Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Автоматизация технологических процессов и производств», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника»



КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Химия»

 

 

Направление подготовки: 150100.62 «Материаловедение и технологии материалов», 160700.62 «Двигатели летательных аппаратов»,

Автоматизация технологических процессов и производств», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника»

 

Профиль подготовки: « Материаловедение и технология новых материалов», « Технология производства авиационных ГТД», « Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)», «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная, очно- заочная

 

Москва 2013


Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………….....….3

1. Классы и номенклатура химических неорганических соединений………………………………………………………………………….3

2. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА АТОМОВ И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ………………………………………………………………………………...….9

3. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ..………………..…...18

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ…………………………….……19

4.1. ИОННЫЕ РЕАКЦИИ………………………………………...………………...20

4.2. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.(ОВР)

4.2.1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ……………………….…....…....23

4.2.2. ВАЖНЕЙШИЕ ОКИСЛИТЕЛИ…………………………………….………....24

4.2.3. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ ДВОЙСТВЕННОСТЬ….....25

4.2.4. СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОВР…………………….……………….….26

5.РАСТВОРЫ……………………………………………………………………………..26

6. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА….……….30

6.1. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТАЛЬПИЯ………………….30 6.2. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТРОПИЯ…………………….32

6.3.. ЭНЕРГИЯ ГИББСА. НАПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА………………………...33

7. ЭЛЕКТРОХИМИЯ………………………………………………………………….....34

7.1. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ……………………………..………….….34

7.2. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТ (ГЭ)…………………………………………….…36

7.3. ЭЛЕКТРОЛИЗ. РАЗЛИЧИЕ ГЭ И ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА…………………………..…37

7.4. ЭЛЕКТРОЛИЗ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ……………………………………..39

8. КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ………………………………………………………………40

8.1. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ……………….……………..……………………40

8.2. ЛИОФИЛЬНЫЕ И ЛИОФОБНЫЕ СИСТЕМЫ……………………………..42

8.3. СУСПЕНЗИИ, ЗОЛИ. ГЕЛИ…………………………………………………..46

8.4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ……………………...47

9. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ………………………………………..


ВВЕДЕНИЕ

Химия - наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также законах, которым эти превращения подчиняются

Предмет химии:

Химические элементы и их соединения,

Закономерности, которым подчиняются различные химические реакции.

Основные законы химии:

¢ Закон сохранения массы и энергии:

в изолированной системе сумма масс и энергий постоянна.

¢ Закон постоянства состава:

каждое молекулярное химически чистое соединение имеет один и тот же количественный состав независимо от способов его получения.

¢ Закон эквивалентов:

все вещества реагируют в эквивалентных количествах.

¢ Закон кратных отношений:

если два элемента образуют между собой несколько различных соединений, то на одну и ту же массу одного из них приходятся такие массы другого, которые относятся между собой как небольшие целые числа.

Теория химического строения вещества:

свойства веществ определяются порядком связей атомов в молекулах и их взаимным влиянием.

 

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТ

1) Получение кислородсодержащих кислот:

взаимодействие соответствующих SO3+H2O = H2SO4

ангидридов с водой N2O5+H2O = 2HNO3.

2) Получение некоторых кислородсодержащих кислот:

действие на неметаллы сильных 2P+5HNO3+2H2O = 3H3PO4+5NO

окислителей 3I2+10HNO3 = 6HIO3+10NO+2H2O.

3) Получение бескислородных кислот:

прямое взаимодействие элементов H2+Cl2=2HCl.

4)Общий способ:

реакция обмена между солью NaCl+H2SO4=HCl­+NaHSO4

1.5.3. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛЕЙ

1) Из металлов:

-металлы с неметаллами Mg+Cl2 =MgCl2,

-металлы с кислотами Zn+H2SO4=ZnSO4+H2­,

 

-металлы с cолями Cu+HgCl2=CuCl2+Hg.

 

2) Из оксидов:

-основные оксиды с кислотами CaO+2HCl= CaCl2+H2O,

-кислотные оксиды с основаниями CO2+Ca(OH)2= CaCO3+H2O,

-кислотные оксиды с основными CaO+CO2=CaCO3.

3) Реакция нейтрализации:

-кислота с основанием H2SO4+2NaOH=Na2SO4 +2H2O.

4) Из солей:

-соли с солями AgNO3 +NaCl=AgCl¯ +NaNO3,

-соли c основаниями CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2¯ +Na2SO4,

-соли c кислотами Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2­.

 

ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА АТОМОВ И

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ

2.1. строение атома

рассматривая вопрос об электронном строении атомов, необходимо различать свободные атомы, под которыми понимают атомы настолько удаленные друг от друга, что не взаимодействуют между собой, и атомы в твердых телах, которые взаимодействуют между собой, образуя химические связи. Для того, чтобы понять характер их взаимодействия, необходимо первоначально остановиться на электронном строении свободных атомов.

2.1.1. Ядро и электронная оболочка атома

Каждый атом состоит из ядра и электронной оболочки (рис.1). Электронная оболочка атома – это совокупность элементарных частиц – электронов, каждому из которых присущ корпускулярно-волновой характер.

Электрон как частица обладает массой покоя. Me=9, 1095·10ˉ 31 кг и несет отрицательный электрический заряд, равный 1, 6022·10ˉ 19 Кл. Абсолютное (без учета знака) значение этого заряда является наименьшим и называется элементарным зарядом.

Атом в целом не заряжен (электрически нейтрален). Это обусловлено тем, что сумма отрицательных зарядов электронов компенсирована положительным зарядом ядра атома: в каждом атоме число элементарных отрицательных зарядов в оболочке равно числу элементарных положительных зарядов в ядре.

Между положительно заряженным ядром атома и отрицательно заряженными электронами его оболочки действуют электростатические (кулоновские) силы притяжения. Геометрический размер атома, условно записываемый диаметром его электронной оболочки, имеет порядок 10ˉ 10 м, а диаметр атомного ядра – порядок 10ˉ 14 м, т.е. по размеру ядро в 10000 меньше, чем атом. Отсюда следует, что:

Масса атома сосредоточена в его ядре.

В легчайшем атоме водорода (имеется в виду атом одного из изотопов водорода – протия, ядро которого состоит из одного протона) ядро обладает массой 1, 6726·10ˉ 27 кг; электрон легче ядра в 1836 раз (фактически речь идет о сравнении масс электрона и протона).

2.1.2. Строение ядра атома

 

Ядра атомов имеют сложное строение и состоят из еще более мелких частиц – нуклонов. Существует два вида нуклонов: протон, который несет положительный электрический заряд 1, 6022·10ˉ 19 Кл (элементарный заряд) и обладает массой покоя, равной 1, 6726 ·10ˉ 27 кг; нейтрон, который не имеет электрического заряда и обладает массой покоя, равной 1, 6750 ·10ˉ 27 кг. Масса атомных ядер элементов определяется числом протонов и нейтронов, а их заряд – только числом протонов.

Поскольку положительный заряд протона и отрицательный заряд электрона совпадают по абсолютному значению и равны элементарному заряду, в нейтральном атоме число электронов в оболочке всегда равно числу протонов в ядре. Таким образом, известный заряд ядра определяет число электронов в оболочке нейтрального атома. Химические свойства элементов, в основном, зависят от числа электронов, содержащихся в наиболее удаленной от ядра оболочке, следовательно, общий заряд ядра атома является важнейшим признаком индивидуальности химических элементов.

Все атомы одного и того же элемента имеют одинаковый заряд ядра (число протонов в ядре), а атомы разных элементов имеют разный заряд их ядер. К настоящему времени известно 118 химических элементов, т.е. 118 различных по значению заряда атомных ядер. Все известные элементы могут быть расположены в один непрерывный ряд в порядке возрастания заряда ядра их атомов. Число, соответствующее заряду ядра, называется порядковым (атомным) номером элемента (обозначение Z).

При переходе от элемента к элементу (в последовательности возрастания их порядкового номера) число протонов, а, следовательно, и заряд ядра атома увеличивается на единицу, а число нейтронов и тем самым общее число нуклонов в ядрах атомов элементов растет неравномерно.

Энергетические уровни, подуровни и орбитали

Многоэлектронного атома

Энерге-тический уровень n Энергетический подуровень Обозначение орбитали Число орби- талей n Число электронов 2n
l вид орбитали
s 1s
2 s p 2s 2p 3 4 2 8
3 s p d 3s 3p 3d 3 9 6 18
4 s p d f 4s 4p 4d 4f 3 16 6 32

 

Магнитное квантовое число ml в пределах данного подуровня (n, l = const) принимает все целочисленные значения от +l до –l, включая нуль. Для s-подуровня (n = const, l = 0) возможно только одно значение ml = 0, откуда следует, что на s-подуровне любого (от первого до седьмого) энергетического уровня содержится одна s-АО.

Для p-подуровня (n> 1, l = 1) ml может принимать три значения +1, 0, -1, следовательно, на p-подуровне любого (от второго до седьмого) энергетического уровня содержится три p-АО.

Для d-подуровня (n> 2, l = 2) ml имеет пять значений +2, +1, 0, -1, -2 и, как следствие, d-подуровень любого (от третьего до седьмого) энергетического уровня обязательно содержит пять d-АО.

Аналогично, для каждого f-подуровня (n> 3, l = 3) m имеет семь значений +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 и поэтому любой f-подуровень содержит семь f-АО.

Таким образом, каждая атомная орбиталь однозначно определяется тремя квантовыми числами – главным n, орбитальным l и магнитным m l.

При n = const строго определены все относящиеся к данному энергетическому уровню значения l, а при l = const – все относящиеся к данному энергетическому подуровню значения ml.

Ввиду того, что каждая орбиталь может максимально заполняться двумя электронами, число электронов, которое может разместиться на каждом энергетическом уровне и подуровне, вдвое больше числа орбиталей на данном уровне или подуровне. Поскольку электроны, находящиеся в одной атомной орбитали, имеют одинаковые значения квантовых чисел n, l и ml, то для двух электронов на одной орбитали используется четвертое, спиновое квантовое число s, которое определяется спином электрона.

В соответствии с принципом Паули можно утверждать, что каждый электрон в атоме однозначно характеризуется своим набором четырех квантовых чисел – главного n, орбитального l, магнитного m и спинового s.

Заселение электронами энергетических уровней, подуровней и атомных орбиталей подчиняется следующему правилу (принцип минимума энергии): в невозбужденном состоянии все электроны обладают наименьшей энергией.

Это означает, что каждый из электронов, заполняющих оболочку атома, занимает такую орбиталь, чтобы атом в целом имел минимальную энергию. Последовательное квантовое возрастание энергии подуровней происходит в следующем порядке:

1s – 2s – 2p – 3s – 3p – 4s – 3d – 4p – 5s - …..

Заполнение атомных орбиталей внутри одного энергетического подуровня происходит в соответствии с правилом, сформулированным немецким физиком Ф. Хундом (1927 г.).

Правило Хунда: атомные орбитали, принадлежащие к одному подуровню, заполняются каждая вначале одним электроном, а затем происходит их заполнение вторыми электронами.

Правило Хунда также называют принципом максимальной мультиплетности, т.е. максимально возможного параллельного направления спинов электронов одного энергетического подуровня.

На высшем энергетическом уровне свободного атома может находиться не более восьми электронов.

Электроны, находящиеся на высшем энергетическом уровне атома (во внешнем электронном слое), называются внешними; число внешних электронов у атома любого элемента никогда не бывает больше восьми. Для многих элементов именно число внешних электронов (при заполненных внутренних подуровнях) в значительной степени определяет их химические свойства. Для других электронов, у атомов которых есть незаполненный внутренний подуровень, например 3d-подуровень у атомов таких элементов, как Sc, Ti, Cr, Mn и др., химические свойства зависят от числа как внутренних, так и внешних электронов. Все эти электроны называются валентными; в сокращенных электронных формулах атомов они записываются после условного обозначения атомного остова, т. е. после выражения в квадратных скобках.

 

2.3. Периодический закон и Периодическая система элементов

 

Периодический закон Д.И. Менделеева – фундаментальный закон, устанавливающий периодическое изменение свойств химических элементов в зависимости от увеличения зарядов ядер их атомов. Открыт Д.И. Менделеевым в марте 1869 г. при сопоставлении свойств всех известных в то время элементов и величин их атомных масс. Термин «периодический закон» Менделеев впервые употребил в ноябре 1870, а в октябре 1871 дал окончательную формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет его химические свойства.

Современная формулировка Периодического закона гласит:

Кислоты и их соли.

Важнейшие соли:

- – дихромат калия. Выступает в роли окислителя в кислой среде. Окислителем служит ион – , восстанавливающийся до Cr+3.

 

- – перманганат калия.

Восстанавливается до:

 

Кислая среда Нейтральная и слабая Щелочная среда

+2 щелочная среда +6

+4

 

Важнейшие кислоты Элемент-окислитель Уравнение полуреакции восстановления
N
H
Разбавленная H
Концентрированная S
Кислород-содержащие кислоты галогенов и их соли (пример: ) Cl

 

Состав продуктов восстановления зависит от активности восстановителя и концентрации кислоты; чем активнее восстановитель и более разбавлена кислота, тем глубже протекает восстановление азота:

3) Ионы металлов в высшей степени окислен ия ( ).

Степень окисленности уменьшается при взаимодействии с восстановителем.

.

4) Н в с.о.. +1 выступает как окислитель главным образом в растворах кислот (при взаимодействии с Ме, стоящими в ряду напряжений до водорода)

.

4.2.3. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ ДВОЙСТВЕННОСТЬ

Некоторые соединения способны проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Например, N может проявлять с.о.. от +5 ( ) до -3 ( ). Поэтому азотистая кислота и её соли, где с.о.. азота равна +3, вступают в реакцию как с сильными окислителями, так и с сильными восстановителями.

 

С сильными окислителями С сильными восстановителями

окисляется, т.е. выступает как восстанавливается, т.е. выступает

восстановитель ( с.о.. ) как окислитель ( с.о. )

с окислителями N –восстановитель с восстановителями N – окислитель

 

Кроме азотной кислоты, окислительно-восстановительной двойственностью обладают сера, йод, пероксид водорода и ряд других веществ.

4.2.4. СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОГО БАЛАНСА

 

1) Составить схему реакций с указанием реагентов и продуктов реакции.

2) Определить с.о.. и отметить элементы, изменяющие в результате реакции с.о.

3) Найти окислитель и восстановитель (S – восстановитель., Cl – окислитель)

4) Составить уравнение электронного баланса.

Полуреакция окисления 2 1

Полуреакция восстановления 8 4

5) Найти коэффициенты с учётом выполнения электронного баланса, т. е. так, чтобы число электронов, отдаваемых при окислении, было равно числу электронов, принимаемых при восстановлении.

6) Расставить коэффициенты в уравнении реакции.

 

5. РАСТВОРЫ.

 

Растворы — это однородные смеси (гомогенные системы) переменного состава, содержащие два или более вещества.

Изсоставных частей раствора одно вещество считается растворителем, остальные — растворенными веществами.

Растворитель — этовещество, в среде которого равномерно распределяются растворенные вещества; растворитель является основной составной частью раствора и обычно присутствует в нем в большем количестве. Растворитель может образовывать растворы различных растворенных веществ, например растворы разных солей в одном и том же растворителе — воде, а одно и то же растворенное вещество может давать растворы в различных растворителях, например растворы бромида натрия в воде и этаноле как растворителях.

В отличие от гомогенных смесей растворов, гетерогенные системы (суспензии, эмульсии и др.) к растворам не относятся, а представляют собой дисперсные системы. Растворы отличаются от дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы, т. е. частиц растворенного вещества; имеется иряд других отличий (табл.5.1).

В широком смысле под растворами понимаются гомогенные смеси в любом агрегатном состоянии. В химической практике более важны жидкие гомогенные смеси, приготовленные на основе жидкого растворителя. Именно жидкие смеси в химии обычно называют просто растворами. В качестве же дисперсной фазы для получения жидких растворов могут быть использованы вещества, находящиеся в любом состоянии (твердом, жидком или газообразном).

Примеры. Водный раствор диоксида углерода, водный раствор жидкого этанола ; водный раствор твердого гидроксида натрия .

Таблица5. 1.

Некоторые характеристики растворов и суспензий

Истинный раствор Коллоидный раствор Суспензия
Молекулярно-дисперсная система Размер частиц м Частицы нельзя обнаружить оптическими методами Коллоидно-дисперсная система Размер частиц Частицы можно обнаружить с помощью ультрамикроскопа Грубодисперсная система Размер частиц м Частицы можно обнаружить визуально или с помощью микроскопа Частицы задерживаются бумажным фильтром
  Частицы проходят через бумажный фильтр

Важно то, что после смешивания жидкого растворителя ирастворенного вещества в любом агрегатном состоянии образующаяся гомогенная смесь (раствор) остается жидкой.
Наиболее распространенным и широко применяемым в химической практике растворителем является вода. Кроме нее, но в значительно меньших масштабах, в неорганической химии используются жидкий аммиак и жидкий диоксид серы. В органической химии в качестве растворителей применяются этанол, ацетон, тетрахлорид углерода. трихлорэтилен, сероуглерод. бензол и др.

Растворы имеют чрезвычайно большое практическое значение; в лабораторных и в промышленных условиях большинство химических реакций проводят в растворах. Кроме того, именно в растворах протекают химические реакции, лежащие в основе обмена веществ в живых организмах.

Растворы делятся на истинные и коллоидные растворы; различия между ними приведены выше (см. табл. 1). В истинных растворах (часто называемых просто растворами) частицы растворенных веществ невидимы ни визуально, ни с помощью микроскопа. Частицы относительно свободно передвигаются в среде растворителя: в этом отношении они ведут себя подобно молекулам газа.

В качестве растворенных веществ в истинных растворах могут содержаться неэлектролиты в виде молекул и электролиты о виде ионов.

Пример. Глюкоза — неэлектролит в водном растворе и находятся врастворе в видемолекул; хлорид кальция —электролит в водном растворе и содержится в растворе в виде ионов и .

Вещества сочень большими поразмерам и очень сложными по составу молекулами (макромолекулами) способны образовывать отдельные фазы и поэтому давать коллоидные растворы (дисперсные системы). В коллоидных растворах дисперсная фаза обычно находится в виде частиц, имеющих диаметр от до м и содержащих от тысяч до миллиарда атомов.

Растворимостью называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества при данных условиях служит содержание в насыщенном растворе. Потому численно растворимость может быть выражена теми же способами, что и состав, например, процентным отношением массы растворенного вещества к массе насыщенного раствора или количеством растворенного вещества, содержащимся в 1 литре насыщенного раствора. Часто растворимость выражают также числом единиц массы безводного вещества, насыщающего при данных условиях 100 единиц массы раствора. Иногда выраженную этим способом растворимость называют коэффициентом растворимости. Если в 100 г воды растворяется более 100 г вещества, то такое вещество принято называть хорошо растворимым. А если растворяется менее 1 г вещества – малорастворимым. И, наконец, практически нерастворимым, если в раствор переходит менее 0, 01 г вещества.

 

Принципы, позволяющие предсказать растворимость веществ, пока неизвестны. Однако обычно вещества, состоящие из полярных молекул, и вещества с ионным типом связи лучше растворяются в полярных растворителях (вода, спирты, жидкий аммиак). И наоборот.

Растворение большинства твёрдых тел сопровождается поглощением теплоты. Это объясняется затратой значительного количества энергии на разрушение кристаллической решётки твёрдого тела, что обычно не полностью компенсируется энергией, выделяющейся при образовании гидратов (сольватов). Прилагая принцип Ле Шателье к равновесию между веществом в кристаллическом состоянии и его насыщенным раствором

 

Кристалл + Растворитель Насыщенный раствор Q,

приходим к выводу, что в тех случаях, когда вещество растворяется с поглощением энергии, повышение температуры должно приводить к увеличению его растворимости. Если же, однако, энергия гидратации (сольватации) достаточно велика, чтобы образование раствора сопровождалось выделением энергии, растворимость с ростом температуры понижается. Это происходит, например, при растворении в воде щелочей, многих солей лития, магния, алюминия.

 

В таблице 5.2. приведены наиболее часто употребляемые в химии способы выражения содержания растворенного вещества в растворе:

Таблица 5.2.

Металлы металлы металлы

K+ Na+ Mg2+ Al3+ H+ Zn2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Ag+

Трудно разряжаемые ---------------------------------------------® легко разряжаемые

Продукты электролиза в водном растворе:

только Н2 металл и Н2 только металл

Для распространенных анионов имеется следующий ряд разряжаемости на аноде:

кислородосодержащие

кислотные остатки OH- Cl- Br- I-

(SO42- NO3- и т.п.)

Трудно разряжаемые ---------------------------------------------® легко разряжаемые

С помощью этих рядов легко определить, какими будут продукты электролиза для водных растворов различных электролитов.

 

Напряжение разложение электролита ∆ Е - минимальное напряжение между электродами, при котором начинает протекать электролиз.

Как минимум: ∆ Е=Еа – Ек,

где Еа и Ек - при стандатных условиях равны потенциалам разрядки анионов и катионов соответствующих окислительно – восстановительных пар.

 

Законы электролиза:

1) количество выделившегося при электролизе вещества, пропорционально количеству пропущенного электричества и атомной массе с учетом валентности;

2) равные количества электричества выделяют на электродах эквивалентные массы веществ

Все расчеты, основанные на законах электролиза, проводятся по уравнению:

 

 

q=I*t - количество электричества

Meq=M/n – эквивалентная масса

 

где: M – молярная масса, г/моль

I – сила тока, А

t – время, с

F – постоянная Фарадея, 96485, 35 Кл·моль− 1

n – число электронов, участвующих в процессе

 

 

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Большинство веществ окружающего нас мира существует в виде дисперсных систем: почвы, ткани живых организмов, пищевые продукты и др. Свойства вещества в раздробленном, или дисперсном, состоянии отличаются от свойств того же вещества в недисперсном состоянии. Под дисперсным состоянием понимают состояние системы, в котором одно вещество (дисперсная фаза) распределено в другом (дисперсионная среда или фаза).

Важнейшая особенность дисперсного состояния вещества состоит в том, что энергия системы главным образом сосредоточена на поверхности раздела фаз. Диспергирование (измельчение) вещества приводит к возникновению избытка свободной энергии поверхностных слоев, т. е. тонких слоев вещества на границе соприкосновения тел (сред, фаз). Особые свойства поверхностных слоев отражаются в п ов е рхностных явл е ниях. Раздел химии, в котором изучаются дисперсные системы и поверхностные явления называется коллоидной химией.

В коллоидной химии изучаются такие явления, как адгезия, адсорбция, смачивание, коагуляция, электрофорез. Разрабатываются технологии строительных материалов, бурения горных пород, зол-гель технологии. Коллоидная химия играет фундаментальную роль в нанотехнологии.

8.1. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

Дисперсные системы – это системы, в которых мелкие частицы вещества, или дисперсная фаза, распределены в однородной среде (жидкость, газ, кристалл), или дисперсионной фазе ( дисперсионной среде ) (рис.8.1).

Рис.1. Дисперсная система

Существует несколько различных классификаций дисперсных систем: 1) по размеру частиц, 2) по фазовому состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, 3) по характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы с веществом дисперсионной среды, 4) по термодинамической и кинетической устойчивости дисперсных систем и т.п.

1) Размер частиц дисперсной фазы характеризуется дисперсностью.Cтепень раздробленности вещества дисперсной фазы называется степенью дисперсности D : .

D = 1/a см-1…………........................................(1),

где a – размер дисперсных частиц. Под a понимается либо диаметр сферических или волокнистых частиц, либо длина ребра кубических частиц, либо толщине пленок.

Степень дисперсности численно равна числу частиц, которые можно плотно уложить в ряд на протяжении одного сантиметра.

Чем больше степень дисперсности, тем меньше размер частиц.

В зависимости от дисперсности дисперсные системы можно разделить на высокодисперсные, или собственно коллоидные, и низкодисперсные (грубодисперсные).

Высокодисперсные системы в зависимости от размера частиц подразделяют на ультрамикро- и микрогетерогенные системы

 

Таблица 8.1.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты - это биополимеры, макромолекулы которых состоят из многократно повторяющихся звеньев - нуклеотидов. Поэтому их называют также полинуклеотидами.

В состав нуклеотида - структурного звена нуклеиновых кислот - входят 3 составные части: 1 -азотистое основание - пиримидиновое или пуриновое
2 - моносахарид - рибоза или 2-дезоксирибоза; 3 - остаток фосфорной кислоты.

В зависимости от того, какой моносахарид содержится в структурном звене полинуклеотида - рибоза или 2-дезоксирибоза, различают

  • рибонуклеиновые кислоты (РНК) и
  • дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).

КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Химия»

 

 

Направление подготовки: 150100.62 «Материаловедение и технологии материалов», 160700.62 «Двигатели летательных аппаратов»,

Автоматизация технологических процессов и производств», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника»

 

Профиль подготовки: « Материаловедение и технология новых материалов», « Технология производства авиационных ГТД», « Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)», «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная, очно- заочная

 

Москва 2013


Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………….....….3

1. Классы и номенклатура химических неорганических соединений………………………………………………………………………….3

2. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА АТОМОВ И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ………………………………………………………………………………...….9

3. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ..………………..…...18

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ…………………………….……19

4.1. ИОННЫЕ РЕАКЦИИ………………………………………...………………...20

4.2. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.(ОВР)

4.2.1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ……………………….…....…....23

4.2.2. ВАЖНЕЙШИЕ ОКИСЛИТЕЛИ…………………………………….………....24

4.2.3. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ ДВОЙСТВЕННОСТЬ….....25

4.2.4. СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОВР…………………….……………….….26

5.РАСТВОРЫ……………………………………………………………………………..26

6. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА….……….30

6.1. ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТАЛЬПИЯ………………….30 6.2. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ЭНТРОПИЯ…………………….32

6.3.. ЭНЕРГИЯ ГИББСА. НАПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА………………………...33

7. ЭЛЕКТРОХИМИЯ………………………………………………………………….....34

7.1. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ……………………………..………….….34

7.2. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТ (ГЭ)…………………………………………….…36

7.3. ЭЛЕКТРОЛИЗ. РАЗЛИЧИЕ ГЭ И ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА…………………………..…37

7.4. ЭЛЕКТРОЛИЗ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ……………………………………..39

8. КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ………………………………………………………………40

8.1. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ……………….……………..……………………40

8.2. ЛИОФИЛЬНЫЕ И ЛИОФОБНЫЕ СИСТЕМЫ……………………………..42

8.3. СУСПЕНЗИИ, ЗОЛИ. ГЕЛИ…………………………………………………..46

8.4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ……………………...47

9. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ………………………………………..


ВВЕДЕНИЕ

Химия - наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также законах, которым эти превращения подчиняются

Предмет химии:


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-11; Просмотров: 855; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.171 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь