- •Ю.А. Багдасарова р.С. Багдасаров
- •Введение
- •1. Общая характеристика коррозионных процессов
- •1.1. Классификация коррозионных процессов
- •Основные типы электрохимической неоднородности корродирующей поверхности
- •Характеристика некоторых бактерий – стимуляторов коррозии металлов
- •1.2. Металлы и электролиты
- •1.3. Показатели коррозии. Способы выражения скорости коррозии
- •Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов
- •Скорость коррозии стали в двухфазной среде 0,5 н. Раствор NaCl -углеводород
- •2. Взаимодействие между частицами веществ*
- •2.1. Виды взаимодействий
- •2.2. Водородная связь
- •2.3. Физическое состояние веществ. Химические системы
- •2.4. Газообразное состояние вещества
- •2.5. Жидкое состояние вещества
- •2.6. Твердые вещества
- •2.7. Понятие о зонной теории кристаллов
- •2.8. Дефекты в кристаллах. Кристаллы переменного состава
- •3. Общие закономерности химических процессов
- •3.1. Энергетика химических процессов
- •3.2. Термохимические расчеты
- •3.3. Энтропия при химических реакциях
- •3.4. Направленность химических реакций
- •3.5. Химическое равновесие в гомогенных системах
- •3.6. Химическое равновесие в гетерогенных системах
- •3.7. Фазовые равновесия
- •3.8. Адсорбционное равновесие
- •3.9. Химическая кинетика
- •3.9.1. Скорость химических реакций
- •3.9.2. Влияние температуры на скорость реакции
- •3.9.3. Механизмы химических реакций
- •3.10. Растворы. Дисперсные системы
- •3.10.1. Общие свойства растворов
- •3.10.2. Распределение вещества между несмешивающимися
- •3.10.3. Химические равновесия в растворах
- •3.10.4. Теории кислот и оснований
- •3.10.5. Водные растворы электролитов
- •3.10.6. Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель
- •3.10.7. Равновесия в растворах электролитов
- •3.10.8. Гидролиз солей
- •3.10.9. Дисперсные системы. Коллоидные растворы
- •4. Окислительно-восстановительные
- •4.1. Окислительно-восстановительные процессы
- •4.2. Электрохимические процессы
- •4.3. Потенциалы механических и газовых электродов
- •4.4. Потенциалы окислительно-восстановительных (редокси-)
- •4.5. Кинетика электродных процессов. Поляризация
- •5.1. Химическая коррозия
- •5.2. Электрохимическая коррозия*
- •5.2.1. Механизм электрохимической коррозии
- •5.2.2. Термодинамика и скорость электрохимической коррозии
- •5.2.3. Коррозия с водородной и кислородной деполяризацией
- •5.2.4. Влияние внешних факторов на скорость коррозии
- •5.2.5. Влияние внутренних факторов на скорость коррозии
- •5.2.6. Атмосферная коррозия
- •5.2.7. Подземная коррозия
- •5.2.8. Электрокоррозия
- •5.3.1. Микроорганизмы
- •5.3.2. Микробиологическая коррозия
- •6.1. Характеристика коррозионной агрессивности сред при
- •Скорость коррозии стали марки д и сплава д16т в обводненной нефти
- •6.2. Характеристика коррозионной агрессивности природного газа
- •6.3. Характеристика коррозионной агрессивности сред при сборе и
- •7. Защита от коррозии
- •7.1. Ингибиторы коррозии
- •7.1.1. Механизм защитного действия ингибиторов
- •7.2. Защитные и изоляционные покрытия
- •Типы коррозии
- •Оглавление
3. Общие закономерности химических процессов
3.1. Энергетика химических процессов
При протекании химических реакций изменяется энергетическое состояние системы, в которой идет эта реакция. Состояние системы характеризуется термодинамическими параметрами: давлением р, температурой Т, концентрацией с и др. В термодинамике свойства системы рассматриваются при ее равновесном состоянии. Термодинамическое состояние системы называют равновесным в том случае, когда термодинамические параметры одинаковы во всех точках системы и не изменяются самопроизвольно (без затраты работы) во времени. Термодинамика изучает переходы системы из одного состояния в другое при равновесии с окружающей средой. При этом могут изменяться все параметры системы либо некоторые параметры остаются без изменения. Если процесс перехода системы происходит при постоянстве некоторых ее параметров, то они называются изобарическими – (р = const); изохорическими – (V = const); изотермическими – (Т = const); изобарно-изотермическими (р = const, Т = const).
Термодинамика изучает возможность или невозможность самопроизвольного перехода системы из одного состояния в другое и энергетические эффекты переходов. Термодинамические свойства системы можно выразить с помощью нескольких функций состояния системы, называемых характеристическими функциями: внутренней энергии U, энтальпии Н, энтропии S, энергии Гиббса G и энергии Гельмгольца. К особенностям характеристических функций относятся их независимость от способа (пути) достижения данного состояния системы, а также зависимость их от величин количества или массы вещества.
При проведении химической реакции изменяется внутренняя энергия системы U. Внутренняя энергия включает в себя все виды энергии системы (энергию движения молекул, атомов, ядер и других частиц и др.), кроме кинетической энергии движения системы и потенциальной энергии ее положения. Внутренняя энергия зависит от состояния системы, но ее нельзя измерить. Она представляет собой способность системы к совершению работы или передаче тепла. Однако можно определить ее изменение при переходе из одного состояния в другое U =U2-U1, где U2 и U1 - соответственно внутренняя энергия системы в конечном и начальном состояниях.
Количественное соотношение между изменением внутренней энергии, теплотой и работой устанавливает первый закон термодинамики:
Q = U + W. (3.1)
Работу W можно разделить на два слагаемых: работу расширения рV (р = const) и другие виды работ W1:
W = W1 + рV ,
где р – внешнее давление;
V – изменение объема, V =V2 – V1;
V2 – объем продуктов реакции;
V1 – объем исходных веществ.
Если на систему не действуют никакие другие силы, кроме постоянного давления, то W1 = 0. В этом случае уравнение (3.1) запишется как
Qр = U+ рV.
Подставив U =U2-U1, получим
Qр = (U2- рV2) - (U1- рV1). (3.2)
Характеристическая функция U - рV = Н называется энтальпией системы.
Подставив значение U в (3.2) , получим
Qр = H2 – H1 = H. (3.3)
Как видно из уравнения (3.3), в случае изобарического процесса (р = const) теплота, подведенная к системе, равна изменению энтальпии системы.
Если в результате реакции теплота выделяется (H < 0), то реакция называется экзотермической. Реакция, протекающая с поглощением теплоты (H > 0), называется эндотермической.
Тепловой эффект образования I моль вещества из простых веществ, устойчивых при 298 К и давлении 100 кПа, называют энтальпией (теплотой) образования вещества В - HfB. Тепловые эффекты реакций образования веществ в стандартных условиях называют стандартными энтальпиями образования HfB.