- •Лекция 11.
- •Часть 1. Гальванические элементы
- •Условная схема гальванического элемента
- •Аккумуляторы
- •Часть 2. Коррозия металлов. Способы защиты металлов от коррозии
- •Механизм электрохимической коррозии
- •Электрохимическая коррозия с водородной деполяризацией
- •Электрохимическая коррозия в кислородной деполяризацией
- •Способы защиты металлов от коррозии
- •4Электрохимическая защита.
- •Контрольная работа №11 (3 балла)
- •Лекция 13. Качественный анализ.
- •Типы реакций, применяемые в аналитической химии
- •Качественный анализ
- •Условия проведения реакций
- •Определение и регулирование рН в ходе анализа
- •Способы выполнения реакций
- •Реакции “сухим” способом
- •Реакции “мокрым” способом
- •Микрокристаллоскопический метод анализа
- •Методы определения качественного состава раствора
- •Дробный метод анализа.
- •Систематический метод анализа
- •Аналитические классификации ионов
- •Фильтрование
- •Центрифугирование
- •Осаждение ( седиментация)
- •Маскирование
- •5. Хроматографическое разделение
- •Экстракция
- •Электрохимические методы разделения
- •Флотация
- •Разделение и обнаружение газов
- •Реакции обнаружения анионов
- •Качественный анализ минерала (этот материал дополнительный, приведен для ознакомления)
- •Прямые методы анализа
- •Непрямые методы анализа
- •Аппаратура, химическая посуда, материалы
- •Подготовка образца к анализу
- •Выбор растворителя
- •Растворение в воде
- •Кислотное растворение
- •Растворение в разбавленной hCl
- •Растворение в концентрированной hCl
- •Растворение в азотной кислоте и смеси кислот
- •Бескислотное растворение
- •Контроьные задания
- •Задание №1,6,11,16
- •Задание №2,7,12,17
- •Задание №3,8,13,18
- •Задание №4,9,14,19
- •Задание №5,10,15,20
- •Лекция 14.Комплексные соединения
- •1.Понятие о комплексном соединении
- •2.Структура комплексных соединений
- •3.Номенклатура комплексных соединений
- •4.Классификация комплексных соединений
- •4.1.Комплексные соединения, содержащие
- •4.2.Комплексные соединения, содержащие ионные лиганды
- •4.3. Циклические комплексные соединения
- •4.4. Многоядерные комплексные соединения
- •5.Изомерия комплексных соединений
- •6.Равновесия в растворах комплексных соединений
- •7.Квантово-механические методы трактовки химической связи в комплексных соединениях
- •7.1. Метод валентных связей
- •7.2. Теория кристаллического поля
- •9. Применение комплексных соединений
- •Лекция 10. Окислительно-восстановительные реакции (овр)
- •Правила для определения степени окисления атомов:
- •Определение степени окисления атомов в сложных соединениях и ионах
- •Основные окислители и восстановители
- •Метод электронного баланса
- •2. Метод полуреакций или ионно-электронный метод
- •Типы окислительно-восстановительных реакций
- •Направление окислительно-восстановительных реакций Электродные потенциалы
- •Сущность возникновения электродного потенциала
- •Ряд стандартных электродных потенциалов
- •Информация, заложенная в ряду стандартных электродных потенциалов:
- •Стандартные электродные потенциалы металлов
- •Определение направления протекания овр
- •Лекция № 8 Общие свойства растворов.
- •Основные способы выражения концентрации растворов:
- •Понижение давления насыщенного пара
- •Примеры решения задач
- •Повышение температуры кипения растворов
- •Примеры решения задач
- •Понижение температуры замерзания растворов
- •Осмотическое давление раствора
- •Лекция 9 Растворы электролитов
- •Механизм электролитической диссоциации
- •1. Диссоциация веществ с ионной связью
- •2. Диссоциация соединения с полярной ковалентной связью (полярные молекулы)
- •Количественный критерий процесса диссоциации
- •Слабые электролиты
- •Сильные электролиты
- •Взаимосвязь между кд и . Закон разбавления Оствальда
- •Диссоциация воды. Водородный показатель
- •Свойства кислот, оснований и солей в свете теории электролитической диссоциации
- •Реакции ионного обмена (рио)
- •Условия необратимого протекания реакций ионного обмена (рио)
- •Гидролиз солей
- •Произведение растворимости.
- •Лекция № 7 химическая кинетика и химическое равновесие
- •Факторы, влияющие на скорость реакции
- •Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
- •Особенности закона действия масс
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •Ограниченность правила Вант-Гоффа:
- •Катализаторы
- •Химическое равновесие
- •Механизмы химических реакций
- •Лекция 12. Электролиз
- •Электролиз водных растворов солей
- •Особенности катодных процессов в водных растворах
- •Примеры решения задач
- •Электролиз расплавов электролитов
- •Законы Фарадея
- •Практическое применение электролиза
- •Электрохимический ряд напряжений металлов
- •Стандартные электродные потенциалы металлов
- •Перенапряжение
- •Стандартные электродные потенциалы окислительно-восстановительных систем
- •Окислительно-восстановительные потенциалы некоторых систем (инертный электрод – платина)
- •Контрольная работа №12
- •Лекция № 6 основные положения химической термодинамики и основы термохимии
- •Термодинамическая система
- •Процессы
- •Первое начало термодинамики ( I н т/д )
- •Правила знаков в термодинамике
- •Основы термохимии (т/х) Закон Гесса. Термохимические расчеты
- •Второе начало термодинамики (II н т/д)
- •Свободная энергия Гиббса. Критерий направленности процесса в неизолированных системах
- •Одно из основных уравнений химической термодинамики
- •Термодинамические расчеты
- •Третье начало термодинамики
- •Приложение Примеры решения задач
Механизмы химических реакций
Необходимым условием, того чтобы между частицами (молекулами, ионами) исходных веществ произошло химическое взаимодействие, является их столкновение друг с другом (соударение). При этом для осуществления химической реакции молекулы должны быть
- активными, т.е. обладать повышенной энергией;
- соответствовать друг другу по реакционной способности;
-быть ориентированным в пространстве таким образом, чтобы реакционные центры пришли в соприкосновение, и было достигнуто максимальное перекрывание.
Закон действия масс справедлив только для наиболее простых по своему механизму взаимодействий, протекающих в газах и разбавленных растворах. Часто уравнение реакции не отражает его механизма. Как было сказано ранее, столкновение более 3-х частиц маловероятно, поэтому сложные реакции являются совокупностью параллельно или последовательно протекающих процессов. Закон действия масс справедлив для каждой отдельной стадии реакции (элементарного акта), но не для всего взаимодействия в целом. Та стадия процесса, скорость которой минимальна, лимитирует скорость реакции в целом.
Реакции в химической кинетике классифицируют как по молекулярности реакции, так и по порядку реакции. Молекулярность реакции определяется числом молекул, одновременным взаимодействием которых осуществляется акт химического превращения. По этому признаку реакции разделяются на одномолекулярные, двухмолекулярные и трехмолекулярные. Одновременное столкновение трех молекул является очень маловероятным, и трехмолекулярные реакции встречаются крайне редко. Реакции более высокой молекулярности практически неизвестны. Примером одномолекулярной реакции может быть термическая диссоциация иода: I2 → 2I•;
Двухмолекулярной – разложение йодистого водорода:
2HI → H2 + I2
Трехмолекулярной – взаимодействие оксида азота с водородом:
2 NO + H2 = N2O + H2O
Порядок реакции определяется зависимостью скорости реакции от концентрации каждого из исходных веществ в условиях постоянства температуры и может быть установлен экспериментально.
Гетерогенные реакции имеют большое значение в технике. Достаточно вспомнить, что к ним принадлежат, например, горение твердого топлива и коррозия металлов и сплавов. Рассматривая гетерогенные реакции нетрудно заметить, что они тесно связаны с процессами переноса вещества. При этом в ходе гетерогенной реакции можно выделить по меньшей мере три стадии:
Подвод реагирующего вещества к поверхности.
Химическая реакция на поверхности.
Отвод продуктов реакции от поверхности.
При установившемся режиме реакции все три стадии ее протекают с равными скоростями. При этом во многих случаях энергия активации невелика, и вторая стадия (собственно химическая реакция) могла бы протекать очень быстро, если бы подвод реагирующего вещества к поверхности и отвод продукта от нее тоже проходили бы достаточно быстро. Следовательно, скорость таких реакций определяется скоростью переноса вещества. Можно ожидать, что при усилении конвекции скорость их будет возрастать. Опыт подтверждает это предположение. Так реакция горения угля С + О2 = СО2 , химическая стадия которой, требует небольшой энергии активации, протекает тем быстрее, чем интенсивнее подается к углю кислород или воздух υ =k[O2]
Цепные реакции: В сложных реакциях каждый элементарный акт взаимодействия – каждое столкновение между активными молекулами реагирующих веществ – протекает независимо от результатов предшествующих элементарных актов. Образование больших количеств продукта реакции является результатом большого количества этих независимых друг от друга актов. Существует, однако, обширная группа реакций, протекающих более сложно. Это цепные реакции. В этих реакциях возможность протекания каждого элементарного акта сопряжена с успешным исходом предыдущего акта и, в свою очередь обуславливает возможность последующего. Цепные реакции протекают с участием активных центров – атомов, ионов или радикалов (осколков молекул), обладающих неспаренными электронами и проявляющих, вследствие этого, очень высокую реакционную активность. Простым примером цепной реакции может служить реакция синтеза хлороводорода: H2 + Cl2 = 2HCl. Эта реакция вызывается действием света. Поглощение кванта лучистой энергии hν молекулой хлора приводит к ее возбуждению, к появлению энергичных колебаний атомов. Если энергия колебаний превышает энергию связи между атомами, то молекула распадается. Этот процесс фотохимической диссоциации можно выразить уравнением:
Cl2 + hν = 2Сl· Образующиеся атомы хлора легко реагируют с
Cl· + H2 = HCl + H· молекулами водорода. Эта последовательность H· Cl2 = HCl + Cl· процессов продолжается дальше.
В рассматриваемом случае число звеньев может достигать 100000. Иначе говоря, один поглощенный квант света приводит до ста тысяч молекул HCl. Заканчивается цепь при столкновении двух радикалов или столкновением радикала со стенкой сосуда. Таков механизм цепной неразветвленной реакции. Существуют разветвленные цепные реакции, в которых взаимодействие свободного радикала с молекулой исходного вещества приводит к образованию не одного, а двух или большего числа новых активных центров. Автором теории разветвленных цепных реакций был советский академик Н.Н.Семенов - лауреат Нобелевской премии. По цепному механизму протекают также такие важные химические реакции, как горение, взрывы, процессы окисления углеводородов и реакции полимеризации. По цепному механизму также проходят и ядерные реакции, протекающие в ядерных реакторах. Здесь роль активной частицы играет нейтрон, проникновение которого в ядро атома может приводить к его распаду.