5.5. Контрольные упражнения

Запишите кинетические уравнения следующих реакций:

2 CO _(г.) + O_{2 ( г.)} → 2 СО_{2 ( г. )} ;

Fe₂O_{3 ( тв.)} + 3 СО_{( г. )} → 2 Fe_{( тв.)} + 3 СО_{2 ( г.)}.

Как изменится скорость реакции, протекающей по уравнению

Са(ОН)_{2 ( р-р )} + СО_{2 ( г. )} → СаСО_{3 ( тв.)} + Н₂О_{( ж.)},

если : а) концентрацию Са(ОН)₂ увеличить в три раза;

б) давление увеличить в два раза? Ответ подтвердите расчетами.

Как изменится скорость реакции при увеличении температуры на 30 ^оС и снижении на 20 °С, если температурный коэффициент реакции равен 2?

Литература: [4 – тема 18]; [5 – гл. 5, § 5.5]; [7 – раздел 2, гл. 7, §§ 7.1 – 7.5].

Работа 6. Диссипативные силикатные системы как пример процесса самоорганизации веществ

6.1. Цель работы

• Изучить колебательную реакцию Белоусова – Жаботинского (химические часы) как пример самоорганизующейся неравновесной системы.

• Познакомиться с составом, строением и образованием неорганических вяжущих веществ.

• Изучить процессы структурообразования воздушных и гидравлических вяжущих.

• Понять суть самоорганизации неравновесных систем неживой природы на примере неорганических вяжущих веществ.

6.2. Общие теоретические сведения

Научному мировоззрению начиная с XIX века была присуща идея развития. Базой этой идеи были представления термодинамики и самоорганизации. Самоорганизацией называют природные скачкообразные процессы, переводящие открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния, в новое устойчивое состояние с более высоким уровнем сложности и упорядоченности по сравнению с исходным. Критическое состояние – это состояние крайней неустойчивости, т.е. максимальной удаленности от равновесия, достигаемое системой в ходе предшествующего периода плавного эволюционного развития.

Тенденция к самоорганизации присуща в равной мере как живой, так и неживой природе, нужны лишь подходящие условия для ее проявления. Все разномасштабные самоорганизующиеся системы имеют общие характеристики, они обязаны удовлетворять следующим требованиям:

1) открытость – обязательный обмен энергией и веществом с окружающей средой; 2) существенная неравновесность, которая достигается при определенных состояниях системы и значениях параметров, переводящих ее в критическое состояние (неустойчивое состояние – точка бифуркации); 3) выход из критического состояния скачком, переводящим систему в качественно новое, более упорядоченное и устойчивое состояние; 4) диссипативность приводящая к расходованию энергии в системе. Такие системы были названы диссипативными. Этими системами можно управлять, изменяя действующие на них внешние и внутренние факторы.

Природу вещества можно представить как цепочку нарастающих по сложности элементов, например:

протоны + электроны → атомы → молекулы →конденсационные структуры (кристаллы, полимеры) → …

Типичными самоорганизующимися диссипативными системами являются вяжущие вещества, которые постоянно видоизменяются, развиваются, переходя из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией (поликонденсируются, перекристаллизовываются, разлагаются, корродируют, образуют новые, разноупорядоченные и взаимодействующие между собой фазы). Неорганические вяжущие – мелкодисперсные (порошкообразные) вещества, которые при контакте с водой (затворении) образуют пластичную массу, переходящую со временем в камневидное тело (твердение). Они служат основой важнейших строительных материалов и композиций.

Повторите разделы: «Основные классы неорганических соединений», «Растворы», «Закономерности химических процессов» (кинетика, равновесие, термодинамика).