная в исследуемый р-р, содержащий небольшое количество хингидрона.

Химические источники тока - электрохимические уст-ва, в основе работых к-ых лежат окислительно-восстановительные процессы превращения химической энергии в электрическую: гальванические элементы, акуумлутяоры, топливные элементы. Максимуум ЭДС, удельная мощность; низкая разность между напряжением источника тока и его ЭДС, максимально низкий самозаряд. У ХИТ высокое КПД до 0,8.

Гальванический элемент Даниэля-Якоби: два электрода (zn, cu) погруженые в соответствующие растворы сульфатов цинка и меди, к-ые разделены пористой полупроницаемой перегородкой. Электроды соединениы друг с другом металлическим проводником через гальванометр.

Термодинамическим условием самопроизвольного протекания ок-вост. реакции в водном р-ре в прямом направлении является положительное значение ЭДС. Критерием равновенсия ЭДС = 0.

Если гальванический элемент состоит из двух обратимых электродов, то его называют обратимым - элемент Данэля-Якоби.

При наличии жидкостного соединения между растворами двух электродов гальванический элемент связывают с переносом. Растворы соприкасаются друг с другом через пористую полупроницаемую перегородку.

По признаку гальванические элементы делят на химические и контцентрационные. Концентрационные состоят из двух одинаковых по своей природе электродов (с одинаковой электродной р-ией), отличающихся лишь активностью одного или нескольоких участникок электродного процесса. Электрическая энергия в них образуется за счет выравнивания хим. потенциалов веществ в растворях. Тогда концентрационные элементы делятся на а) одинаковые по природе электроды, но разные активности. б) электроды с одним электролитом и двумя одинаковыми по природе электроами, отличающимися по качественному составу.

Химические гальванические элементы состоят из двух электродов, отличающихся другот друга по хим. св-ам, => по потенциалопределяющим процессам. а) из двух электродов, один из к-ых обратим относительно катионов электролита (электрод первого рода), другой - обратим относительно анионов электролита (электрод второго рода). б) из двух электродов, на к-ых протекают процессы с участием только анионов электролита.

Если электроды в гальваническом элементе соединены металическим проводником, отличающимся от материалов обоих электрдоов, то такой элемент называют правильно разомкнутым.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)