шпаргалка

Физическая химия

[ Назад ]



Физическая химия – это наука, изучающая физические закономерности химических процессов. Предметом изучения физической химии являются св-во и структура в-в, физический механизм взаимодействия их атомов и молекул и условий протекания химических реакций. Задача физической химии состоит в предвидении хода хим. реакций и результате его в различных условиях на основании знаний о строении и св-вах веществ, участвующих в процессе. Основные разделы: 1)Строение вещества. Рассматривается строение атомов и молекул. 2)Химическая термодинамика. Изучается условие равновесия хим. реакции 3) Хим-ая кинетика и катализ. Скорость и молекулярный механизм хим-их р-ий.4)Растворы. Рассматриваются свойства растворов, их зависимость от концентрации и природы раств. в-в и р-ля. 4)Электрохимия. Она изучает электропроводность растворов, хим. процессы на электродах и работу источников тока.5)Химическая кинетика и катализ. Скорость и молекулярный механизм химических реакций. 6)Физическая химия поверхностных явлений и систем.







Физический смысл отношений Аррениуса



При бесконечном разбавлении р-ра у сильных электролитов межионное взаимодействие становится незначительными и скорость движения ионов достигает максимума. У слабых электролитов при бесконечном разбавлении происходит диссоциация всех молекул и становится максимальным число ионов в р-ре.



λv=K*ά



Здесь ά - степень диссоциации слабого электролита в данном р-ре, ά∞ - предельная эквивалентная электропроводность. К – коэф-т пропорциональности. Он равен придельному значению эквивалентной электропроводности данного электролита – К = λ∞ , потому что при бесконечном разведении λv= λ∞ и ά=1 => λv= ά* λ∞



Это выражение наз-ся отношением Аррениуса. Для слабых электролитов оно показывает истинное значение степени диссоциации электролита в р-ре. А для сильных электролитов она наз-ся коэф электропроводности.



F= λv/ λ∞



Коэф. электропроводности показывает кажущиеся значения степени диссоциации сильного электролита в р-ре.







Хингидронный электрод



Хингидронный электрон – окислительно-восстановительный электрод, на котором возникают pedox – потенциалы. Эта платиновая проволока, опущенная в насыщенный водный раствор хингидрона. В результате хингидрон распадается на хинон и гидрон. Ион гидрохинона может отщеплять два электрона и превращаться в хинон. Ион гидрохинона может отщеплять два электрона и превращаться в хинон. В обратной реакции хинон присоединяет электроны и превращается в ион гидрохинона.



C6H4O2-2 – 2ē ↔ C6H4O2







Хроматография



Метод хроматографии состоит в следующем. Мелко раздробленный или пористый адсорбент помещают в хроматографическую колонку в виде столбика. Через колонку пропускают р-р или газообразную смесь в-тв подлежащих разделению. В-ва конкурируют друг с другом на адсорбенте. В верхней части колонки адсорбируется в-во наиболее сильно связываемое адсорбентом, ниже – в-во менее сильно связываемое. Извлечение адсорбированных в-тв с колонки осуществляет двумя путями – элюцией и вытеснением. Для этого через колонку пропускают тот же или чаще всего другой газ или р-р. Элюция или вымывание идет, когда газ или р-р, пропускаемый через адсорбент в колонке, сами по себе взаимодействуют с ним слабее разделяемых в-тв. В-ва многократно дессорбируются и вновь связываются с адсорбентом, переносятся газом или жидкостью и разделяются. В начале вымываются соединения с малым средством к адсорбентам, а затем с большим сродством. При хроматографии же способов вытеснения адсорбируют в-ва в неактивном газе или р-ре. Извлекают же их с адсорбента другим газом или р-ом. Новая подвижная фаза вытесняет в-ва с адсорбента по отдельности, в начале слабосвязанные, потом более прочно связанные. Наилучшие способы разделения достигаются способом элюции. Элюция - это смена граничащей с адсорбентом фазы.







Виды хроматографии



Хроматография может осуществляется за счет растворения в-тв в жидком адсорбенте. Разделение происходит за счет разной растворимости в-тв в слое и подвижной жидкости и в подвижном слое другой жидкости или газа. По агрегатному состоянию граничащей с адсорбентом подвижной фазой различают жидкостную и газовую хроматографию. В первом методе для разделения в-тв через адсорбент пропускают жидкость. А во втором – газы или пары подходящего растворителя. По техническому исполнению жидкостную хроматографию разделяют на колоночную, тонкослойную, бумажную, восходящую, нисходящую.







Этапы развития химии



1 этап – 1751 год Ломоносов – закономерности, состовляющие классическую основу физической химии.



2 этап – 19 век – адсорбция, катализ, изучалась электропроводность р-ов и электролиз, сформулированы 2 закона термодинамики. Бутлеров – теория хим-го строения, Менделеев – периодический закон. Оствальд – закон разбавления, Вант – Гофф, Аррениус и Нернст.



3 этап – 20 век – теоретическая основа всей химии. Технологические процессы, хим. пром, металлург, сельское хозяйство, медицина. Врачу необходимо: 1) Понимание процессов жизнидеятельности и механизмы действия лекарств. 2) Физико химические методы анализа, различные инструменты и аппаратура.











Электротермодинамический потенциал



Во всех случаях в следствии накопления на поверхности ионов между поверхностью и окружающей дисперсной средой возникает разность потенциалов – электротермодинамический потенциал. Он выражает максимальный расход свободной поверхностной энергии на образование заряда на поверхности или путем диссоциации, либо в следствии адсорбции ионов. Имеет величину 1 В. Он не зависит от природы присутствующих в р-ре электролитов, а характеризует только природу поверхностных частиц. Ядро частицы движется вместе с адсорбционным слоем в виде гранулы между адсорбционным слоем и окружающей средой на поверхности скольжения возникают электрокинетический потенциал. Этот потенциал меньше электролит данного, данного т/к потенциал определяющий ионы в адсорбционном слое частично нейтрализуются противоионами. Электрокинетический потенциал зависит от концентрации и яв-ся количественной мерой оллигативной стойкости частиц.







Электропроводность



Электропроводностью наз-ся способность в-ва проводить электрический ток.



L= χ*S/l



L – эл проводность χ – удельное электропроводность. l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения. Удельная электропроводность физически можно представить как электропроводность 1 см3 р-ра данной концентрации, т е раствора находящегося между электродами площадью 1 см2 при расстоянии между ними 1 см







Электродный потенциал



Электродный потенциал возникает на границе проводников первого и второго рода. При погружении хим-и активного металла в воду катионы под влиянием притяжения полярных молекул воды отрываются от кристаллической решетки и переходят в р-р. В металле создается избыток электродов и он заряжается отрицательно. Прилегающий р-р заряжается положительно вследствии избытка катионов. И когда достигается динамическое равновесие обеих процессов и на границе металл – р-р создается двойной электрический слой. Разность потенциалов наз-ся электродным потенциалом. Ур-ие электродного потенциала E=E0 + RT/nF *lna. Здесь Е-равновестный электродный потенциал в вольтах, R- универсальная газовая постоянная – 8,314 Дж/моль*градд; Т - абсолютная температура; F- заряд 1 г – ионов – число Фарадея (96487 кулонов); n – число электронов, освобожденных атомом металла при его превращении в катион; а – активность ионов металла в р-ре. Величина Е0 представляет константу, характеризующую природу металла и его способность к образованию заряда на границе с р-ром.











Электроосмос



Электроосмос – перемещение дисперсной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля. Кварцевый капилляр заполненный водой, помещен в электрическое поле. Под действием внешнего электрического поля отрицательным противоионом диффузного слоя. Вместе с гидратной оболочкой перемещается с катоду. Происходит перемещение слоя жидкости, заполняющий капилляр, к аноду. Электрофорез используют в клинических исследованиях для диагностики многих болезней. Электроосмос используют для ускорения фильтрации, для осушения рыхлых осадков.







Электрофорез



Электрофорез – возникновение механического перемещения частиц или дисперсной фазы относительно дисперсной среды пот действием внешней разности потенциалов. Положительные гранулы под действием электрического поля перемещаются к катоду, а отрицательные – к аноду. Противоионы обычно вовлекают в свое движение окружающую массу растворителя в следствии своей сольватации. Это движение приводит к перемешиванию р-ра. Если заряд возникает на не подвижной поверхности, движение противоионов под ней вызывает движение всего р-ра в сторону электрода, заряд которого противоположен заряду противоиона. Поэтому происходит повышение уровня р-ра в катодной трубке. Электрофорез широко применяется в медико-биологических исследованиях. Электрофорез используют для диагностики многих заболеваний, для разделения ферментов, антител, форм. элементов крови, для определения чистоты белковых препаратов







Элемент Якоби-Даниэля



Элемент Якоби – Даниэля состоит из цинкового и медного полуэлементов. На цинковом и медном электроде возникают электродные потенциалы. Цинк заряжаеться отрицательно, а медь положительно. Присоединение их проводником, избыток электродов с цинком переходит на медь, где нейтрализуют катионы меди. В следствии этого равновесие электродных процессов на каждом из электродов нарушаеться. Дополнительное кол-во электродов цинка переходит в р-р ионов меди из р-ра на электрод. Таким образом, во внешней цепи потдерживаеться постоянный электрический ток. Внутренняя цеп замыкаеться в следствии движения катионов цинкаи меди, от цинкого к медному электроду, а ионов сульфата в противоположном напровлении через пористую перегородку.







Эмульсии



Эмульсии – микрогетерогенные системы в которых капли одной жидкости распределены в другой жидкости. Размер 10-5 – 10-7 м. Эмульсии существуют только при двух условиях – нерастворимость жидкостей эмульсии друг в друге; присутствие в эмульсии, в-ва стабилизирующего капли и называемого эмульгатором. Есть два метода получения: конденсация и диспергирование жидкости. Диспергирование имеет два правила: 1) Правило выбрать природу эмульгатора; 2) Эмульгирующую жидкость добавляют постепенно к жидкости, которая будет диспергированной средой и в которой растворен эмульгатор. Жидкости перемешивают мешалками.







Энтальпия



Энтальпия – функция состояния термодинамической системы, при независимых параметрах энтропии (S) и давления (Р); связана с внутренней энергией U: H=U+PV, где V – объем системы







Эффект Тиндаля



При пропускании луча света через коллоидные р-ры, более крупные частицы дисперсной фазы этих растворов отражают свет от всей поверхности, создавая светящийся конус, например: луч прожектора. Интенсивность светорассеивания определяется уравнением Релея : I= I0K*nV2/ λn, где: I0 – фоновое освещение, n- число частиц в 1 см3, V – средний объем одной частицы, λ – длина волны падающего света. Наиболее интенсивно будут рассеиваться лучи с наименьшей длиной волны, т.е. лучи голубой части света. Опалесценция – голубой оттенок коллоидных частиц.



Биологическая роль кислотно-основного катализа





Объединенное начало термодинамики





shpora.net

КАТЕГОРИИ:

Network | английский | архитектура эвм | астрономия | аудит | биология | вычислительная математика | география | Гражданское право | демография | дискретная математика | законодательство | история | квантовая физика | компиляторы | КСЕ - Концепция современного естествознания | культурология | линейная алгебра | литература | математическая статистика | математический анализ | Международный стандарт финансовой отчетности МСФО | менеджмент | метрология | механика | немецкий | неорганическая химия | ОБЖ | общая физика | операционные системы | оптимизация в сапр | органическая химия | педагогика | политология | правоведение | прочие дисциплины | психология (методы) | радиоэлектроника | религия | русский | сертификация | сопромат | социология | теория вероятностей | управление в технических системах | физкультура | философия | фотография | французский | школьная математика | экология | экономика | экономика (словарь) | язык Assembler | язык Basic, VB | язык Pascal | язык Си, Си++ |