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
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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
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.
Физическая химия
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.
Ультрамикроскопия
Ультромикроскопия: при наблюдении этих частиц в микроскоп эти частицы светлые на светлом фоне. Можно наблюдать Броуновское движение, определять концетрацию р-ов, определить форму частиц.
Удельная и эквивалентная электропроводность
Удельная эквивалентная электропроводности возрастает при увеличении температуры р-ра. Это объясняется увеличением скорости теплового движения ионов электролита. Удельная и экв электропроводности изменяется с изменением конц р-ра. При разведении р-ра удельная электропроводность в начале возрастает, а затем снижается. У сильных электролитов этот рост значительно больше чем у слабых. У сильных электролитов при разбавлении в начале в большей мере оказывается ослабление межионных взаимодействий, от чего увеличивается скорость движения ионов и возрастает электропроводность. У слабых электролитов с разведением р-ра повышается степень диссоциации, в следствии чего увелич-ся общее число ионов в р-ре и возрастает удельная электропроводность. Но этот рост небольшой, так как большая часть молекул слабого электролита остается не диссоциироваными. При значительных разбавлениях как сильных так и слабых электролитов сказывается общее уменьшение конц ионов и удельная электропроводность снижается. Экв электропроводность с разбавлением р-ра не прерывно возрастает до некоторой придельной величины. Этот рост у сильных электролитов происходит в начале быстро, затем медленно, у слабых электролитов постепенно. Возрастание эквивалентной электропроводности с разбавлением р-ра происходит по тем же причинам, что и удельная электропроводность.
Эквивалентная электропроводность
Понятие эквивалентной электропроводности ввел Ленц. Эквив. электропроводность (λ) характеризует природу растворенного вещества. Это электропроводность, отнесенная к постоянному количеству вещества в растворе, к 1 M – экв. она представляет электр-ть р-ра, содержащего 1 М-экв. раств-го вещества, которое располагается между электродами в виде слоя, толщиной 1 см.
λ = ж*1000/с (Ом-1 см2 М-экв), где
λ - эквив-я электропроводность
ж - удельная электр-ть
С - нормальная концентрация р-ра
Суспензии
Суспензии – микрогетерогенные системы, в которых частицы нах-ся в жидкости. Размер частиц 10-4 - 10-7 м. Суспензии рассматривают, как взвеси порошков в жидкости. Для обеспечения устойчивости к суспензиям добавляют ПАВ и ВМС, создающих прочные адсорбционные слои и препятствующие слои их объединению. Из – за большого размера частиц суспензии различаются от коллоидных р-ов по молекулярно-кинетическим и оптическим св-ам. Суспензиям не свойственно явление опалесценции. В суспензиях нет Броуновского движения; дифракции и осмотического давления. Суспензии кинетически не устойчивые системы. Частицы имеют второй кинетический слой и сольватную оболочку, поэтому в суспензиях возможны электрофо1рез и электроосмос. Частицы в суспензиях сцепляются отдельными участками и образуют переплетающиеся нити. Высококонцентрированные суспензии, не текучие вследствие внутреннего структурообразования, наз-ся пастами. Особенности суспензии: синерезис – самопроизвольное выжимание жидкости из геля или пасты из – за постепенного сближения их частиц под действием сил сцепления и сокращением объема ячеек структуры; тиксотропия - разжижение геля или пасты при перемешивании, встряхивании; дилатансия – увеличение вязкости и упругости коллоидного р-ра или суспензии при механическом воздействии.
Строение мицелл
Строение мицелл полуколлоидов зависит от хим-ой природы полярных и неполярных радикалов, а так же от концентрации р-ра и вида растворителя. При преобладании гидрофильности полярных групп при такой концентрации водного р-ра образуются сферические мицеллы. В них полярные молекулы обращены в наружу и взаимодействуют с водой, а неполярные – направлены внутрь и образуют сердцевину. По структуре такие мицеллы образуют ультромикрокапельками, так как углеводородные радикалы расположены не упорядочено, участвуют в тепловом движении и образуют жидкую среду агрегатного растворителя. С увеличением концентрации р-ра полуколлоиды сферические мицеллы преобразуются в двухслойные пластинчатые, они преобладают при высокой концентрации р-ра. Углеводородные радикалы обращены внутрь мицелл параллельно друг другу. Такое строение придает жидко – кристаллическую структуру, а полуколлоиды наз-ся жидкими кристаллами.
Стабилизатор
Стабилизатор – вещество, препятствующее выпадению в осадок или укрупнению частиц. Стабилизаторами являются ПАВ, ВМС, ионы электролитов.
Солюбилизация
Солюбилизация – растворение нерастворимых в данном растворителе в-тв под действием добавляемых в р-р коллоидных ПАВ. При солюбилизации молекулы нерастворимого в-ва попадают внутрь мицелл полуколлоида, где окружаются группировками такой же полярности. В-во растворяется внутри и оказывается защищенным от растворителя, в котором оно не растворимо. Таким образом растворимость в-ва увеличивается. Солюбилизация возможна лишь при концентрации ПАВ в растворе выше ККМ, так как в-во растворяется в мицеллах. Солюбилизация наз-ся прямой, если не растворимое в-во растворяется в полярном растворителе. Солюбилизация в органическом растворителе яв-ся обратной, так как в-во растворяется в обратных мицеллах. Солюбилизация лежит в основе моющего действия ПАВ.
СЕДИМЕНТАЦИЯ
Седиментация – процесс осаждения коллоидных частиц под действием силы тяжести. Седименгтационное равновесие состояния, когда уравниваются седиментация и диффузия, противодействующая процессу седиментации. Седиментационное равновесие приводит к разделению частиц по высоте р-ра в соответствии с размером частиц. Скорость оседания частиц под действием силы тяжести пропорциональна квадрату радиуса частицы, разности плотностей дисперсной фазы и дисперсной среды и обратно пропорциональна вязкости. Скорость увеличивается с увеличением радиуса частицы, с увеличением плотности дисперсной фазы и с понижением вязкости.
Свойства эмульсий
Разбавленные эмульсии (до 0,1 объемных %). Образуется без эмульгаторов или под действием ПАВ. ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. По св-ам разбавленных эмульсий они близки к лиофобным золям. Это высокодисперсные эмульсии; капли очень малы, т е как у коллоидных частиц. Есть Броуновское движение, диффузия капель, рассеивание света, седиментационно – устойчивы. Капли заряжены из – за адсорбции на них ионов. Под действием электролитов коагулирует, агрегато – устойчивы, так как они малы, есть заряд капель, малое число капель. Концентрированные эмульсии (от 0,1 до 47 объемных %). Образуются только в присутствии эмульгаторов. Капли одинаковые, шарообразные, соприкасаются но не деформируются. Размер большой и диффузии очень малы. агрегативно и кинетически не устойчивы, Броуновское движение малое. Из – за большого числа молекул велико столкновение между ними, из – за чего капли сливаются. Высококонцентрированные эмульсии (более 74-ех объемных %). Капли деформируют друг друга. Имеют форму многогранников, разделены тонкой дисперсной средой, Броуновское движение отсутствует, диффузия и седиментация отсутствует, так как дисперсная среда неподвижна. Такие эмульсии малотекучи.
Растворы
Растворами являются гомогенные системы, состоящие из двух и более компонентов. Если гомогенная система жидкая, то это случай образования жидкого раствора, например, море, океан. Также бывают твёрдые растворы (сплав металлов) и газовые смеси (воздух). Для жидких веществ используется понятие растворитель, растворённое вещество.
Kw={Н+} {ОН-}=const=100*10-14. Величину Kw называют ионным произведением воды. Эта величина постоянна при данной температуре.
Противоионы
Противоионы – ионы противоположного заряда. Образуется адсорбционный слой, кот. удерживается на ядре иона. Так, что создается единое целое – гранула. Часть противоионов адсорбируется непрочно и участвует в тепловом движении (располагаются рыхло). Гранула с диффузным слоем образует мицеллу. Она электронейтральна.
Природные эмульсии
Природные эмульсии – молоко, сырая нефть. Эмульсии – сливочное масло, кефир, маргарин, соусы. В технике эмульсии используют как смазочно – охлождающие жидкости при обработке металлов. Жиры, потребляемые пищей усваиваются после эмульгирования их в кишечнике. Эмульгаторы – выделяемые печенью желчные кислоты, натриевые, калиевые соли высших жирных кислот, образований в кишечнике эмульсий нужно для увеличения общей поверхности жировых капель и быстрого расщепления жиров ферментами – липазами. После всасывания жир поступает в лимфу и дальше в кровь и ткани в виде мелких капель – хиломикронов.в этот момент плазмы крови и лимфа представляют собой эмульсию. Хиломикроны стабилизированы белками. В клинической практике используют лекарства в виде эмульсий при невозможности приема пищи через рот эмульсию соевого масла и яичных фосфолипидов в воде водят внутривенно. Некоторые формы лекарств действуют лучше в виде эмульсий: они лучше всасываются.
Правило Ле-Шателье
Если в стационарной системе изменить какой-либо из параметров, определяющих её постоянство (температуру, давление, энтропию, энергию Гиббса), то в системе возникают процессы, способствующие уменьшению произведённого воздействия.
Правило Г. Дюкло и П. Траубе
Г. Дюкло и П. Траубе установили правило, что в гомологическом ряду алифатических соединений удлинение углеводородной цепи на одно звено –CH2- ведет к увеличению поверхностной активности ПАВ в 3-3,5 раза, т.е. в геометрической прогрессии.
Потенциометрический метод измерения pH р-ра
Сущность потенциометрического метода определения рН р-ов состоит в измерении потенциала специального ионоселективного электрода, у которого он зависит от конц. Иона водорода исследуемом р-ре. Электродами сравнения при потенциалометрическом определении рН могут служить только электроды, потенциал которых постоянен и не зависит от присутствия ионов водорода в р-ре. Этим требованиям удовлетворяют электроды второго рода. Из них применяются ртуть используемый в каломельном электроде.
Потенциал-опред. ионы
Потенциал-опред. ионы – ионы, адсорбирующиеся непосредственно на ядре (определяют знак заряда)
Потенциалы ионной природы
В организме возникают потенциалы ионной природы. К таким потенциалам относятся клеточный потенциал покоя, токи действия и потенциал продвижения.
Потенциалы
В организме возникают различные биоэлектрические потенциалы. По механизму возникновения они подразделяются на окислительно-восстановительные потенциалы и потенциалы ионной природы. К потенциалам ионной природы относят токи действия, потенциал повреждения и клеточный потенциал. Клеточный потенциал называется мембранным. Мембранный потенциал появляется на плазматических мембранах клеток вследствие наполнения клеток ионами калия и удаления из них ионов натрия. Окислительно-восстановительные потенциалы в организме возникают из-за неравномерного распределения электронов между органеллами и протоплазмой.
Порошки
Порошки – разновидность аэрозолей с твердыми частицами. Их размер 10-4 - 10-7 м. Частицы в порошках прилегают друг к другу не плотно, только отдельными участками своей поверхности. Между частицами действуют физ-ие силы. Чем более полярнее молекулы в-ва, тем больше силы сцепления между частицами. Со временем частицы порошка под действием сил тяжести сближаются и число контактов между ними возрастает. При этом увеличивается действие сил молекулярного притяжения между частицами и весь порошок становится более устойчивым к механическому перемешиванию. Происходит слеживаемость. Слеживаемость тем выше, чем сильнее силы м/молекулярного взаимодействия, чем ниже и разнообразнее по размеру частицы и чем выше плотность в-ва частиц. При малых силах сцепления частиц. При интенсивном пересыпании или при обдувании происходит распыление порошков. Распыляемость больше у порошков со средним размером частиц, они не тяжелы и сила сцепления между ними меньше. Поэтому гидрофобные порошки имеют большую тянучесть и распыляемость чем гидрофильные порошки. На распыляемость влияет влажность воздуха так как сконденсированная между частицами вода повышает их сцепление.
Поляризация
Внутренняя среда организма представляет проводник второго рода – имеет ионную проводимость. Проведение тока в ткани обеспечивают неорганические ионы К, Na, Cl, HCO3, H2PO4 а так же меньшей степени ионы слабых органических кислот, белки и другие органические соединения. Живые ткани показывают большое сопротивление постоянному току. Это объясняется поляризацией. Общее сопротивление живых тканей постоянному току складывается из емкостного сопротивления клеточных мембран и обычного омического сопротивления жидкости меж клеточных пространств. Сопротивление тканей переменному току меньше чем постоянному. Это объясняется отсутствием поляризации. Емкостное сопротивление мембран оказывается небольшим. Пропускание тока умеренной силы через ткани и органы используют в клинике для диагностики и лечения заболевания. Под катодом лечат параличи. Под анодом – невриты, хранические боли. Перед наложением электродов вводят ионы лекарств. Переменный ток или УВЧ – различные виды диатермии.
Полуколлоиды
Полуколлоиды – это низкомолекулярные в-ва, хорошо растворимые в воде и образующие истинные р-ры при определенных условиях. Так же они могут образовывать коллоидные р-ры. Полуколлоиды имеют дифильную природу. Их молекулы состоят из полярной и неполярной частей. Полярная группа: карбоксильные, карбонильные, гидроксильные и аминогруппы. Не полярные группы: алифатические и ароматические углеводородные радикалы. Полярные группы хорошо взаимодействуют с водой и обеспечивают растворимость полуколлоидов. Неполярные – вытесняются из полярной воды, обеспечивая тем самым взаимодействие молекул полуколлоидов друг с другом, приводящие к образованию коллоидных мицелл. Необычность физ-их св-тв р-ов заключается в том, что с ростом концентрации р-ра физические св-ва его изменяются. После достижения определенной концентрации дальнейшее изменение физ-их параметров прекращается. Это явление объясняет гипотезу Мак – Бена. Согласно ей при низких концентрациях в р-ре имеются только молекулы и ионы полуколлоида. Но после достижения этой концентрации из молекул образуются мицеллы. Сначала мицеллообразование прекращается изменение физ-их параметров р-ра.
Поверхностно-неактивные вещества
Поверхностно-неактивными веществами являются растворимые полярные вещества. Это различные углеводы и соли. В растворе их ионы сильно сольватируются, повышая поверхностное натяжение раствора.
Поверхностно-активные вещества
Поверхностно-активными веществами веществами в водных растворах являются вещества, имеющие дифильную природу, т.е. имеющие в своих молекулах полярные и неполярные группы одновременно. (Полярными группами являются карбонильная, карбоксильная, гидроксильная, аминогруппа, амидная и сульфгидрильная, неполярными – алифатические и ароматические углеводородные радикалы). Полярные группы хорошо взаимодействуют с H2O, что обеспечивает растворимость ПАВ. В адсорбц. слое полярные группы ПАВ обращены в сторону воды. Неполярные – беспорядочно на поверхности, но обязательно направлены в сторону полярной фазы, к поверхности воды. При увеличении концентрации ПАВ кол-во адсорбированных молекул увеличивается. Уплотняясь, углеводородные радикалы встают вертикально в направлении от поверхности раствора к др. фазе (воздуху) – «частокол Ленгмюра». ПАВ делят на короткоцепочные и длинноцепочные. К короткоцепочным ПАВ относятся в-ва с небольшой молекулярной массой (масляная к-та, амиловый спирт). Длинноцепочными ПАВ являются соединения с большой молекулярной массой, такие, как высшие спирты, жирные кислоты.
Первое начало термодинамики
Первое начало термодинамики – при сообщении термодинамической системе определенного количества теплоты Q в общем случае происходит приращение внутр. E системы (∆U) и она совершает работу(A) против внешних сил: Q= ∆U+A (закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам)
Пены
Пены – микрогетерогенные системы, состоящие из деформированных пузырьков газа и разделяющих их тонких прослоек жидкости или твердого тела. Есть пены жидкие и пены твердые. Твердые пены всегда образуются из жидких в результате застывания жидкости. Пены получают диспергационными и конденсационными методами. Диспергационный: газ продувают в жидкость, перемешивают или встряхивают жидкость с газом. Конденсационный: пузырьки газа выделяются из жидкости в процессе вспениваются при резком понижении давления, при кипячении р-ра. Пенообразователи – подобные эмульгаторам в эмульсиях пенообразователями могут быть ПАВ, белки, тонкие порошки твердых в-тв. Молекулы пенообразователя адсорбируются на поверхности пленок жидкости. Таким образом, что их углеводородные радикалы обращены в сторону газа, а полярные группы – в сторону жидкости. Молекулы пенообразователя расположены плотно. Они создаются на границе газ – жидкость непроницаемой барьер. Они препятствуют соединению пузырьков газа. Разрушение пены происходит из – за стекания жидкости из пленок в узлы каркаса и от верхних частей пены к нижней, а так же в результате диффузий газа из мелких пузырьков в крупные. Пены – пищевые продукты (хлеб, зефир). Пенообразование используют в производстве строительных материалов (пенобетон, пенопласты). При недостатке кислорода больным дают кислородные коктели – густые пены полученные при смешивании кислорода.
Осмотическое давление
Осмотическое давление – величина, измеряемая типичным гидравлическим давлением, которое нужно приложить к раствору, чтобы осмос прекратился.
Pосм.= C(x) RT
Обращение фаз
Обращение фаз – превращение эмульсий одного типа в эмульсию другого типа. Капли эмульсии сливаются, а жидкости в которой они нах-ся, сама дробится на капли, которые уже распределяются в жидкости из первоночальных капель. Обращение происходит из – за изменения природы эмульгатора, она становится неспособна стабилизировать исходную эмульсию. Обращение фаз эмульсий происходит и за счет разрушения барьера из эмульгатора на каплях.
Теплота образования(Энтальпия)
Теплота образования – тепловой эффект реакции образования 1 моль какого-либо в-ва из простых веществ при 238К, 1 атм. Теплоты образования используют для вычислений тепловых эффектов реакций.
Окислительно-восстановительный потенциал
Окислительно-восстановительный потенциал представляет заряд, возникающий на проводнике, опущенном в р-р, содержащий одновременно окисленную и восстановленную форму какого либо соединения, т.е. Окислительно-восстановительную систему. Рассмотрим раствор, содержащий хлорное и хлористое железо. При избытке в р-ре хлорного железа FeCl3, окисленная форма железа Fe3+ будет восстанавливаться. Необходимые для этого электроны поглощаются от металлического проводника, погруженного в р-р FeCl3 и FeCL2. Устанавливается динамическое равновесие. Проводник при этом заряжается положительно виду недостатка электронов, а р-р отрицательный из – за избытка анионов. При избытка в р-ре хлористого железа двухзарядные ионы железа окисляются. Их электроны передаются медпроводнику. Он заряжается отрицательно, а р-р положительно. И в этом случае тоже устанавливается динамическое равновесие. Величина редокс – потенциала определяется вариантом уравнение В. Нернста, в котором учитывается константа равновесия ОВП, зависящая по закону действующих масс от конц. окисленных и вост. форм соединения – Сокисл и Свосст
Eredox = E0redox + 0, 0001983 T/n * lg Cокисл./Свосст.
Здесь Eredox – редокс-потенциал в вольтах, E0redox - стандартный или нормальный редокс–потенциал. Это потенциал электрода при равных конц. в р-ре окисленной и вост. форм соединения, n –число электронов, освобождаемых молекулой или ионом восстановленной формы при переходе ее в окисленную форму.
Образование эмульсий
Разбавленные эмульсии (до 0,1 объемных %). Образуется без эмульгаторов или под действием ПАВ. ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. По св-ам разбавленных эмульсий они близки к лиофобным золям. Это высокодисперсные эмульсии; капли очень малы, т е как у коллоидных частиц. Есть Броуновское движение, диффузия капель, рассеивание света, седиментационно – устойчивы. Капли заряжены из – за адсорбции на них ионов. Под действием электролитов коагулирует, агрегато – устойчивы, так как они малы, есть заряд капель, малое число капель. Концентрированные эмульсии (от 0,1 до 47 объемных %). Образуются только в присутствии эмульгаторов. Капли одинаковые, шарообразные, соприкасаются но не деформируются. Размер большой и диффузии очень малы. агрегативно и кинетически не устойчивы, Броуновское движение малое. Из – за большого числа молекул велико столкновение между ними, из – за чего капли сливаются. Высококонцентрированные эмульсии (более 74-ех объемных %). Капли деформируют друг друга. Имеют форму многогранников, разделены тонкой дисперсной средой, Броуновское движение отсутствует, диффузия и седиментация отсутствует, так как дисперсная среда неподвижна. Такие эмульсии малотекучи.
Осмос
Осмос – одностороннее проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей.
Нефелометрия
Нефелометрия: измеряет интенсивность светорассеивания или мутности р-ра. Измерение интенсивности р-ра позволяет определить путем сравнения со стандартным р-ом, размер частиц и концентрации р-ра.
Молекулярное давление
Над границей разделов масс поверхностные молекулы, атомы или ионы имеют неуравновешенную свободную часть силового поля. Они притягиваются ниже лежащими молекулами фазы и это притяжение не компенсируются равноценным притяжением со стороны прилегающей фазы. Поэтому весь поверхностный слой как бы оказывает на фазу давление, называемое молекулярным. Точка энергии молекулярного давления наз-ся свободной поверхностной энергией. Она пропорциональна поверхностному натяжению и площади поверхности. Формула: F= ŏS. Здесь F-свободная поверхностная энергия в Дж, ŏ - поверхностное натяжение в Дж/м, S-площадь поверхности в м2. Самопроизвольное изменение концентрации в-тв на границе раздела фаз по сравнению с концентрацией внутри одной из фаз наз-ся адсорбцией.
Правило Вант-Гоффа
Осмотическое давление равно тому давлению, которое оказывало бы раств-е вещество, если бы оно находилось в газообразном состоянии при той же температуре, занимало V=Vр-ра; Pосм.= C(x) RT
Потенциометрическое титрование
Потенциометрическим титрованием называется метод определения концентрации растворов электролитов. метод заключается в измерении ЭДС в гальванической цепи при титровании. Метод используют для анализа сложных смесей различных соединений.
Методы очищения коллоидных систем
Надо очищать от примесей низко – молекулярных соединений (такие примеси электролиты), так как они со времени вызывают разрушение коллоидных систем. Есть три способа очищения: диализ, электродиализ и ультрафильтрация. Диализ: удаление помощью мембраны низко молекулярных соединений из коллоидных р-ов и р-ов ВМС. При этом используют св-во мембран пропускать молекулы и ионы малого размера и задерживать коллоидные частицы и макромолекулы. Этот метод основан на процессе диффузии. Электродиализ: метод увеличения скорости диализа. В р-р помещают электроды и пропускают ток. Ультрафильтрация: метод основан на продавливании разделяемой смеси через фильтры спорами, пропускающими только молекулы и ионы низко – молекулярных в-тв
Лиофобные коллоидные частицы
Лиофобные коллоидные частицы представляют собой агрегаты из молекул труднорастворимого в-ва, имеющие кристаллическое строение. Сам кристаллический агрегат состоит из отдельных молекул – ядро, частицы. На ядре происходит эквивалентная адсорбция ионов электролита присутствующих в р-ре. Такой электролит ионогенный. Адсорбция ионов происходит с правилом Панета – Фаянса. Ионы адсорбирующегося на в-ве ядра – потенциалоопределяющего, т/к именно они определяют знак заряда частиц. Поверх потенциалов определяющих ионов адсорбируются ионы противоположного заряда – противоионы. Часть противоионов адсорбируется очень прочно, так что на ядре частицы образуются адсорбционный слой. Адсорбционный слой прочно удерживается, так что создаются гранулы. Гранулы свободно перемещаются в р-ре. Она имеет заряд С-ия потенциалопределяющих ионов больше С-ии противоионов в адсорбционном слое. Другая часть противоионов адсорбирует не прочно и участвует в тепловом движении. Они в совокупности образуют поверх адсорбционного слоя диффузный слой.
Определение степени и константы диссоциации
Измеряют сопротивлением р-ра слабого электролита известной конц. Рассчитывают его удельную электропроводность, затем вычисляют эквивалентную электропроводность. Далее по табличным данным абсолютных скоростей движения или подвижностей ионов Эл-та, используя з-н Ф. Кольрауша, рассчитывают предельную эквивалентную электропроводность. После этого по отношению С. Аррениуса определяют степень диссоциации Эл- та. Полученные данные позволяют рассчитать константу диссоциации К по закону разведения В. Оствальда Определение подобным методом степени и константы диссоциации воды позволило установить постоянство ионного произведения воды и развить далее представления о кислотных и основных св-ах воды р-ров.
Лиофобные коллоидные системы
Лиофобные коллоидные системы можно получить либо объединением молекул коллоидных частиц, либо разделением твердых в-тв до размеров коллоидных частиц. Есть два метода: конденсационный и диспергеционный. Конденсационный метод делится на физ-ую и хим-ую конденсацию. Физ-ая конденсация: способ замены растворителя при помощи конденсации паров в-тв. Хим-ая конденсация: перенасыщение р-ра трудно – растворимыми в-ми в момент его образования в ходе разных хим-их реакций. Диспергеционный метод делится на физ-ую и хим-ую. Физ-ое диспергирование: размалывание в-тв в коллоидных мельницах или с помощью ультразвука. Хим-ое диспергирование: перевод в-тв из рыхлого, аморфного осадка в коллоидный р-р под действием бептизаторов – электролитов, вступающих в химическое взаимодействие с в-ом осадка с образованием продуктов реакции, ионы которого могут абсорбироваться на агрегата в-ва находящегося в осадке. Придается одноименный заряд, после чего частицы отталкиваются и переходят в р-р. Нужно соблюдать три условия: 1) выбрать адекватный метод получения, который позволил бы частицы коллоидного размера; 2)а в момент образования коллоидных частиц они должны быть не растворимыми в дисперсной среде; 3) наличие стабилизатора (для лиофобных частиц такой стабилизатор – электролит) сообщающего устойчивость
коллоидным системам.
Координационная теория Вернера
1) В комплексных соединениях один из атомов-комплексообразователь (центральный атом); вокруг него определенным образом координированы лиганды.2) Центральный атом с лигандами связан донорно-акцепторными связями (или электростатически) и обр-т внутреннюю координационную сферу соединения – комплексный ион, который при написании заключают в квадратные скобки.3) В большинстве случаев число лигандов, непосредственно связанных с центральным атомом, называется координационным числом, которое принимают за 2, 4, 6. 8.
4) Внутренняя сфера обладает определенной устойчивостью и имеет заряд равный Σ комплексообразователя и лигандов. 5) Ионы, располагающиеся на более далеком расстоянии от центрального атома, образуют внешнюю координационную сферу.
Контактный потенциал
Контактный потенциал возникает на границе проводников первого рода – с электронной проводимостью (металлов, графита и др.). В металлах атомы расположены близко друг к другу, создаются зоны свободного перемещения электронов и возникает электронный газ. При соприкосновений разных металлов электроны будут переходить из одного металла в другой. Поэтому в одном металле создается избыток электронов и он заряжается -, а в другом +. На границе металлов образуются равновесные двойной электрический слой разность потенциалов, которого и наз-ся просто контактным потенциалом.
Кондуктометрическое титрование
При титровании в р-ре вследствие реакций нейтрализаций или осаждения уменьшается конц. ионов исходного электролита. Поэтому удельная электропроводность р-ра постепенно изменяется. В точке эквивалентности связывается последние ионы исходного электролита и появ-ся первые избыточные ионы электролита, добавляемого при титровании. Поскольку подвижность разных ионов не одинакова, в точке эквивалентности происходит резкое изменение удельной электропроводности р-ра. Оно определяет кол-во титруещего электролита, израсходанного на титровании до скочка электропроводности, и расчитывает конц титруемого р-ра. Кондук-им титрованием можно анализировать смеси сильных и слабых кислот и оснований, смесь галогенидов, мутных и окрашенных р-ов, когда невозможно использовать цветные индикаторы.
Кондуктометрия
Определение эл-ти р-ов наз-ся кондуктометрией. Все кондуктометрические определения сводятся к измерению сопротивления р-ра и последующему расчету удельной, эквивалентной электропроводностей и различных констант. Для наиболее точного измерения сопротивления р-ов применяют композиционный метод, при этом используют переменный ток. В соот-ии с этими требованиями приборы для измерения Эл-тей р-ов работают по схеме моста Ф. Кольрауша. Виды кондуктометрического анализа: кондуктометрическое определение степени и константы диссоциации слабых электролитов, кондуктометрическое титрование, кондуктометрическое определение растворимости трудно растворимых солей, кондук. определение общего содержания солей в водных р-ах.
Комплексные соединения
Комплексные соединения – соединения, в узлах кристаллов которых находятся комплексы, способные к самостоятельному существованию в растворе
Коллоидная защита
При добавлении полимера к коллоидному раствору его молекулы адсорбируются на коллоидную частицу и придают им гидрофильный характер. Коллоидные частицы окружаются сольватными оболочками макромолекул и поэтому становятся более устойчивыми к коагулирующему действию электролитов. Это явление называется коллоидной защитой. Например, в организме белки плазмы крови защищают от объединения и увеличения размеров частицы.
Коагуляция золей
Коагуляция золей происходит при смешивании разл. золей, частицы кот. имеют противоположный заряд. Происходит взаимная нейтрализация кол. частиц и исчезает электростатическое отталкивание. Частицы объединяются в агрегаты, происходит коагуляция. Это явление используется при выделении каучука из латекса, при окраске тканей, очистки промышленных вод. Вода закрытых водоемов загрязнена кол. частицами. (глина, отходы, раст.) Эти частицы заряжены отрицательно. Поэтому добавляются кислоты – сернокислый Al и Fe. В воде эти соли гидр-ся и образуют положительно заряженные коллоидные частицы гидратов окиси Al или Fe. Затем взаимодействуют с отрицательно заряженными природными коллоидными частицами, объединяются и оседают. Коагуляция золей электролитами подчиняется правилу Шульца-Гарди. При коагуляции золей смесями электролитов наблюдают различные закономерности коагуляции:
1 – антагонизм (CaCl2 и NaCl) 2- аддитивность (KCl и NaCl)
3- синергизм (CaCl2 и HCl)
Классификация эмульсий
Классифицируют по 2 признакам: по полярности жидкостей эмульсии; по концентрации жидкости, находящееся в виде капель. 1) В эмульсиях жидкость полярна (вода), неполярных (масло). Прямые эмульсии – капли масла в воде (молоко). Обратные – капли воды в масле (сливочное масло). 2) По концентрации 3 типа эмульсий: а) разбавленные, с концентрацией диспергированной жидкости до 0,1 объемных %; б) концентрированные – до 47-ех объемных %; в) высококонцентрированные до 74-ех объемных %. Для определения типа используют разные методы. Например, к эмульсии добавляют краситель, растворитель только в одной из жидкостей, либо в масле, либо в воде. Наблюдают эмульсию под микроскопом и определяют тип.
Катализ
Катализ – это изменение скорости реакции под действием катализатора. Катализатор – это вещество, которое не расходуется, но увеличивает скорость реакции. Ингибитор – вещество, которое не расходуется, но уменьшает скорость реакции. Катализ может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном катализе реагирующее вещество образует одну фазу, а при гетерогенном катализе катализатор является самостоятельной фазой.
Импирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха
Г. Фрейндлих предложил империческое уравнение адсорбции, т е уравнение, не вытекающее из теоретических рассуждений, а подобранное опытным путем.
x/m=a*c1/n Здесь х – кол-во адсорбированного в-ва, m – масса адсорбента, С – равновесная концентрация адсорбированного в-ва в прилегающем газе или р-ре, а и n – имперически подобранные константы.
Избирательность адсорбции + правило Панета-Фаянса
Характерным признаком адсорбции яв-ся её избирательность или специфичность. Это значит, что каждый адсорбент адсорбирует не любые в-ва, а только одно или несколько определенных в-тв. Избирательность адсорбции объясняется тем, что должно произойти случайное совпадение в распределении электронной плотности молекул адсорбента и адсорбтива по типу «ключ – замок». Другими словами должно быть определенное химическое сродство между адсорбентом и адсорбтивом. Избирательность адсорбции яв-ся основой ее практического применения. При эквивалентной адсорбции адсорбируются ионы имеющие в своем составе адсорбенты. Объясняется это тем что адсорбируемые ионы включаются в его структуру и достраивают его. Эта закономерность сформулирована в виде правила Панета – Фаянса: при эквивалентной адсорбции адсорбируются те ионы, имеющие в своем составе такие же атомы или группировки как и в составе адсорбента.
Коагуляция
Процесс самопроизвольного объединения коллоидных частиц с дальнейшим выпадением в осадок. Коагуляцию вызывают различные процессы – встряхивание, перемешивание (т. к. увеличивается вероятность столкновения). Молекулярно-кинетический механизм коагуляции: в основе механизма лежит преодоление электростатического отталкновения частиц и барьерного эффекта их сольватных оболочек. Для этого необходимо увеличить скорость движения частиц и число их столкновений. Также, чаще всего в растворы предварительно добавляют электролит, который нейтрализует заряд частиц.
Классификация гальванических элементов
Гальваническим элементом наз-ся система, в которой хим-ая энергия в-тв превращается в электрическую. По термодинамической характеристике работы гальванические элементы делятся на обратимые и не обратимые. В обратимые элементы поступление Эл. Энергии из вне обращают все хим. процессы и приводят элемент в исходное сост., предшествующие выполнению им электрической работы. К обратимым элементам принадлежит, элемент Якоби – Даниэля. В необратимых элементах происходят термодинамические необратимые процессы. Примером такого элемента может быть элемент Вольта. По наличию жидкостной границы во внутренней цепи различают элементы с переносом и без переноса. С переносом – элемент Якоби – Даниэля. Без переноса – элемент Вольта.
Закон равновесия фаз
В равновесной термодинамической системе, на которую влияют только температура и давление, число степеней свободы (С) равно числу независимых компонентов (К) минус число фаз(Ф) плюс 2. С=К-Ф+2
Закон Рауля
Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворённого вещества, т. е. отношению количества молей растворённого вещества к суммарному количеству молей растворённого вещества и растворителя: P0-P/Po = n/n+N
Закон действующих масс
Скорость химической реакции при постоянной температуре прямопропорциональна действующим массам - молярным концентрациям реагирующих веществ, взятых с учётом их стехиометрических коэффициентов:
mA+nB=pC+qD
V=kcm(A)cn(B), где k – коэффициент пропорц. (константа V)
Следствия закона Гесса
Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования исходных веществ; теплота (стандартная энтальпия) образования органического соединения равна разности между теплотой сгорания простых веществ, из которых оно может быть получено, и теплотой сгорания самого соединения.
Закон Гесса
Тепловой эффект зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от процесса, от числа и характера промежуточных стадий. Этот закон лежит в основе термохимических расчетов, он позволяет рассчитывать теплоту реакций, которую нельзя сделать экспериментально. Закон Гесса является следствием из I-го начала термодинамики.
C+O2=CO2, ∆H или
C+1/2 O2=CO, ∆H2
CO+ Ѕ O2-CO2, ∆H3 =>
∆H1= ∆H2+ ∆H3
Следовательно, если известны общий тепловой эффект и тепловой эффект одной из реакций, можно вычислить тепловой эффект второй промежуточной стадии.
Закон Генри-Дальтона
При постоянной температуре растворимости газа Рж, выраженная массой этого газа, растворяющейся в единице объёма жидкости, прямо пропорциональна его парциальному давлению над раствором (Рг): Рж = Крг
Закон аддитивности электропроводности Кольрауша
Кольрауш установил закон независимости движения ионов в разбавленных р-ах или закон аддетивности электропроводности. Экв электропроводность электролита при бесконечном разведении р-ра равно сумме ионных электропроводностей катионов и анионов. (λ∞= λk+ λa)
Ионная электропроводность представляет часть экв-ой электропроводности. Бесконечно разведенного р-ра электролита, обеспечиваемого ионы данного вида. Абсолютная скорость движения представляет индивидуальную постоянную характеристику данного вида ионов. Эта скорость движения в см/сек, которые приобретают данные ионы в данном р-ле в электрическом поле с градиентом потенциала 1 в/см при бесконечном разведении р-ра, т е в отсутствии межионных взаимодействий. Скорость движения ионов сложным образом определяется 4-мя факторами – напряженностью Эл поля, температурой р-ра, межионами взаимодействиями и абсолютной скоростью движения данного вида ионов. Закон Кольрауша показывает, что в реальных растворах между ионами существует электростатическое взаимодействие, которое препятствует свободному перемещению ионов.
Диффузия
Диффузия – самопроизвольное выравнивание концентрации в-тв в ходе теплогого движения молекул. Диффузия тем меньше, чем больше размер частиц. В коллоидных р-ах частица больше чем молекула растворенного в-ва в обычных р-ах. Поэтому и диффузии коллоидных р-ов не большая.
Диффузионный потенциал
Диффузионный и мембранный потенциалы возникают на границе проводников второго рода разного состава при соприкосновении р-ов разной конц. Растворенное в-во дифундирует в р-р с меньшей конц. При этом более подвижные ионы опережают менее подвижные. Менее конц р-р приобретает заряд быстрых ионов, а более конц р-р – заряд медленных ионов. В далнейшем скорость движения ионов через границу усредняется, потому что быстрые ионы своим притяжением ускоряет медленные а те, тормозят быстрые. Достигается динамическое равновесие и на границе р-ов образуется двойной электрический слой ионов. Разность потенциалов его наз-ют диффузионным. Величена диффузионного потенциала зависит от подвижности ионов и от разности концетрации растворов. Мембранный потенциал возникает на полу проницаемой мембране, разделяющей р-ры эл-ов разного состава или конц. Полупроницаемые мембраны облодают не одинаковой проницаемостью для различных ионов. Они могут пропускать катионы и не пропускать анионы. Полупроницаемость мембран обусловлено не соответствием величены отверстий мембраны и размеров катионов и анионов. Ионы, проникающие через мембрану, скапливаются на ней со стороны менее конц р-ра. Они притягивают через мембрану ионы противоположного заряда, не способные проходить через нее, и по этому скапливающиеся на мембране со стороны более конц-го р-ра. Одна сторона мембраны заряжается отрицательно, а другая положительно.
Броуновское движение
Броуновское движение – хаотичное движение коллоидно – и микроскопически – дисперсных частиц. Оно подобно рою комаров, пляшущих в солнечном луче. Броуновское движение возрастает с увеличением температуры, уменьшением вязкости коллоидного раствора и уменьшением размера коллоидных частиц.
Высаливание
Чтобы лишить макромолекулы устойчивости, необходимо удалить их сальватные оболочки и понизить заряд. Для этого применяют соли, а сам процесс называют высаливанием. Высаливание – обратимый процесс. После удаления солей в-во возвращается в исходное состояние. По высаливающему действию ионы электролитов образуют последовательность, которая называется лиотропным рядом Гофмейстера:
Ряд для катионов: Li, Na, K,Cs,Ca,Sr,Ba
Ряд для анионов:Цитрат-3 > SO2-4>CI->I->CNS
Второй закон термодинамики
Энергия любого вида может переходить от одного тела к другому только при таком условии, если термодинамический потенциал энергии у первого тела выше, чем у второго.
Водородный электрод
Водородный электрод представляет собой платиновую пластинку опущенную в 1 N р-р серной кислоты. Пластинка покрыта очень мелко измельченной платиной для лучшего поглощения газообразного водорода, пропускаемого через р-р около пластинки. С помощью платины большое кол-во молекулярного водорода удерживается в контакте с р-ром. Водород диссоциирует. Электроны поступают в платину и она заряжаеться отрицательно. Ионы водорода переходят в р-р и он на границе с платиной заряжается положительно. Сама платина не участвует в электродной реакции, таким образом водородный электрод представляет собой газовый электрод с металлической ф-ей. При стандартных условиях отрицательный потенциал водородного электрода условно принимают равным нулю при любой температуре.
Грем
Т. Грем установил что некоторые в-ва обычно трудно растворимы при определенных условиях образуют однородные р-ры. В отличие от обычных в-тв они в этих р-ах образуют не кристаллические, а аморфные остатки. Частицы этого в-ва медленно диффундируют и не способны проходить через полупроводимые мембраны, значит эти частицы были большого размера. Поэтому Грен разделил в-ва на обычные (кристаллоиды) и клееподобные (коллоиды). Это озночает, что кристаллоиды образуют кристалловидные р-ры, а коллоиды - коллоидные р-ры. Такое разделение в-тв относительно, одно и то же в-во можно получить в кристаллическом и коллоидном состоянии. Значит кристаллы и коллоиды не разные классы, а разное состояние в-ва. Эту относительность вывели в своих работах Борьщов А. Н. и Менделеев.
ВМС
ВМС – в-ва с М (х) от нескольких тысяч. Особенностью этих соединений яв-ся то, что они состоят из многих тысяч атомов связанных с ковалентными связями. Такие большие молекулы наз-ся макромолекулы. Они состоят из множества подобных или одинаковых группировок. ВМС еще называют полимерами. Они могут быть органическими и неорганическими в-ми. ВМС яв-ся основой жизни. В живых организмах они выполняют ф-ии: структурную, энергетическую, метаболическую, информационную. Большая величина молекул и разнообразие хим-их группировок ВМС придает их р-ам особое св-во, как физиологические р-ры, так и с растворами НМС. По происхождению ВМС делят: неорганические полимеры (алмаз, графит, стекло, глина), органические полимеры: природные (каучук, гликоген), синтетические (синтетический каучук, пластмассы). По последовательности отдельных группировок атомов: собственные полимеры: молекулы состоят из большого числа одинаковых атомов или молекулярных групп. Образуются при полимеризации атомов или молекул какого то исходного НМ в-ва, сополимеры (совместные полимеры): они образуются слиянием нескольких разных НМС. Молекулы состоят из нескольких элементарных звеньев разного хим-го состава и связанных в нерегулярной последовательности. К ним относятся белки и нуклеиновые кислоты; блок-сополимеры, молекулярные группы разного состава связанные в регулярной последовательности. По пространственной структуре молекул: линейные полимеры, разветвленные, сетчатые. По наличию заряда: нейтральные поликатионы, полианионы, полиамфолиты.
Взаимная коагуляция
Взаимная коагуляция – смешивание двух коллоидных р-ов с разноименно – заряженными частицами, ведущая к образованию осадка. Взаимная коагуляция происходит тогда, если суммарный заряд частиц одного золя нейтрализует суммарный заряд другого. При коагуляции золи смесями электролитов наблюдаются разные закономерности коагуляции: 1) вычитание коагулирующего действия (антогонизм). При этом происходит образование пептизаторов, которые хорошо адсорбируются или образование из исходных ионов слабо диссоциирующих молекул; 2) суммированием коагуляции – его действие (аудетивность); 3) усиление коагулирующего действия (синергизм).
ВМС (вращение звеньев)
ВМС обладает (внутренним вращением звеньев). В следствии поворота каждого атома вокруг ковалентной связи может происходить поворот всей цепи полимера на 360 град на протяжении определенной ее длины. В результате вращения макромолекулы изгибаются и принимают произвольную форму. Разные пространственные формы макромолекул одного и того же полимера наз-ся конформации. Осуществляют только несколько конформаций, так как неограниченному изгибанию цепей полимеров препятствует взаимодействие между молекулами групп составляющую данную макромолекулу. Противоположно заряженные группировки цепей взаимно притягиваются, а одноименно заряженные – отталкиваются. Между группировками цепей часто возникают водородные связи, которые так же фиксируют положение цепи в пространстве. В зависимости от характера связи и молекулярных групп, форма макромолекул при обычных температурах оказываются в виде клубков или извитых нитей. В следствии гибкости макромолекул они способны обратно деформироваться.
Образование ВМС
ВМС образуются двумя путями: полимеризация – процесс, в котором атомы или молекулы исходного НМ в-ва соединяются друг с другом ковалентными связями и образуют новое в-во – полимер без необычных продуктов. Процесс происходит за счет образования новых или раскрытия кратных связей. Для этого требуется высокая температура и повышение давления; поликонденсация – процесс в котором НМ в-ва соединяются ковалентными связями с образованием полимера и какого либо НМ побочного продукта. Происходит из – за отцепления от мономеров разных атомов с освобождением свободной валентности.
Виды устойчивости
Кинетическая – характеризует способность кинетической дисперсной фазы оставаться во взвешенном состоянии.
Агрегативная – характеризует способность частиц дисперсной фазы противостоять их агрегации.
Конденсационная – характеризует способность дисперсных систем сохранять неизменной с течением времени удельную поверхность.
Гидролиз
Гидролизом называется взаимодействие ионов соли с ионами водорода Н+ или гидрокид-ионами ОН- молекул воды, в результате которого образуется слабый электролит. 1) Если соль составлена из катиона слабого основания и аниона сильной кислоты, то такая соль подвержена гидролизу (по катиону) и реакция ее водного раствора будет кислая (рН<7), например: NH4Cl+H2O ↔ NH4OH+HCl; NH4++HOH ↔ NH4OH+H+; 2) Если соль составлена из катиона сильного основания и аниона слабой кислоты, то такая соль подвержена гидролизу по аниону и реакция её водного раствора будет щелочная ( рН>7), например: KCN + H2O ↔ HCH + KOH; CN- + HOH ↔ HCN + OH- ; 3) Если соль составлена из катиона слабого основания и аниона слабой кислоты, то такая соль подвержена гидролизу и по катиону и по аниону, при этом реакция среды близка к нейтральной, например: NH4CH3COO + HOH ↔ NH4OH + CH3COOH; 4) Если соль составлена из аниона сильной кислоты и катиона сильного основания, то такая соль гидролизу не подвержена и реакция её водного раствора будет нейтральной, например: NaNO3 + HOH ↔ не идёт
Буферные системы организма
В организме благодаря работе регуляторных механизмов, включающих несколько буферных систем, осуществляется поддержание постоянного значения рН в тканевых жидкостях и крови. В организме существуют три основные буферные системы: оксигемоглобиновая, гидрокарбонатная, и фосфатная. Буферная система оксигемоглобин – гемоглобин, на долю которой приходится около 75% буферной ёмкости крови, характеризующаяся равновесием между ионами гемоглобина Hb- и самим гемоглобином HHb, являющимся очень слабой кислотой. Hb- + H+ ↔ HHb
Hb- + H2O ↔ HHb + OH-. Гидрокарбонатная система характеризуется равновесием молекул слабой угольной кислоты с образующимися при её диссоциации гидрокарбонат-ионами: HCO3- + H+ ↔ H2CO3; HCO3- + H2O ↔ H2CO + H2O. Фосфатная система характеризуется равновесием между дигидрофосфат и гидрофосфат ионами. HPO42- + H+ ↔ H2PO4-; HPO42- + H2O ↔ H2PO4 + OH-
Буферные растворы
Буферные растворы – это растворы, в которых сохраняется постоянная рН при разбавлении или добавлении кислоты или щёлочи. Буферные растворы бывают двух типов: минеральные растворы и белковые растворы.
1-ый тип: кислотные (состоят из слабой кислоты и ее соли: CH3COOH, CH3COONa)
2-ой тип: основные (состоят из слабого основания и его соли:NH4OH, NH4Cl)
3-ий тип: относятся к первому
Аэрозоли
Аэрозоли – туман, облака, пыль и дым. Их получают диспергированием и конденсацией. Особенности аэрозолей – малая вязкость газовой дисперсионной среды и большой молекул газа сравнительно с размером частиц. Поэтому несмотря на небольшой размер частиц в атомах происходит интенсивное Броуновское движение. Частицы захватывают ионы газа и приобретают заряд. Из-зи Броуновского движения и отсутствия факторов стабилизация аэрозолей не устойчива. Частицы объединяются и оседают в газовой среде. В технике аэрозоли получают для лучшего сжигания горючего, угля на электростанциях, в быту аэрозоли используют для окрашивания поверхностей. В виде аэрозолей применяют многие лекарственные препараты для лечения простудных и аллергических заболеваний легких верхних дыхательных путей.
Адсорбционный слой
Адсорбционный слой – нестабильное образование. десорбированные молекулы переходят в раствор, на их место – адсорбируются другие. При выравнивании скоростей адсорбции и десорбции — равновесие перемещается плотной упаковке адсорб. слоя толщиной в 1 молекулу, происходит максимальное понижение молекулярного давления от поверхностного натяжения. Длину молекулы L рассчитывают, определяя массу в-ва, адсорбированного на 1м2 поверхности: m=v2=1Ld, где d – плотность в-ва.
Адсорбционное равновесие
Подвижное равновесие между количеством адсорбируемых и покидающих поверхность молекул в единицу времени наз-ся динамическим адсорбционным равновесием. Адсорбция зависит от температуры. С повышением температуры физическая адсорбция уменьшается. Это происходит в следствии увеличения скорости движения молекул адсорбтива в адсорбционном слое, что ведет к ослаблению их взаимодействия с адсорбентом. Хемосорбция с повышением температуры увеличивается, так как в соот-ии с теоремой активации увеличивается число столкновении молекул адсорбента и адсорбтива, ведущих к химическому взаимодействию.
Агрегативная устойчивость эмульсий
Агрегативную устойчивость эмульсий обеспечивают 2 фактора: двойной электродный слой ионов твердых капель и эмульгаторы - в-ва стабилизирующие эмульсии, препятствующие коалесценции капель. Ими могут быть коллоидные ПАВ, ВМС и разные в-ва в виде мелких порошков. Эмульгаторы образуют структуру механический барьер между каплями и окружающей средой. Молекулы и частицы эмульгатора адсорбируются на поверхности капель и образующие вокруг них прочную, упругую, непроницаемую оболочку и не дающую соприкасаться и сливаться жидкости при их столкновении. Эмульгаторы бывают гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные эмульгаторы стабилизируют эмульсии, а гидрофобные стабилизируют эмульгатор
Агрегативная устойчивость
Агрегативная устойчивость – устойчивость системы процессу объединения частиц в более крупный агрегат. Коллоидные системы имеют большую, общую поверхность частиц и обладают большим избытком свободно – поверхностной энергии, при столкновении частиц в ходе теплового движения велика вероятность их сцепления в следствии обычного молекулярного притяжения частиц. При объединении частиц силы понижаются и вся система становится термодинамической. В лиафобных системах на частицах происходит эквивалентная адсорбция ионов электролита. Частицы приобретают одинаковый заряд и отталкиваются, препятствуя объединению. В лиафильных вокруг частиц образуются сольватные оболочки из молекул растворителя. Они не дают сблизиться частицам на расстоянии, где начинают действовать взаимо – притягивающие силы. Эти факторы устойчивости образования зарядов за счет адсорбции ионов и возникновения сольватных оболочек. Кинетическая устойчивость – устойчивость коллоидных частиц против оседания частиц. Факторами яв-ся степень раздробленности частиц или дисперсность системы. Чем меньше частицы, тем медленнее они оседают.
Агрегативная устойчивость
Агрегативная устойчивость – устойчивость системы процессу объединения частиц в более крупный агрегат. Коллоидные системы имеют большую, общую поверхность частиц и обладают большим избытком свободно – поверхностной энергии, при столкновении частиц в ходе теплового движения велика вероятность их сцепления в следствии обычного молекулярного притяжения частиц. При объединении частиц силы понижаются и вся система становится термодинамической. В лиафобных системах на частицах происходит эквивалентная адсорбция ионов электролита. Частицы приобретают одинаковый заряд и отталкиваются, препятствуя объединению. В лиафильных вокруг частиц образуются сольватные оболочки из молекул растворителя. Они не дают сблизиться частицам на расстоянии, где начинают действовать взаимо – притягивающие силы. Эти факторы устойчивости образования зарядов за счет адсорбции ионов и возникновения сольватных оболочек. Кинетическая устойчивость – устойчивость коллоидных частиц против оседания частиц. Факторами яв-ся степень раздробленности частиц или дисперсность системы. Чем меньше частицы, тем медленнее они оседают.
Агрегативная устойчивость эмульсий
Агрегативную устойчивость эмульсий обеспечивают 2 фактора: двойной электродный слой ионов твердых капель и эмульгаторы - в-ва стабилизирующие эмульсии, препятствующие коалесценции капель. Ими могут быть коллоидные ПАВ, ВМС и разные в-ва в виде мелких порошков. Эмульгаторы образуют структуру механический барьер между каплями и окружающей средой. Молекулы и частицы эмульгатора адсорбируются на поверхности капель и образующие вокруг них прочную, упругую, непроницаемую оболочку и не дающую соприкасаться и сливаться жидкости при их столкновении. Эмульгаторы бывают гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные эмульгаторы стабилизируют эмульсии, а гидрофобные стабилизируют эмульгатор
Адсорбционное равновесие
Подвижное равновесие между количеством адсорбируемых и покидающих поверхность молекул в единицу времени наз-ся динамическим адсорбционным равновесием. Адсорбция зависит от температуры. С повышением температуры физическая адсорбция уменьшается. Это происходит в следствии увеличения скорости движения молекул адсорбтива в адсорбционном слое, что ведет к ослаблению их взаимодействия с адсорбентом. Хемосорбция с повышением температуры увеличивается, так как в соот-ии с теоремой активации увеличивается число столкновении молекул адсорбента и адсорбтива, ведущих к химическому взаимодействию.
Адсорбционный слой
Адсорбционный слой – нестабильное образование. десорбированные молекулы переходят в раствор, на их место – адсорбируются другие. При выравнивании скоростей адсорбции и десорбции — равновесие перемещается плотной упаковке адсорб. слоя толщиной в 1 молекулу, происходит максимальное понижение молекулярного давления от поверхностного натяжения. Длину молекулы L рассчитывают, определяя массу в-ва, адсорбированного на 1м2 поверхности: m=v2=1Ld, где d – плотность в-ва.
Аэрозоли
Аэрозоли – туман, облака, пыль и дым. Их получают диспергированием и конденсацией. Особенности аэрозолей – малая вязкость газовой дисперсионной среды и большой молекул газа сравнительно с размером частиц. Поэтому несмотря на небольшой размер частиц в атомах происходит интенсивное Броуновское движение. Частицы захватывают ионы газа и приобретают заряд. Из-зи Броуновского движения и отсутствия факторов стабилизация аэрозолей не устойчива. Частицы объединяются и оседают в газовой среде. В технике аэрозоли получают для лучшего сжигания горючего, угля на электростанциях, в быту аэрозоли используют для окрашивания поверхностей. В виде аэрозолей применяют многие лекарственные препараты для лечения простудных и аллергических заболеваний легких верхних дыхательных путей.
Буферные растворы
Буферные растворы – это растворы, в которых сохраняется постоянная рН при разбавлении или добавлении кислоты или щёлочи. Буферные растворы бывают двух типов: минеральные растворы и белковые растворы.
1-ый тип: кислотные (состоят из слабой кислоты и ее соли: CH3COOH, CH3COONa)
2-ой тип: основные (состоят из слабого основания и его соли:NH4OH, NH4Cl)
3-ий тип: относятся к первому
Буферные системы организма
В организме благодаря работе регуляторных механизмов, включающих несколько буферных систем, осуществляется поддержание постоянного значения рН в тканевых жидкостях и крови. В организме существуют три основные буферные системы: оксигемоглобиновая, гидрокарбонатная, и фосфатная. Буферная система оксигемоглобин – гемоглобин, на долю которой приходится около 75% буферной ёмкости крови, характеризующаяся равновесием между ионами гемоглобина Hb- и самим гемоглобином HHb, являющимся очень слабой кислотой. Hb- + H+ ↔ HHb
Hb- + H2O ↔ HHb + OH-. Гидрокарбонатная система характеризуется равновесием молекул слабой угольной кислоты с образующимися при её диссоциации гидрокарбонат-ионами: HCO3- + H+ ↔ H2CO3; HCO3- + H2O ↔ H2CO + H2O. Фосфатная система характеризуется равновесием между дигидрофосфат и гидрофосфат ионами. HPO42- + H+ ↔ H2PO4-; HPO42- + H2O ↔ H2PO4 + OH-
Гидролиз
Гидролизом называется взаимодействие ионов соли с ионами водорода Н+ или гидрокид-ионами ОН- молекул воды, в результате которого образуется слабый электролит. 1) Если соль составлена из катиона слабого основания и аниона сильной кислоты, то такая соль подвержена гидролизу (по катиону) и реакция ее водного раствора будет кислая (рН<7), например: NH4Cl+H2O ↔ NH4OH+HCl; NH4++HOH ↔ NH4OH+H+; 2) Если соль составлена из катиона сильного основания и аниона слабой кислоты, то такая соль подвержена гидролизу по аниону и реакция её водного раствора будет щелочная ( рН>7), например: KCN + H2O ↔ HCH + KOH; CN- + HOH ↔ HCN + OH- ; 3) Если соль составлена из катиона слабого основания и аниона слабой кислоты, то такая соль подвержена гидролизу и по катиону и по аниону, при этом реакция среды близка к нейтральной, например: NH4CH3COO + HOH ↔ NH4OH + CH3COOH; 4) Если соль составлена из аниона сильной кислоты и катиона сильного основания, то такая соль гидролизу не подвержена и реакция её водного раствора будет нейтральной, например: NaNO3 + HOH ↔ не идёт
Виды устойчивости
Кинетическая – характеризует способность кинетической дисперсной фазы оставаться во взвешенном состоянии.
Агрегативная – характеризует способность частиц дисперсной фазы противостоять их агрегации.
Конденсационная – характеризует способность дисперсных систем сохранять неизменной с течением времени удельную поверхность.
Образование ВМС
ВМС образуются двумя путями: полимеризация – процесс, в котором атомы или молекулы исходного НМ в-ва соединяются друг с другом ковалентными связями и образуют новое в-во – полимер без необычных продуктов. Процесс происходит за счет образования новых или раскрытия кратных связей. Для этого требуется высокая температура и повышение давления; поликонденсация – процесс в котором НМ в-ва соединяются ковалентными связями с образованием полимера и какого либо НМ побочного продукта. Происходит из – за отцепления от мономеров разных атомов с освобождением свободной валентности.
ВМС (вращение звеньев)
ВМС обладает (внутренним вращением звеньев). В следствии поворота каждого атома вокруг ковалентной связи может происходить поворот всей цепи полимера на 360 град на протяжении определенной ее длины. В результате вращения макромолекулы изгибаются и принимают произвольную форму. Разные пространственные формы макромолекул одного и того же полимера наз-ся конформации. Осуществляют только несколько конформаций, так как неограниченному изгибанию цепей полимеров препятствует взаимодействие между молекулами групп составляющую данную макромолекулу. Противоположно заряженные группировки цепей взаимно притягиваются, а одноименно заряженные – отталкиваются. Между группировками цепей часто возникают водородные связи, которые так же фиксируют положение цепи в пространстве. В зависимости от характера связи и молекулярных групп, форма макромолекул при обычных температурах оказываются в виде клубков или извитых нитей. В следствии гибкости макромолекул они способны обратно деформироваться.
Взаимная коагуляция
Взаимная коагуляция – смешивание двух коллоидных р-ов с разноименно – заряженными частицами, ведущая к образованию осадка. Взаимная коагуляция происходит тогда, если суммарный заряд частиц одного золя нейтрализует суммарный заряд другого. При коагуляции золи смесями электролитов наблюдаются разные закономерности коагуляции: 1) вычитание коагулирующего действия (антогонизм). При этом происходит образование пептизаторов, которые хорошо адсорбируются или образование из исходных ионов слабо диссоциирующих молекул; 2) суммированием коагуляции – его действие (аудетивность); 3) усиление коагулирующего действия (синергизм).
ВМС
ВМС – в-ва с М (х) от нескольких тысяч. Особенностью этих соединений яв-ся то, что они состоят из многих тысяч атомов связанных с ковалентными связями. Такие большие молекулы наз-ся макромолекулы. Они состоят из множества подобных или одинаковых группировок. ВМС еще называют полимерами. Они могут быть органическими и неорганическими в-ми. ВМС яв-ся основой жизни. В живых организмах они выполняют ф-ии: структурную, энергетическую, метаболическую, информационную. Большая величина молекул и разнообразие хим-их группировок ВМС придает их р-ам особое св-во, как физиологические р-ры, так и с растворами НМС. По происхождению ВМС делят: неорганические полимеры (алмаз, графит, стекло, глина), органические полимеры: природные (каучук, гликоген), синтетические (синтетический каучук, пластмассы). По последовательности отдельных группировок атомов: собственные полимеры: молекулы состоят из большого числа одинаковых атомов или молекулярных групп. Образуются при полимеризации атомов или молекул какого то исходного НМ в-ва, сополимеры (совместные полимеры): они образуются слиянием нескольких разных НМС. Молекулы состоят из нескольких элементарных звеньев разного хим-го состава и связанных в нерегулярной последовательности. К ним относятся белки и нуклеиновые кислоты; блок-сополимеры, молекулярные группы разного состава связанные в регулярной последовательности. По пространственной структуре молекул: линейные полимеры, разветвленные, сетчатые. По наличию заряда: нейтральные поликатионы, полианионы, полиамфолиты.
Грем
Т. Грем установил что некоторые в-ва обычно трудно растворимы при определенных условиях образуют однородные р-ры. В отличие от обычных в-тв они в этих р-ах образуют не кристаллические, а аморфные остатки. Частицы этого в-ва медленно диффундируют и не способны проходить через полупроводимые мембраны, значит эти частицы были большого размера. Поэтому Грен разделил в-ва на обычные (кристаллоиды) и клееподобные (коллоиды). Это озночает, что кристаллоиды образуют кристалловидные р-ры, а коллоиды - коллоидные р-ры. Такое разделение в-тв относительно, одно и то же в-во можно получить в кристаллическом и коллоидном состоянии. Значит кристаллы и коллоиды не разные классы, а разное состояние в-ва. Эту относительность вывели в своих работах Борьщов А. Н. и Менделеев.
Водородный электрод
Водородный электрод представляет собой платиновую пластинку опущенную в 1 N р-р серной кислоты. Пластинка покрыта очень мелко измельченной платиной для лучшего поглощения газообразного водорода, пропускаемого через р-р около пластинки. С помощью платины большое кол-во молекулярного водорода удерживается в контакте с р-ром. Водород диссоциирует. Электроны поступают в платину и она заряжаеться отрицательно. Ионы водорода переходят в р-р и он на границе с платиной заряжается положительно. Сама платина не участвует в электродной реакции, таким образом водородный электрод представляет собой газовый электрод с металлической ф-ей. При стандартных условиях отрицательный потенциал водородного электрода условно принимают равным нулю при любой температуре.
Второй закон термодинамики
Энергия любого вида может переходить от одного тела к другому только при таком условии, если термодинамический потенциал энергии у первого тела выше, чем у второго.
Высаливание
Чтобы лишить макромолекулы устойчивости, необходимо удалить их сальватные оболочки и понизить заряд. Для этого применяют соли, а сам процесс называют высаливанием. Высаливание – обратимый процесс. После удаления солей в-во возвращается в исходное состояние. По высаливающему действию ионы электролитов образуют последовательность, которая называется лиотропным рядом Гофмейстера:
Ряд для катионов: Li, Na, K,Cs,Ca,Sr,Ba
Ряд для анионов:Цитрат-3 > SO2-4>CI->I->CNS
Броуновское движение
Броуновское движение – хаотичное движение коллоидно – и микроскопически – дисперсных частиц. Оно подобно рою комаров, пляшущих в солнечном луче. Броуновское движение возрастает с увеличением температуры, уменьшением вязкости коллоидного раствора и уменьшением размера коллоидных частиц.
Диффузионный потенциал
Диффузионный и мембранный потенциалы возникают на границе проводников второго рода разного состава при соприкосновении р-ов разной конц. Растворенное в-во дифундирует в р-р с меньшей конц. При этом более подвижные ионы опережают менее подвижные. Менее конц р-р приобретает заряд быстрых ионов, а более конц р-р – заряд медленных ионов. В далнейшем скорость движения ионов через границу усредняется, потому что быстрые ионы своим притяжением ускоряет медленные а те, тормозят быстрые. Достигается динамическое равновесие и на границе р-ов образуется двойной электрический слой ионов. Разность потенциалов его наз-ют диффузионным. Величена диффузионного потенциала зависит от подвижности ионов и от разности концетрации растворов. Мембранный потенциал возникает на полу проницаемой мембране, разделяющей р-ры эл-ов разного состава или конц. Полупроницаемые мембраны облодают не одинаковой проницаемостью для различных ионов. Они могут пропускать катионы и не пропускать анионы. Полупроницаемость мембран обусловлено не соответствием величены отверстий мембраны и размеров катионов и анионов. Ионы, проникающие через мембрану, скапливаются на ней со стороны менее конц р-ра. Они притягивают через мембрану ионы противоположного заряда, не способные проходить через нее, и по этому скапливающиеся на мембране со стороны более конц-го р-ра. Одна сторона мембраны заряжается отрицательно, а другая положительно.
Диффузия
Диффузия – самопроизвольное выравнивание концентрации в-тв в ходе теплогого движения молекул. Диффузия тем меньше, чем больше размер частиц. В коллоидных р-ах частица больше чем молекула растворенного в-ва в обычных р-ах. Поэтому и диффузии коллоидных р-ов не большая.
Закон аддитивности электропроводности Кольрауша
Кольрауш установил закон независимости движения ионов в разбавленных р-ах или закон аддетивности электропроводности. Экв электропроводность электролита при бесконечном разведении р-ра равно сумме ионных электропроводностей катионов и анионов. (λ∞= λk+ λa)
Ионная электропроводность представляет часть экв-ой электропроводности. Бесконечно разведенного р-ра электролита, обеспечиваемого ионы данного вида. Абсолютная скорость движения представляет индивидуальную постоянную характеристику данного вида ионов. Эта скорость движения в см/сек, которые приобретают данные ионы в данном р-ле в электрическом поле с градиентом потенциала 1 в/см при бесконечном разведении р-ра, т е в отсутствии межионных взаимодействий. Скорость движения ионов сложным образом определяется 4-мя факторами – напряженностью Эл поля, температурой р-ра, межионами взаимодействиями и абсолютной скоростью движения данного вида ионов. Закон Кольрауша показывает, что в реальных растворах между ионами существует электростатическое взаимодействие, которое препятствует свободному перемещению ионов.
Закон Генри-Дальтона
При постоянной температуре растворимости газа Рж, выраженная массой этого газа, растворяющейся в единице объёма жидкости, прямо пропорциональна его парциальному давлению над раствором (Рг): Рж = Крг
Закон Гесса
Тепловой эффект зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от процесса, от числа и характера промежуточных стадий. Этот закон лежит в основе термохимических расчетов, он позволяет рассчитывать теплоту реакций, которую нельзя сделать экспериментально. Закон Гесса является следствием из I-го начала термодинамики.
C+O2=CO2, ∆H или
C+1/2 O2=CO, ∆H2
CO+ Ѕ O2-CO2, ∆H3 =>
∆H1= ∆H2+ ∆H3
Следовательно, если известны общий тепловой эффект и тепловой эффект одной из реакций, можно вычислить тепловой эффект второй промежуточной стадии.
Следствия закона Гесса
Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования исходных веществ; теплота (стандартная энтальпия) образования органического соединения равна разности между теплотой сгорания простых веществ, из которых оно может быть получено, и теплотой сгорания самого соединения.
Закон действующих масс
Скорость химической реакции при постоянной температуре прямопропорциональна действующим массам - молярным концентрациям реагирующих веществ, взятых с учётом их стехиометрических коэффициентов:
mA+nB=pC+qD
V=kcm(A)cn(B), где k – коэффициент пропорц. (константа V)
Закон Рауля
Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворённого вещества, т. е. отношению количества молей растворённого вещества к суммарному количеству молей растворённого вещества и растворителя: P0-P/Po = n/n+N
Закон равновесия фаз
В равновесной термодинамической системе, на которую влияют только температура и давление, число степеней свободы (С) равно числу независимых компонентов (К) минус число фаз(Ф) плюс 2. С=К-Ф+2
Классификация гальванических элементов
Гальваническим элементом наз-ся система, в которой хим-ая энергия в-тв превращается в электрическую. По термодинамической характеристике работы гальванические элементы делятся на обратимые и не обратимые. В обратимые элементы поступление Эл. Энергии из вне обращают все хим. процессы и приводят элемент в исходное сост., предшествующие выполнению им электрической работы. К обратимым элементам принадлежит, элемент Якоби – Даниэля. В необратимых элементах происходят термодинамические необратимые процессы. Примером такого элемента может быть элемент Вольта. По наличию жидкостной границы во внутренней цепи различают элементы с переносом и без переноса. С переносом – элемент Якоби – Даниэля. Без переноса – элемент Вольта.
Коагуляция
Процесс самопроизвольного объединения коллоидных частиц с дальнейшим выпадением в осадок. Коагуляцию вызывают различные процессы – встряхивание, перемешивание (т. к. увеличивается вероятность столкновения). Молекулярно-кинетический механизм коагуляции: в основе механизма лежит преодоление электростатического отталкновения частиц и барьерного эффекта их сольватных оболочек. Для этого необходимо увеличить скорость движения частиц и число их столкновений. Также, чаще всего в растворы предварительно добавляют электролит, который нейтрализует заряд частиц.
Избирательность адсорбции + правило Панета-Фаянса
Характерным признаком адсорбции яв-ся её избирательность или специфичность. Это значит, что каждый адсорбент адсорбирует не любые в-ва, а только одно или несколько определенных в-тв. Избирательность адсорбции объясняется тем, что должно произойти случайное совпадение в распределении электронной плотности молекул адсорбента и адсорбтива по типу «ключ – замок». Другими словами должно быть определенное химическое сродство между адсорбентом и адсорбтивом. Избирательность адсорбции яв-ся основой ее практического применения. При эквивалентной адсорбции адсорбируются ионы имеющие в своем составе адсорбенты. Объясняется это тем что адсорбируемые ионы включаются в его структуру и достраивают его. Эта закономерность сформулирована в виде правила Панета – Фаянса: при эквивалентной адсорбции адсорбируются те ионы, имеющие в своем составе такие же атомы или группировки как и в составе адсорбента.
Импирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха
Г. Фрейндлих предложил империческое уравнение адсорбции, т е уравнение, не вытекающее из теоретических рассуждений, а подобранное опытным путем.
x/m=a*c1/n Здесь х – кол-во адсорбированного в-ва, m – масса адсорбента, С – равновесная концентрация адсорбированного в-ва в прилегающем газе или р-ре, а и n – имперически подобранные константы.
Катализ
Катализ – это изменение скорости реакции под действием катализатора. Катализатор – это вещество, которое не расходуется, но увеличивает скорость реакции. Ингибитор – вещество, которое не расходуется, но уменьшает скорость реакции. Катализ может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном катализе реагирующее вещество образует одну фазу, а при гетерогенном катализе катализатор является самостоятельной фазой.
Классификация эмульсий
Классифицируют по 2 признакам: по полярности жидкостей эмульсии; по концентрации жидкости, находящееся в виде капель. 1) В эмульсиях жидкость полярна (вода), неполярных (масло). Прямые эмульсии – капли масла в воде (молоко). Обратные – капли воды в масле (сливочное масло). 2) По концентрации 3 типа эмульсий: а) разбавленные, с концентрацией диспергированной жидкости до 0,1 объемных %; б) концентрированные – до 47-ех объемных %; в) высококонцентрированные до 74-ех объемных %. Для определения типа используют разные методы. Например, к эмульсии добавляют краситель, растворитель только в одной из жидкостей, либо в масле, либо в воде. Наблюдают эмульсию под микроскопом и определяют тип.
Коагуляция золей
Коагуляция золей происходит при смешивании разл. золей, частицы кот. имеют противоположный заряд. Происходит взаимная нейтрализация кол. частиц и исчезает электростатическое отталкивание. Частицы объединяются в агрегаты, происходит коагуляция. Это явление используется при выделении каучука из латекса, при окраске тканей, очистки промышленных вод. Вода закрытых водоемов загрязнена кол. частицами. (глина, отходы, раст.) Эти частицы заряжены отрицательно. Поэтому добавляются кислоты – сернокислый Al и Fe. В воде эти соли гидр-ся и образуют положительно заряженные коллоидные частицы гидратов окиси Al или Fe. Затем взаимодействуют с отрицательно заряженными природными коллоидными частицами, объединяются и оседают. Коагуляция золей электролитами подчиняется правилу Шульца-Гарди. При коагуляции золей смесями электролитов наблюдают различные закономерности коагуляции:
1 – антагонизм (CaCl2 и NaCl) 2- аддитивность (KCl и NaCl)
3- синергизм (CaCl2 и HCl)
Коллоидная защита
При добавлении полимера к коллоидному раствору его молекулы адсорбируются на коллоидную частицу и придают им гидрофильный характер. Коллоидные частицы окружаются сольватными оболочками макромолекул и поэтому становятся более устойчивыми к коагулирующему действию электролитов. Это явление называется коллоидной защитой. Например, в организме белки плазмы крови защищают от объединения и увеличения размеров частицы.
Комплексные соединения
Комплексные соединения – соединения, в узлах кристаллов которых находятся комплексы, способные к самостоятельному существованию в растворе
Кондуктометрия
Определение эл-ти р-ов наз-ся кондуктометрией. Все кондуктометрические определения сводятся к измерению сопротивления р-ра и последующему расчету удельной, эквивалентной электропроводностей и различных констант. Для наиболее точного измерения сопротивления р-ов применяют композиционный метод, при этом используют переменный ток. В соот-ии с этими требованиями приборы для измерения Эл-тей р-ов работают по схеме моста Ф. Кольрауша. Виды кондуктометрического анализа: кондуктометрическое определение степени и константы диссоциации слабых электролитов, кондуктометрическое титрование, кондуктометрическое определение растворимости трудно растворимых солей, кондук. определение общего содержания солей в водных р-ах.
Кондуктометрическое титрование
При титровании в р-ре вследствие реакций нейтрализаций или осаждения уменьшается конц. ионов исходного электролита. Поэтому удельная электропроводность р-ра постепенно изменяется. В точке эквивалентности связывается последние ионы исходного электролита и появ-ся первые избыточные ионы электролита, добавляемого при титровании. Поскольку подвижность разных ионов не одинакова, в точке эквивалентности происходит резкое изменение удельной электропроводности р-ра. Оно определяет кол-во титруещего электролита, израсходанного на титровании до скочка электропроводности, и расчитывает конц титруемого р-ра. Кондук-им титрованием можно анализировать смеси сильных и слабых кислот и оснований, смесь галогенидов, мутных и окрашенных р-ов, когда невозможно использовать цветные индикаторы.
Контактный потенциал
Контактный потенциал возникает на границе проводников первого рода – с электронной проводимостью (металлов, графита и др.). В металлах атомы расположены близко друг к другу, создаются зоны свободного перемещения электронов и возникает электронный газ. При соприкосновений разных металлов электроны будут переходить из одного металла в другой. Поэтому в одном металле создается избыток электронов и он заряжается -, а в другом +. На границе металлов образуются равновесные двойной электрический слой разность потенциалов, которого и наз-ся просто контактным потенциалом.
Координационная теория Вернера
1) В комплексных соединениях один из атомов-комплексообразователь (центральный атом); вокруг него определенным образом координированы лиганды.2) Центральный атом с лигандами связан донорно-акцепторными связями (или электростатически) и обр-т внутреннюю координационную сферу соединения – комплексный ион, который при написании заключают в квадратные скобки.3) В большинстве случаев число лигандов, непосредственно связанных с центральным атомом, называется координационным числом, которое принимают за 2, 4, 6. 8.
4) Внутренняя сфера обладает определенной устойчивостью и имеет заряд равный Σ комплексообразователя и лигандов. 5) Ионы, располагающиеся на более далеком расстоянии от центрального атома, образуют внешнюю координационную сферу.
Лиофобные коллоидные системы
Лиофобные коллоидные системы можно получить либо объединением молекул коллоидных частиц, либо разделением твердых в-тв до размеров коллоидных частиц. Есть два метода: конденсационный и диспергеционный. Конденсационный метод делится на физ-ую и хим-ую конденсацию. Физ-ая конденсация: способ замены растворителя при помощи конденсации паров в-тв. Хим-ая конденсация: перенасыщение р-ра трудно – растворимыми в-ми в момент его образования в ходе разных хим-их реакций. Диспергеционный метод делится на физ-ую и хим-ую. Физ-ое диспергирование: размалывание в-тв в коллоидных мельницах или с помощью ультразвука. Хим-ое диспергирование: перевод в-тв из рыхлого, аморфного осадка в коллоидный р-р под действием бептизаторов – электролитов, вступающих в химическое взаимодействие с в-ом осадка с образованием продуктов реакции, ионы которого могут абсорбироваться на агрегата в-ва находящегося в осадке. Придается одноименный заряд, после чего частицы отталкиваются и переходят в р-р. Нужно соблюдать три условия: 1) выбрать адекватный метод получения, который позволил бы частицы коллоидного размера; 2)а в момент образования коллоидных частиц они должны быть не растворимыми в дисперсной среде; 3) наличие стабилизатора (для лиофобных частиц такой стабилизатор – электролит) сообщающего устойчивость
коллоидным системам.
Определение степени и константы диссоциации
Измеряют сопротивлением р-ра слабого электролита известной конц. Рассчитывают его удельную электропроводность, затем вычисляют эквивалентную электропроводность. Далее по табличным данным абсолютных скоростей движения или подвижностей ионов Эл-та, используя з-н Ф. Кольрауша, рассчитывают предельную эквивалентную электропроводность. После этого по отношению С. Аррениуса определяют степень диссоциации Эл- та. Полученные данные позволяют рассчитать константу диссоциации К по закону разведения В. Оствальда Определение подобным методом степени и константы диссоциации воды позволило установить постоянство ионного произведения воды и развить далее представления о кислотных и основных св-ах воды р-ров.
Лиофобные коллоидные частицы
Лиофобные коллоидные частицы представляют собой агрегаты из молекул труднорастворимого в-ва, имеющие кристаллическое строение. Сам кристаллический агрегат состоит из отдельных молекул – ядро, частицы. На ядре происходит эквивалентная адсорбция ионов электролита присутствующих в р-ре. Такой электролит ионогенный. Адсорбция ионов происходит с правилом Панета – Фаянса. Ионы адсорбирующегося на в-ве ядра – потенциалоопределяющего, т/к именно они определяют знак заряда частиц. Поверх потенциалов определяющих ионов адсорбируются ионы противоположного заряда – противоионы. Часть противоионов адсорбируется очень прочно, так что на ядре частицы образуются адсорбционный слой. Адсорбционный слой прочно удерживается, так что создаются гранулы. Гранулы свободно перемещаются в р-ре. Она имеет заряд С-ия потенциалопределяющих ионов больше С-ии противоионов в адсорбционном слое. Другая часть противоионов адсорбирует не прочно и участвует в тепловом движении. Они в совокупности образуют поверх адсорбционного слоя диффузный слой.
Методы очищения коллоидных систем
Надо очищать от примесей низко – молекулярных соединений (такие примеси электролиты), так как они со времени вызывают разрушение коллоидных систем. Есть три способа очищения: диализ, электродиализ и ультрафильтрация. Диализ: удаление помощью мембраны низко молекулярных соединений из коллоидных р-ов и р-ов ВМС. При этом используют св-во мембран пропускать молекулы и ионы малого размера и задерживать коллоидные частицы и макромолекулы. Этот метод основан на процессе диффузии. Электродиализ: метод увеличения скорости диализа. В р-р помещают электроды и пропускают ток. Ультрафильтрация: метод основан на продавливании разделяемой смеси через фильтры спорами, пропускающими только молекулы и ионы низко – молекулярных в-тв
Потенциометрическое титрование
Потенциометрическим титрованием называется метод определения концентрации растворов электролитов. метод заключается в измерении ЭДС в гальванической цепи при титровании. Метод используют для анализа сложных смесей различных соединений.
Правило Вант-Гоффа
Осмотическое давление равно тому давлению, которое оказывало бы раств-е вещество, если бы оно находилось в газообразном состоянии при той же температуре, занимало V=Vр-ра; Pосм.= C(x) RT
Молекулярное давление
Над границей разделов масс поверхностные молекулы, атомы или ионы имеют неуравновешенную свободную часть силового поля. Они притягиваются ниже лежащими молекулами фазы и это притяжение не компенсируются равноценным притяжением со стороны прилегающей фазы. Поэтому весь поверхностный слой как бы оказывает на фазу давление, называемое молекулярным. Точка энергии молекулярного давления наз-ся свободной поверхностной энергией. Она пропорциональна поверхностному натяжению и площади поверхности. Формула: F= ŏS. Здесь F-свободная поверхностная энергия в Дж, ŏ - поверхностное натяжение в Дж/м, S-площадь поверхности в м2. Самопроизвольное изменение концентрации в-тв на границе раздела фаз по сравнению с концентрацией внутри одной из фаз наз-ся адсорбцией.
Нефелометрия
Нефелометрия: измеряет интенсивность светорассеивания или мутности р-ра. Измерение интенсивности р-ра позволяет определить путем сравнения со стандартным р-ом, размер частиц и концентрации р-ра.
Осмос
Осмос – одностороннее проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей.
Образование эмульсий
Разбавленные эмульсии (до 0,1 объемных %). Образуется без эмульгаторов или под действием ПАВ. ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. По св-ам разбавленных эмульсий они близки к лиофобным золям. Это высокодисперсные эмульсии; капли очень малы, т е как у коллоидных частиц. Есть Броуновское движение, диффузия капель, рассеивание света, седиментационно – устойчивы. Капли заряжены из – за адсорбции на них ионов. Под действием электролитов коагулирует, агрегато – устойчивы, так как они малы, есть заряд капель, малое число капель. Концентрированные эмульсии (от 0,1 до 47 объемных %). Образуются только в присутствии эмульгаторов. Капли одинаковые, шарообразные, соприкасаются но не деформируются. Размер большой и диффузии очень малы. агрегативно и кинетически не устойчивы, Броуновское движение малое. Из – за большого числа молекул велико столкновение между ними, из – за чего капли сливаются. Высококонцентрированные эмульсии (более 74-ех объемных %). Капли деформируют друг друга. Имеют форму многогранников, разделены тонкой дисперсной средой, Броуновское движение отсутствует, диффузия и седиментация отсутствует, так как дисперсная среда неподвижна. Такие эмульсии малотекучи.
Окислительно-восстановительный потенциал
Окислительно-восстановительный потенциал представляет заряд, возникающий на проводнике, опущенном в р-р, содержащий одновременно окисленную и восстановленную форму какого либо соединения, т.е. Окислительно-восстановительную систему. Рассмотрим раствор, содержащий хлорное и хлористое железо. При избытке в р-ре хлорного железа FeCl3, окисленная форма железа Fe3+ будет восстанавливаться. Необходимые для этого электроны поглощаются от металлического проводника, погруженного в р-р FeCl3 и FeCL2. Устанавливается динамическое равновесие. Проводник при этом заряжается положительно виду недостатка электронов, а р-р отрицательный из – за избытка анионов. При избытка в р-ре хлористого железа двухзарядные ионы железа окисляются. Их электроны передаются медпроводнику. Он заряжается отрицательно, а р-р положительно. И в этом случае тоже устанавливается динамическое равновесие. Величина редокс – потенциала определяется вариантом уравнение В. Нернста, в котором учитывается константа равновесия ОВП, зависящая по закону действующих масс от конц. окисленных и вост. форм соединения – Сокисл и Свосст
Eredox = E0redox + 0, 0001983 T/n * lg Cокисл./Свосст.
Здесь Eredox – редокс-потенциал в вольтах, E0redox - стандартный или нормальный редокс–потенциал. Это потенциал электрода при равных конц. в р-ре окисленной и вост. форм соединения, n –число электронов, освобождаемых молекулой или ионом восстановленной формы при переходе ее в окисленную форму.
Обращение фаз
Обращение фаз – превращение эмульсий одного типа в эмульсию другого типа. Капли эмульсии сливаются, а жидкости в которой они нах-ся, сама дробится на капли, которые уже распределяются в жидкости из первоночальных капель. Обращение происходит из – за изменения природы эмульгатора, она становится неспособна стабилизировать исходную эмульсию. Обращение фаз эмульсий происходит и за счет разрушения барьера из эмульгатора на каплях.
Теплота образования(Энтальпия)
Теплота образования – тепловой эффект реакции образования 1 моль какого-либо в-ва из простых веществ при 238К, 1 атм. Теплоты образования используют для вычислений тепловых эффектов реакций.
Осмотическое давление
Осмотическое давление – величина, измеряемая типичным гидравлическим давлением, которое нужно приложить к раствору, чтобы осмос прекратился.
Pосм.= C(x) RT
Пены
Пены – микрогетерогенные системы, состоящие из деформированных пузырьков газа и разделяющих их тонких прослоек жидкости или твердого тела. Есть пены жидкие и пены твердые. Твердые пены всегда образуются из жидких в результате застывания жидкости. Пены получают диспергационными и конденсационными методами. Диспергационный: газ продувают в жидкость, перемешивают или встряхивают жидкость с газом. Конденсационный: пузырьки газа выделяются из жидкости в процессе вспениваются при резком понижении давления, при кипячении р-ра. Пенообразователи – подобные эмульгаторам в эмульсиях пенообразователями могут быть ПАВ, белки, тонкие порошки твердых в-тв. Молекулы пенообразователя адсорбируются на поверхности пленок жидкости. Таким образом, что их углеводородные радикалы обращены в сторону газа, а полярные группы – в сторону жидкости. Молекулы пенообразователя расположены плотно. Они создаются на границе газ – жидкость непроницаемой барьер. Они препятствуют соединению пузырьков газа. Разрушение пены происходит из – за стекания жидкости из пленок в узлы каркаса и от верхних частей пены к нижней, а так же в результате диффузий газа из мелких пузырьков в крупные. Пены – пищевые продукты (хлеб, зефир). Пенообразование используют в производстве строительных материалов (пенобетон, пенопласты). При недостатке кислорода больным дают кислородные коктели – густые пены полученные при смешивании кислорода.
Первое начало термодинамики
Первое начало термодинамики – при сообщении термодинамической системе определенного количества теплоты Q в общем случае происходит приращение внутр. E системы (∆U) и она совершает работу(A) против внешних сил: Q= ∆U+A (закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам)
Поверхностно-активные вещества
Поверхностно-активными веществами веществами в водных растворах являются вещества, имеющие дифильную природу, т.е. имеющие в своих молекулах полярные и неполярные группы одновременно. (Полярными группами являются карбонильная, карбоксильная, гидроксильная, аминогруппа, амидная и сульфгидрильная, неполярными – алифатические и ароматические углеводородные радикалы). Полярные группы хорошо взаимодействуют с H2O, что обеспечивает растворимость ПАВ. В адсорбц. слое полярные группы ПАВ обращены в сторону воды. Неполярные – беспорядочно на поверхности, но обязательно направлены в сторону полярной фазы, к поверхности воды. При увеличении концентрации ПАВ кол-во адсорбированных молекул увеличивается. Уплотняясь, углеводородные радикалы встают вертикально в направлении от поверхности раствора к др. фазе (воздуху) – «частокол Ленгмюра». ПАВ делят на короткоцепочные и длинноцепочные. К короткоцепочным ПАВ относятся в-ва с небольшой молекулярной массой (масляная к-та, амиловый спирт). Длинноцепочными ПАВ являются соединения с большой молекулярной массой, такие, как высшие спирты, жирные кислоты.
Поверхностно-неактивные вещества
Поверхностно-неактивными веществами являются растворимые полярные вещества. Это различные углеводы и соли. В растворе их ионы сильно сольватируются, повышая поверхностное натяжение раствора.
Полуколлоиды
Полуколлоиды – это низкомолекулярные в-ва, хорошо растворимые в воде и образующие истинные р-ры при определенных условиях. Так же они могут образовывать коллоидные р-ры. Полуколлоиды имеют дифильную природу. Их молекулы состоят из полярной и неполярной частей. Полярная группа: карбоксильные, карбонильные, гидроксильные и аминогруппы. Не полярные группы: алифатические и ароматические углеводородные радикалы. Полярные группы хорошо взаимодействуют с водой и обеспечивают растворимость полуколлоидов. Неполярные – вытесняются из полярной воды, обеспечивая тем самым взаимодействие молекул полуколлоидов друг с другом, приводящие к образованию коллоидных мицелл. Необычность физ-их св-тв р-ов заключается в том, что с ростом концентрации р-ра физические св-ва его изменяются. После достижения определенной концентрации дальнейшее изменение физ-их параметров прекращается. Это явление объясняет гипотезу Мак – Бена. Согласно ей при низких концентрациях в р-ре имеются только молекулы и ионы полуколлоида. Но после достижения этой концентрации из молекул образуются мицеллы. Сначала мицеллообразование прекращается изменение физ-их параметров р-ра.
Поляризация
Внутренняя среда организма представляет проводник второго рода – имеет ионную проводимость. Проведение тока в ткани обеспечивают неорганические ионы К, Na, Cl, HCO3, H2PO4 а так же меньшей степени ионы слабых органических кислот, белки и другие органические соединения. Живые ткани показывают большое сопротивление постоянному току. Это объясняется поляризацией. Общее сопротивление живых тканей постоянному току складывается из емкостного сопротивления клеточных мембран и обычного омического сопротивления жидкости меж клеточных пространств. Сопротивление тканей переменному току меньше чем постоянному. Это объясняется отсутствием поляризации. Емкостное сопротивление мембран оказывается небольшим. Пропускание тока умеренной силы через ткани и органы используют в клинике для диагностики и лечения заболевания. Под катодом лечат параличи. Под анодом – невриты, хранические боли. Перед наложением электродов вводят ионы лекарств. Переменный ток или УВЧ – различные виды диатермии.
Порошки
Порошки – разновидность аэрозолей с твердыми частицами. Их размер 10-4 - 10-7 м. Частицы в порошках прилегают друг к другу не плотно, только отдельными участками своей поверхности. Между частицами действуют физ-ие силы. Чем более полярнее молекулы в-ва, тем больше силы сцепления между частицами. Со временем частицы порошка под действием сил тяжести сближаются и число контактов между ними возрастает. При этом увеличивается действие сил молекулярного притяжения между частицами и весь порошок становится более устойчивым к механическому перемешиванию. Происходит слеживаемость. Слеживаемость тем выше, чем сильнее силы м/молекулярного взаимодействия, чем ниже и разнообразнее по размеру частицы и чем выше плотность в-ва частиц. При малых силах сцепления частиц. При интенсивном пересыпании или при обдувании происходит распыление порошков. Распыляемость больше у порошков со средним размером частиц, они не тяжелы и сила сцепления между ними меньше. Поэтому гидрофобные порошки имеют большую тянучесть и распыляемость чем гидрофильные порошки. На распыляемость влияет влажность воздуха так как сконденсированная между частицами вода повышает их сцепление.
Потенциалы
В организме возникают различные биоэлектрические потенциалы. По механизму возникновения они подразделяются на окислительно-восстановительные потенциалы и потенциалы ионной природы. К потенциалам ионной природы относят токи действия, потенциал повреждения и клеточный потенциал. Клеточный потенциал называется мембранным. Мембранный потенциал появляется на плазматических мембранах клеток вследствие наполнения клеток ионами калия и удаления из них ионов натрия. Окислительно-восстановительные потенциалы в организме возникают из-за неравномерного распределения электронов между органеллами и протоплазмой.
Потенциалы ионной природы
В организме возникают потенциалы ионной природы. К таким потенциалам относятся клеточный потенциал покоя, токи действия и потенциал продвижения.
Потенциал-опред. ионы
Потенциал-опред. ионы – ионы, адсорбирующиеся непосредственно на ядре (определяют знак заряда)
Потенциометрический метод измерения pH р-ра
Сущность потенциометрического метода определения рН р-ов состоит в измерении потенциала специального ионоселективного электрода, у которого он зависит от конц. Иона водорода исследуемом р-ре. Электродами сравнения при потенциалометрическом определении рН могут служить только электроды, потенциал которых постоянен и не зависит от присутствия ионов водорода в р-ре. Этим требованиям удовлетворяют электроды второго рода. Из них применяются ртуть используемый в каломельном электроде.
Правило Г. Дюкло и П. Траубе
Г. Дюкло и П. Траубе установили правило, что в гомологическом ряду алифатических соединений удлинение углеводородной цепи на одно звено –CH2- ведет к увеличению поверхностной активности ПАВ в 3-3,5 раза, т.е. в геометрической прогрессии.
Правило Ле-Шателье
Если в стационарной системе изменить какой-либо из параметров, определяющих её постоянство (температуру, давление, энтропию, энергию Гиббса), то в системе возникают процессы, способствующие уменьшению произведённого воздействия.
Природные эмульсии
Природные эмульсии – молоко, сырая нефть. Эмульсии – сливочное масло, кефир, маргарин, соусы. В технике эмульсии используют как смазочно – охлождающие жидкости при обработке металлов. Жиры, потребляемые пищей усваиваются после эмульгирования их в кишечнике. Эмульгаторы – выделяемые печенью желчные кислоты, натриевые, калиевые соли высших жирных кислот, образований в кишечнике эмульсий нужно для увеличения общей поверхности жировых капель и быстрого расщепления жиров ферментами – липазами. После всасывания жир поступает в лимфу и дальше в кровь и ткани в виде мелких капель – хиломикронов.в этот момент плазмы крови и лимфа представляют собой эмульсию. Хиломикроны стабилизированы белками. В клинической практике используют лекарства в виде эмульсий при невозможности приема пищи через рот эмульсию соевого масла и яичных фосфолипидов в воде водят внутривенно. Некоторые формы лекарств действуют лучше в виде эмульсий: они лучше всасываются.
Противоионы
Противоионы – ионы противоположного заряда. Образуется адсорбционный слой, кот. удерживается на ядре иона. Так, что создается единое целое – гранула. Часть противоионов адсорбируется непрочно и участвует в тепловом движении (располагаются рыхло). Гранула с диффузным слоем образует мицеллу. Она электронейтральна.
Растворы
Растворами являются гомогенные системы, состоящие из двух и более компонентов. Если гомогенная система жидкая, то это случай образования жидкого раствора, например, море, океан. Также бывают твёрдые растворы (сплав металлов) и газовые смеси (воздух). Для жидких веществ используется понятие растворитель, растворённое вещество.
Kw={Н+} {ОН-}=const=100*10-14. Величину Kw называют ионным произведением воды. Эта величина постоянна при данной температуре.
Свойства эмульсий
Разбавленные эмульсии (до 0,1 объемных %). Образуется без эмульгаторов или под действием ПАВ. ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. По св-ам разбавленных эмульсий они близки к лиофобным золям. Это высокодисперсные эмульсии; капли очень малы, т е как у коллоидных частиц. Есть Броуновское движение, диффузия капель, рассеивание света, седиментационно – устойчивы. Капли заряжены из – за адсорбции на них ионов. Под действием электролитов коагулирует, агрегато – устойчивы, так как они малы, есть заряд капель, малое число капель. Концентрированные эмульсии (от 0,1 до 47 объемных %). Образуются только в присутствии эмульгаторов. Капли одинаковые, шарообразные, соприкасаются но не деформируются. Размер большой и диффузии очень малы. агрегативно и кинетически не устойчивы, Броуновское движение малое. Из – за большого числа молекул велико столкновение между ними, из – за чего капли сливаются. Высококонцентрированные эмульсии (более 74-ех объемных %). Капли деформируют друг друга. Имеют форму многогранников, разделены тонкой дисперсной средой, Броуновское движение отсутствует, диффузия и седиментация отсутствует, так как дисперсная среда неподвижна. Такие эмульсии малотекучи.
СЕДИМЕНТАЦИЯ
Седиментация – процесс осаждения коллоидных частиц под действием силы тяжести. Седименгтационное равновесие состояния, когда уравниваются седиментация и диффузия, противодействующая процессу седиментации. Седиментационное равновесие приводит к разделению частиц по высоте р-ра в соответствии с размером частиц. Скорость оседания частиц под действием силы тяжести пропорциональна квадрату радиуса частицы, разности плотностей дисперсной фазы и дисперсной среды и обратно пропорциональна вязкости. Скорость увеличивается с увеличением радиуса частицы, с увеличением плотности дисперсной фазы и с понижением вязкости.
Солюбилизация
Солюбилизация – растворение нерастворимых в данном растворителе в-тв под действием добавляемых в р-р коллоидных ПАВ. При солюбилизации молекулы нерастворимого в-ва попадают внутрь мицелл полуколлоида, где окружаются группировками такой же полярности. В-во растворяется внутри и оказывается защищенным от растворителя, в котором оно не растворимо. Таким образом растворимость в-ва увеличивается. Солюбилизация возможна лишь при концентрации ПАВ в растворе выше ККМ, так как в-во растворяется в мицеллах. Солюбилизация наз-ся прямой, если не растворимое в-во растворяется в полярном растворителе. Солюбилизация в органическом растворителе яв-ся обратной, так как в-во растворяется в обратных мицеллах. Солюбилизация лежит в основе моющего действия ПАВ.
Стабилизатор
Стабилизатор – вещество, препятствующее выпадению в осадок или укрупнению частиц. Стабилизаторами являются ПАВ, ВМС, ионы электролитов.
Строение мицелл
Строение мицелл полуколлоидов зависит от хим-ой природы полярных и неполярных радикалов, а так же от концентрации р-ра и вида растворителя. При преобладании гидрофильности полярных групп при такой концентрации водного р-ра образуются сферические мицеллы. В них полярные молекулы обращены в наружу и взаимодействуют с водой, а неполярные – направлены внутрь и образуют сердцевину. По структуре такие мицеллы образуют ультромикрокапельками, так как углеводородные радикалы расположены не упорядочено, участвуют в тепловом движении и образуют жидкую среду агрегатного растворителя. С увеличением концентрации р-ра полуколлоиды сферические мицеллы преобразуются в двухслойные пластинчатые, они преобладают при высокой концентрации р-ра. Углеводородные радикалы обращены внутрь мицелл параллельно друг другу. Такое строение придает жидко – кристаллическую структуру, а полуколлоиды наз-ся жидкими кристаллами.
Суспензии
Суспензии – микрогетерогенные системы, в которых частицы нах-ся в жидкости. Размер частиц 10-4 - 10-7 м. Суспензии рассматривают, как взвеси порошков в жидкости. Для обеспечения устойчивости к суспензиям добавляют ПАВ и ВМС, создающих прочные адсорбционные слои и препятствующие слои их объединению. Из – за большого размера частиц суспензии различаются от коллоидных р-ов по молекулярно-кинетическим и оптическим св-ам. Суспензиям не свойственно явление опалесценции. В суспензиях нет Броуновского движения; дифракции и осмотического давления. Суспензии кинетически не устойчивые системы. Частицы имеют второй кинетический слой и сольватную оболочку, поэтому в суспензиях возможны электрофо1рез и электроосмос. Частицы в суспензиях сцепляются отдельными участками и образуют переплетающиеся нити. Высококонцентрированные суспензии, не текучие вследствие внутреннего структурообразования, наз-ся пастами. Особенности суспензии: синерезис – самопроизвольное выжимание жидкости из геля или пасты из – за постепенного сближения их частиц под действием сил сцепления и сокращением объема ячеек структуры; тиксотропия - разжижение геля или пасты при перемешивании, встряхивании; дилатансия – увеличение вязкости и упругости коллоидного р-ра или суспензии при механическом воздействии.
Эквивалентная электропроводность
Понятие эквивалентной электропроводности ввел Ленц. Эквив. электропроводность (λ) характеризует природу растворенного вещества. Это электропроводность, отнесенная к постоянному количеству вещества в растворе, к 1 M – экв. она представляет электр-ть р-ра, содержащего 1 М-экв. раств-го вещества, которое располагается между электродами в виде слоя, толщиной 1 см.
λ = ж*1000/с (Ом-1 см2 М-экв), где
λ - эквив-я электропроводность
ж - удельная электр-ть
С - нормальная концентрация р-ра
Удельная и эквивалентная электропроводность
Удельная эквивалентная электропроводности возрастает при увеличении температуры р-ра. Это объясняется увеличением скорости теплового движения ионов электролита. Удельная и экв электропроводности изменяется с изменением конц р-ра. При разведении р-ра удельная электропроводность в начале возрастает, а затем снижается. У сильных электролитов этот рост значительно больше чем у слабых. У сильных электролитов при разбавлении в начале в большей мере оказывается ослабление межионных взаимодействий, от чего увеличивается скорость движения ионов и возрастает электропроводность. У слабых электролитов с разведением р-ра повышается степень диссоциации, в следствии чего увелич-ся общее число ионов в р-ре и возрастает удельная электропроводность. Но этот рост небольшой, так как большая часть молекул слабого электролита остается не диссоциироваными. При значительных разбавлениях как сильных так и слабых электролитов сказывается общее уменьшение конц ионов и удельная электропроводность снижается. Экв электропроводность с разбавлением р-ра не прерывно возрастает до некоторой придельной величины. Этот рост у сильных электролитов происходит в начале быстро, затем медленно, у слабых электролитов постепенно. Возрастание эквивалентной электропроводности с разбавлением р-ра происходит по тем же причинам, что и удельная электропроводность.
Ультрамикроскопия
Ультромикроскопия: при наблюдении этих частиц в микроскоп эти частицы светлые на светлом фоне. Можно наблюдать Броуновское движение, определять концетрацию р-ов, определить форму частиц.
Физическая химия
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
Физическая химия
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
Гидролиз
Гидролизом называется взаимодействие ионов соли с ионами водорода Н+ или гидрокид-ионами ОН- молекул воды, в результате которого образуется слабый электролит. 1) Если соль составлена из катиона слабого основания и аниона сильной кислоты, то такая соль подвержена гидролизу (по катиону) и реакция ее водного раствора будет кислая (рН<7), например: NH4Cl+H2O ↔ NH4OH+HCl; NH4++HOH ↔ NH4OH+H+; 2) Если соль составлена из катиона сильного основания и аниона слабой кислоты, то такая соль подвержена гидролизу по аниону и реакция её водного раствора будет щелочная ( рН>7), например: KCN + H2O ↔ HCH + KOH; CN- + HOH ↔ HCN + OH- ; 3) Если соль составлена из катиона слабого основания и аниона слабой кислоты, то такая соль подвержена гидролизу и по катиону и по аниону, при этом реакция среды близка к нейтральной, например: NH4CH3COO + HOH ↔ NH4OH + CH3COOH; 4) Если соль составлена из аниона сильной кислоты и катиона сильного основания, то такая соль гидролизу не подвержена и реакция её водного раствора будет нейтральной, например: NaNO3 + HOH ↔ не идёт
Виды устойчивости
Кинетическая – характеризует способность кинетической дисперсной фазы оставаться во взвешенном состоянии.
Агрегативная – характеризует способность частиц дисперсной фазы противостоять их агрегации.
Конденсационная – характеризует способность дисперсных систем сохранять неизменной с течением времени удельную поверхность.
Образование ВМС
ВМС образуются двумя путями: полимеризация – процесс, в котором атомы или молекулы исходного НМ в-ва соединяются друг с другом ковалентными связями и образуют новое в-во – полимер без необычных продуктов. Процесс происходит за счет образования новых или раскрытия кратных связей. Для этого требуется высокая температура и повышение давления; поликонденсация – процесс в котором НМ в-ва соединяются ковалентными связями с образованием полимера и какого либо НМ побочного продукта. Происходит из – за отцепления от мономеров разных атомов с освобождением свободной валентности.
ВМС (вращение звеньев)
ВМС обладает (внутренним вращением звеньев). В следствии поворота каждого атома вокруг ковалентной связи может происходить поворот всей цепи полимера на 360 град на протяжении определенной ее длины. В результате вращения макромолекулы изгибаются и принимают произвольную форму. Разные пространственные формы макромолекул одного и того же полимера наз-ся конформации. Осуществляют только несколько конформаций, так как неограниченному изгибанию цепей полимеров препятствует взаимодействие между молекулами групп составляющую данную макромолекулу. Противоположно заряженные группировки цепей взаимно притягиваются, а одноименно заряженные – отталкиваются. Между группировками цепей часто возникают водородные связи, которые так же фиксируют положение цепи в пространстве. В зависимости от характера связи и молекулярных групп, форма макромолекул при обычных температурах оказываются в виде клубков или извитых нитей. В следствии гибкости макромолекул они способны обратно деформироваться.
Взаимная коагуляция
Взаимная коагуляция – смешивание двух коллоидных р-ов с разноименно – заряженными частицами, ведущая к образованию осадка. Взаимная коагуляция происходит тогда, если суммарный заряд частиц одного золя нейтрализует суммарный заряд другого. При коагуляции золи смесями электролитов наблюдаются разные закономерности коагуляции: 1) вычитание коагулирующего действия (антогонизм). При этом происходит образование пептизаторов, которые хорошо адсорбируются или образование из исходных ионов слабо диссоциирующих молекул; 2) суммированием коагуляции – его действие (аудетивность); 3) усиление коагулирующего действия (синергизм).
ВМС
ВМС – в-ва с М (х) от нескольких тысяч. Особенностью этих соединений яв-ся то, что они состоят из многих тысяч атомов связанных с ковалентными связями. Такие большие молекулы наз-ся макромолекулы. Они состоят из множества подобных или одинаковых группировок. ВМС еще называют полимерами. Они могут быть органическими и неорганическими в-ми. ВМС яв-ся основой жизни. В живых организмах они выполняют ф-ии: структурную, энергетическую, метаболическую, информационную. Большая величина молекул и разнообразие хим-их группировок ВМС придает их р-ам особое св-во, как физиологические р-ры, так и с растворами НМС. По происхождению ВМС делят: неорганические полимеры (алмаз, графит, стекло, глина), органические полимеры: природные (каучук, гликоген), синтетические (синтетический каучук, пластмассы). По последовательности отдельных группировок атомов: собственные полимеры: молекулы состоят из большого числа одинаковых атомов или молекулярных групп. Образуются при полимеризации атомов или молекул какого то исходного НМ в-ва, сополимеры (совместные полимеры): они образуются слиянием нескольких разных НМС. Молекулы состоят из нескольких элементарных звеньев разного хим-го состава и связанных в нерегулярной последовательности. К ним относятся белки и нуклеиновые кислоты; блок-сополимеры, молекулярные группы разного состава связанные в регулярной последовательности. По пространственной структуре молекул: линейные полимеры, разветвленные, сетчатые. По наличию заряда: нейтральные поликатионы, полианионы, полиамфолиты.
Грем
Т. Грем установил что некоторые в-ва обычно трудно растворимы при определенных условиях образуют однородные р-ры. В отличие от обычных в-тв они в этих р-ах образуют не кристаллические, а аморфные остатки. Частицы этого в-ва медленно диффундируют и не способны проходить через полупроводимые мембраны, значит эти частицы были большого размера. Поэтому Грен разделил в-ва на обычные (кристаллоиды) и клееподобные (коллоиды). Это озночает, что кристаллоиды образуют кристалловидные р-ры, а коллоиды - коллоидные р-ры. Такое разделение в-тв относительно, одно и то же в-во можно получить в кристаллическом и коллоидном состоянии. Значит кристаллы и коллоиды не разные классы, а разное состояние в-ва. Эту относительность вывели в своих работах Борьщов А. Н. и Менделеев.
Водородный электрод
Водородный электрод представляет собой платиновую пластинку опущенную в 1 N р-р серной кислоты. Пластинка покрыта очень мелко измельченной платиной для лучшего поглощения газообразного водорода, пропускаемого через р-р около пластинки. С помощью платины большое кол-во молекулярного водорода удерживается в контакте с р-ром. Водород диссоциирует. Электроны поступают в платину и она заряжаеться отрицательно. Ионы водорода переходят в р-р и он на границе с платиной заряжается положительно. Сама платина не участвует в электродной реакции, таким образом водородный электрод представляет собой газовый электрод с металлической ф-ей. При стандартных условиях отрицательный потенциал водородного электрода условно принимают равным нулю при любой температуре.
Второй закон термодинамики
Энергия любого вида может переходить от одного тела к другому только при таком условии, если термодинамический потенциал энергии у первого тела выше, чем у второго.
Высаливание
Чтобы лишить макромолекулы устойчивости, необходимо удалить их сальватные оболочки и понизить заряд. Для этого применяют соли, а сам процесс называют высаливанием. Высаливание – обратимый процесс. После удаления солей в-во возвращается в исходное состояние. По высаливающему действию ионы электролитов образуют последовательность, которая называется лиотропным рядом Гофмейстера:
Ряд для катионов: Li, Na, K,Cs,Ca,Sr,Ba
Ряд для анионов:Цитрат-3 > SO2-4>CI->I->CNS
Броуновское движение
Броуновское движение – хаотичное движение коллоидно – и микроскопически – дисперсных частиц. Оно подобно рою комаров, пляшущих в солнечном луче. Броуновское движение возрастает с увеличением температуры, уменьшением вязкости коллоидного раствора и уменьшением размера коллоидных частиц.
Диффузионный потенциал
Диффузионный и мембранный потенциалы возникают на границе проводников второго рода разного состава при соприкосновении р-ов разной конц. Растворенное в-во дифундирует в р-р с меньшей конц. При этом более подвижные ионы опережают менее подвижные. Менее конц р-р приобретает заряд быстрых ионов, а более конц р-р – заряд медленных ионов. В далнейшем скорость движения ионов через границу усредняется, потому что быстрые ионы своим притяжением ускоряет медленные а те, тормозят быстрые. Достигается динамическое равновесие и на границе р-ов образуется двойной электрический слой ионов. Разность потенциалов его наз-ют диффузионным. Величена диффузионного потенциала зависит от подвижности ионов и от разности концетрации растворов. Мембранный потенциал возникает на полу проницаемой мембране, разделяющей р-ры эл-ов разного состава или конц. Полупроницаемые мембраны облодают не одинаковой проницаемостью для различных ионов. Они могут пропускать катионы и не пропускать анионы. Полупроницаемость мембран обусловлено не соответствием величены отверстий мембраны и размеров катионов и анионов. Ионы, проникающие через мембрану, скапливаются на ней со стороны менее конц р-ра. Они притягивают через мембрану ионы противоположного заряда, не способные проходить через нее, и по этому скапливающиеся на мембране со стороны более конц-го р-ра. Одна сторона мембраны заряжается отрицательно, а другая положительно.
Диффузия
Диффузия – самопроизвольное выравнивание концентрации в-тв в ходе теплогого движения молекул. Диффузия тем меньше, чем больше размер частиц. В коллоидных р-ах частица больше чем молекула растворенного в-ва в обычных р-ах. Поэтому и диффузии коллоидных р-ов не большая.
Закон аддитивности электропроводности Кольрауша
Кольрауш установил закон независимости движения ионов в разбавленных р-ах или закон аддетивности электропроводности. Экв электропроводность электролита при бесконечном разведении р-ра равно сумме ионных электропроводностей катионов и анионов. (λ∞= λk+ λa)
Ионная электропроводность представляет часть экв-ой электропроводности. Бесконечно разведенного р-ра электролита, обеспечиваемого ионы данного вида. Абсолютная скорость движения представляет индивидуальную постоянную характеристику данного вида ионов. Эта скорость движения в см/сек, которые приобретают данные ионы в данном р-ле в электрическом поле с градиентом потенциала 1 в/см при бесконечном разведении р-ра, т е в отсутствии межионных взаимодействий. Скорость движения ионов сложным образом определяется 4-мя факторами – напряженностью Эл поля, температурой р-ра, межионами взаимодействиями и абсолютной скоростью движения данного вида ионов. Закон Кольрауша показывает, что в реальных растворах между ионами существует электростатическое взаимодействие, которое препятствует свободному перемещению ионов.
Закон Генри-Дальтона
При постоянной температуре растворимости газа Рж, выраженная массой этого газа, растворяющейся в единице объёма жидкости, прямо пропорциональна его парциальному давлению над раствором (Рг): Рж = Крг
Закон Гесса
Тепловой эффект зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от процесса, от числа и характера промежуточных стадий. Этот закон лежит в основе термохимических расчетов, он позволяет рассчитывать теплоту реакций, которую нельзя сделать экспериментально. Закон Гесса является следствием из I-го начала термодинамики.
C+O2=CO2, ∆H или
C+1/2 O2=CO, ∆H2
CO+ Ѕ O2-CO2, ∆H3 =>
∆H1= ∆H2+ ∆H3
Следовательно, если известны общий тепловой эффект и тепловой эффект одной из реакций, можно вычислить тепловой эффект второй промежуточной стадии.
Следствия закона Гесса
Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования исходных веществ; теплота (стандартная энтальпия) образования органического соединения равна разности между теплотой сгорания простых веществ, из которых оно может быть получено, и теплотой сгорания самого соединения.
Закон действующих масс
Скорость химической реакции при постоянной температуре прямопропорциональна действующим массам - молярным концентрациям реагирующих веществ, взятых с учётом их стехиометрических коэффициентов:
mA+nB=pC+qD
V=kcm(A)cn(B), где k – коэффициент пропорц. (константа V)
Закон Рауля
Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворённого вещества, т. е. отношению количества молей растворённого вещества к суммарному количеству молей растворённого вещества и растворителя: P0-P/Po = n/n+N
Закон равновесия фаз
В равновесной термодинамической системе, на которую влияют только температура и давление, число степеней свободы (С) равно числу независимых компонентов (К) минус число фаз(Ф) плюс 2. С=К-Ф+2
Классификация гальванических элементов
Гальваническим элементом наз-ся система, в которой хим-ая энергия в-тв превращается в электрическую. По термодинамической характеристике работы гальванические элементы делятся на обратимые и не обратимые. В обратимые элементы поступление Эл. Энергии из вне обращают все хим. процессы и приводят элемент в исходное сост., предшествующие выполнению им электрической работы. К обратимым элементам принадлежит, элемент Якоби – Даниэля. В необратимых элементах происходят термодинамические необратимые процессы. Примером такого элемента может быть элемент Вольта. По наличию жидкостной границы во внутренней цепи различают элементы с переносом и без переноса. С переносом – элемент Якоби – Даниэля. Без переноса – элемент Вольта.
Коагуляция
Процесс самопроизвольного объединения коллоидных частиц с дальнейшим выпадением в осадок. Коагуляцию вызывают различные процессы – встряхивание, перемешивание (т. к. увеличивается вероятность столкновения). Молекулярно-кинетический механизм коагуляции: в основе механизма лежит преодоление электростатического отталкновения частиц и барьерного эффекта их сольватных оболочек. Для этого необходимо увеличить скорость движения частиц и число их столкновений. Также, чаще всего в растворы предварительно добавляют электролит, который нейтрализует заряд частиц.
Избирательность адсорбции + правило Панета-Фаянса
Характерным признаком адсорбции яв-ся её избирательность или специфичность. Это значит, что каждый адсорбент адсорбирует не любые в-ва, а только одно или несколько определенных в-тв. Избирательность адсорбции объясняется тем, что должно произойти случайное совпадение в распределении электронной плотности молекул адсорбента и адсорбтива по типу «ключ – замок». Другими словами должно быть определенное химическое сродство между адсорбентом и адсорбтивом. Избирательность адсорбции яв-ся основой ее практического применения. При эквивалентной адсорбции адсорбируются ионы имеющие в своем составе адсорбенты. Объясняется это тем что адсорбируемые ионы включаются в его структуру и достраивают его. Эта закономерность сформулирована в виде правила Панета – Фаянса: при эквивалентной адсорбции адсорбируются те ионы, имеющие в своем составе такие же атомы или группировки как и в составе адсорбента.
Импирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха
Г. Фрейндлих предложил империческое уравнение адсорбции, т е уравнение, не вытекающее из теоретических рассуждений, а подобранное опытным путем.
x/m=a*c1/n Здесь х – кол-во адсорбированного в-ва, m – масса адсорбента, С – равновесная концентрация адсорбированного в-ва в прилегающем газе или р-ре, а и n – имперически подобранные константы.
Катализ
Катализ – это изменение скорости реакции под действием катализатора. Катализатор – это вещество, которое не расходуется, но увеличивает скорость реакции. Ингибитор – вещество, которое не расходуется, но уменьшает скорость реакции. Катализ может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном катализе реагирующее вещество образует одну фазу, а при гетерогенном катализе катализатор является самостоятельной фазой.
Классификация эмульсий
Классифицируют по 2 признакам: по полярности жидкостей эмульсии; по концентрации жидкости, находящееся в виде капель. 1) В эмульсиях жидкость полярна (вода), неполярных (масло). Прямые эмульсии – капли масла в воде (молоко). Обратные – капли воды в масле (сливочное масло). 2) По концентрации 3 типа эмульсий: а) разбавленные, с концентрацией диспергированной жидкости до 0,1 объемных %; б) концентрированные – до 47-ех объемных %; в) высококонцентрированные до 74-ех объемных %. Для определения типа используют разные методы. Например, к эмульсии добавляют краситель, растворитель только в одной из жидкостей, либо в масле, либо в воде. Наблюдают эмульсию под микроскопом и определяют тип.
Коагуляция золей
Коагуляция золей происходит при смешивании разл. золей, частицы кот. имеют противоположный заряд. Происходит взаимная нейтрализация кол. частиц и исчезает электростатическое отталкивание. Частицы объединяются в агрегаты, происходит коагуляция. Это явление используется при выделении каучука из латекса, при окраске тканей, очистки промышленных вод. Вода закрытых водоемов загрязнена кол. частицами. (глина, отходы, раст.) Эти частицы заряжены отрицательно. Поэтому добавляются кислоты – сернокислый Al и Fe. В воде эти соли гидр-ся и образуют положительно заряженные коллоидные частицы гидратов окиси Al или Fe. Затем взаимодействуют с отрицательно заряженными природными коллоидными частицами, объединяются и оседают. Коагуляция золей электролитами подчиняется правилу Шульца-Гарди. При коагуляции золей смесями электролитов наблюдают различные закономерности коагуляции:
1 – антагонизм (CaCl2 и NaCl) 2- аддитивность (KCl и NaCl)
3- синергизм (CaCl2 и HCl)
Коллоидная защита
При добавлении полимера к коллоидному раствору его молекулы адсорбируются на коллоидную частицу и придают им гидрофильный характер. Коллоидные частицы окружаются сольватными оболочками макромолекул и поэтому становятся более устойчивыми к коагулирующему действию электролитов. Это явление называется коллоидной защитой. Например, в организме белки плазмы крови защищают от объединения и увеличения размеров частицы.
Комплексные соединения
Комплексные соединения – соединения, в узлах кристаллов которых находятся комплексы, способные к самостоятельному существованию в растворе
Кондуктометрия
Определение эл-ти р-ов наз-ся кондуктометрией. Все кондуктометрические определения сводятся к измерению сопротивления р-ра и последующему расчету удельной, эквивалентной электропроводностей и различных констант. Для наиболее точного измерения сопротивления р-ов применяют композиционный метод, при этом используют переменный ток. В соот-ии с этими требованиями приборы для измерения Эл-тей р-ов работают по схеме моста Ф. Кольрауша. Виды кондуктометрического анализа: кондуктометрическое определение степени и константы диссоциации слабых электролитов, кондуктометрическое титрование, кондуктометрическое определение растворимости трудно растворимых солей, кондук. определение общего содержания солей в водных р-ах.
Кондуктометрическое титрование
При титровании в р-ре вследствие реакций нейтрализаций или осаждения уменьшается конц. ионов исходного электролита. Поэтому удельная электропроводность р-ра постепенно изменяется. В точке эквивалентности связывается последние ионы исходного электролита и появ-ся первые избыточные ионы электролита, добавляемого при титровании. Поскольку подвижность разных ионов не одинакова, в точке эквивалентности происходит резкое изменение удельной электропроводности р-ра. Оно определяет кол-во титруещего электролита, израсходанного на титровании до скочка электропроводности, и расчитывает конц титруемого р-ра. Кондук-им титрованием можно анализировать смеси сильных и слабых кислот и оснований, смесь галогенидов, мутных и окрашенных р-ов, когда невозможно использовать цветные индикаторы.
Контактный потенциал
Контактный потенциал возникает на границе проводников первого рода – с электронной проводимостью (металлов, графита и др.). В металлах атомы расположены близко друг к другу, создаются зоны свободного перемещения электронов и возникает электронный газ. При соприкосновений разных металлов электроны будут переходить из одного металла в другой. Поэтому в одном металле создается избыток электронов и он заряжается -, а в другом +. На границе металлов образуются равновесные двойной электрический слой разность потенциалов, которого и наз-ся просто контактным потенциалом.
Координационная теория Вернера
1) В комплексных соединениях один из атомов-комплексообразователь (центральный атом); вокруг него определенным образом координированы лиганды.2) Центральный атом с лигандами связан донорно-акцепторными связями (или электростатически) и обр-т внутреннюю координационную сферу соединения – комплексный ион, который при написании заключают в квадратные скобки.3) В большинстве случаев число лигандов, непосредственно связанных с центральным атомом, называется координационным числом, которое принимают за 2, 4, 6. 8.
4) Внутренняя сфера обладает определенной устойчивостью и имеет заряд равный Σ комплексообразователя и лигандов. 5) Ионы, располагающиеся на более далеком расстоянии от центрального атома, образуют внешнюю координационную сферу.
Лиофобные коллоидные системы
Лиофобные коллоидные системы можно получить либо объединением молекул коллоидных частиц, либо разделением твердых в-тв до размеров коллоидных частиц. Есть два метода: конденсационный и диспергеционный. Конденсационный метод делится на физ-ую и хим-ую конденсацию. Физ-ая конденсация: способ замены растворителя при помощи конденсации паров в-тв. Хим-ая конденсация: перенасыщение р-ра трудно – растворимыми в-ми в момент его образования в ходе разных хим-их реакций. Диспергеционный метод делится на физ-ую и хим-ую. Физ-ое диспергирование: размалывание в-тв в коллоидных мельницах или с помощью ультразвука. Хим-ое диспергирование: перевод в-тв из рыхлого, аморфного осадка в коллоидный р-р под действием бептизаторов – электролитов, вступающих в химическое взаимодействие с в-ом осадка с образованием продуктов реакции, ионы которого могут абсорбироваться на агрегата в-ва находящегося в осадке. Придается одноименный заряд, после чего частицы отталкиваются и переходят в р-р. Нужно соблюдать три условия: 1) выбрать адекватный метод получения, который позволил бы частицы коллоидного размера; 2)а в момент образования коллоидных частиц они должны быть не растворимыми в дисперсной среде; 3) наличие стабилизатора (для лиофобных частиц такой стабилизатор – электролит) сообщающего устойчивость
коллоидным системам.
Определение степени и константы диссоциации
Измеряют сопротивлением р-ра слабого электролита известной конц. Рассчитывают его удельную электропроводность, затем вычисляют эквивалентную электропроводность. Далее по табличным данным абсолютных скоростей движения или подвижностей ионов Эл-та, используя з-н Ф. Кольрауша, рассчитывают предельную эквивалентную электропроводность. После этого по отношению С. Аррениуса определяют степень диссоциации Эл- та. Полученные данные позволяют рассчитать константу диссоциации К по закону разведения В. Оствальда Определение подобным методом степени и константы диссоциации воды позволило установить постоянство ионного произведения воды и развить далее представления о кислотных и основных св-ах воды р-ров.
Лиофобные коллоидные частицы
Лиофобные коллоидные частицы представляют собой агрегаты из молекул труднорастворимого в-ва, имеющие кристаллическое строение. Сам кристаллический агрегат состоит из отдельных молекул – ядро, частицы. На ядре происходит эквивалентная адсорбция ионов электролита присутствующих в р-ре. Такой электролит ионогенный. Адсорбция ионов происходит с правилом Панета – Фаянса. Ионы адсорбирующегося на в-ве ядра – потенциалоопределяющего, т/к именно они определяют знак заряда частиц. Поверх потенциалов определяющих ионов адсорбируются ионы противоположного заряда – противоионы. Часть противоионов адсорбируется очень прочно, так что на ядре частицы образуются адсорбционный слой. Адсорбционный слой прочно удерживается, так что создаются гранулы. Гранулы свободно перемещаются в р-ре. Она имеет заряд С-ия потенциалопределяющих ионов больше С-ии противоионов в адсорбционном слое. Другая часть противоионов адсорбирует не прочно и участвует в тепловом движении. Они в совокупности образуют поверх адсорбционного слоя диффузный слой.
Методы очищения коллоидных систем
Надо очищать от примесей низко – молекулярных соединений (такие примеси электролиты), так как они со времени вызывают разрушение коллоидных систем. Есть три способа очищения: диализ, электродиализ и ультрафильтрация. Диализ: удаление помощью мембраны низко молекулярных соединений из коллоидных р-ов и р-ов ВМС. При этом используют св-во мембран пропускать молекулы и ионы малого размера и задерживать коллоидные частицы и макромолекулы. Этот метод основан на процессе диффузии. Электродиализ: метод увеличения скорости диализа. В р-р помещают электроды и пропускают ток. Ультрафильтрация: метод основан на продавливании разделяемой смеси через фильтры спорами, пропускающими только молекулы и ионы низко – молекулярных в-тв
Потенциометрическое титрование
Потенциометрическим титрованием называется метод определения концентрации растворов электролитов. метод заключается в измерении ЭДС в гальванической цепи при титровании. Метод используют для анализа сложных смесей различных соединений.
Правило Вант-Гоффа
Осмотическое давление равно тому давлению, которое оказывало бы раств-е вещество, если бы оно находилось в газообразном состоянии при той же температуре, занимало V=Vр-ра; Pосм.= C(x) RT
Молекулярное давление
Над границей разделов масс поверхностные молекулы, атомы или ионы имеют неуравновешенную свободную часть силового поля. Они притягиваются ниже лежащими молекулами фазы и это притяжение не компенсируются равноценным притяжением со стороны прилегающей фазы. Поэтому весь поверхностный слой как бы оказывает на фазу давление, называемое молекулярным. Точка энергии молекулярного давления наз-ся свободной поверхностной энергией. Она пропорциональна поверхностному натяжению и площади поверхности. Формула: F= ŏS. Здесь F-свободная поверхностная энергия в Дж, ŏ - поверхностное натяжение в Дж/м, S-площадь поверхности в м2. Самопроизвольное изменение концентрации в-тв на границе раздела фаз по сравнению с концентрацией внутри одной из фаз наз-ся адсорбцией.
Нефелометрия
Нефелометрия: измеряет интенсивность светорассеивания или мутности р-ра. Измерение интенсивности р-ра позволяет определить путем сравнения со стандартным р-ом, размер частиц и концентрации р-ра.
Осмос
Осмос – одностороннее проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей.
Образование эмульсий
Разбавленные эмульсии (до 0,1 объемных %). Образуется без эмульгаторов или под действием ПАВ. ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. По св-ам разбавленных эмульсий они близки к лиофобным золям. Это высокодисперсные эмульсии; капли очень малы, т е как у коллоидных частиц. Есть Броуновское движение, диффузия капель, рассеивание света, седиментационно – устойчивы. Капли заряжены из – за адсорбции на них ионов. Под действием электролитов коагулирует, агрегато – устойчивы, так как они малы, есть заряд капель, малое число капель. Концентрированные эмульсии (от 0,1 до 47 объемных %). Образуются только в присутствии эмульгаторов. Капли одинаковые, шарообразные, соприкасаются но не деформируются. Размер большой и диффузии очень малы. агрегативно и кинетически не устойчивы, Броуновское движение малое. Из – за большого числа молекул велико столкновение между ними, из – за чего капли сливаются. Высококонцентрированные эмульсии (более 74-ех объемных %). Капли деформируют друг друга. Имеют форму многогранников, разделены тонкой дисперсной средой, Броуновское движение отсутствует, диффузия и седиментация отсутствует, так как дисперсная среда неподвижна. Такие эмульсии малотекучи.
Окислительно-восстановительный потенциал
Окислительно-восстановительный потенциал представляет заряд, возникающий на проводнике, опущенном в р-р, содержащий одновременно окисленную и восстановленную форму какого либо соединения, т.е. Окислительно-восстановительную систему. Рассмотрим раствор, содержащий хлорное и хлористое железо. При избытке в р-ре хлорного железа FeCl3, окисленная форма железа Fe3+ будет восстанавливаться. Необходимые для этого электроны поглощаются от металлического проводника, погруженного в р-р FeCl3 и FeCL2. Устанавливается динамическое равновесие. Проводник при этом заряжается положительно виду недостатка электронов, а р-р отрицательный из – за избытка анионов. При избытка в р-ре хлористого железа двухзарядные ионы железа окисляются. Их электроны передаются медпроводнику. Он заряжается отрицательно, а р-р положительно. И в этом случае тоже устанавливается динамическое равновесие. Величина редокс – потенциала определяется вариантом уравнение В. Нернста, в котором учитывается константа равновесия ОВП, зависящая по закону действующих масс от конц. окисленных и вост. форм соединения – Сокисл и Свосст
Eredox = E0redox + 0, 0001983 T/n * lg Cокисл./Свосст.
Здесь Eredox – редокс-потенциал в вольтах, E0redox - стандартный или нормальный редокс–потенциал. Это потенциал электрода при равных конц. в р-ре окисленной и вост. форм соединения, n –число электронов, освобождаемых молекулой или ионом восстановленной формы при переходе ее в окисленную форму.
Обращение фаз
Обращение фаз – превращение эмульсий одного типа в эмульсию другого типа. Капли эмульсии сливаются, а жидкости в которой они нах-ся, сама дробится на капли, которые уже распределяются в жидкости из первоночальных капель. Обращение происходит из – за изменения природы эмульгатора, она становится неспособна стабилизировать исходную эмульсию. Обращение фаз эмульсий происходит и за счет разрушения барьера из эмульгатора на каплях.
Теплота образования(Энтальпия)
Теплота образования – тепловой эффект реакции образования 1 моль какого-либо в-ва из простых веществ при 238К, 1 атм. Теплоты образования используют для вычислений тепловых эффектов реакций.
Осмотическое давление
Осмотическое давление – величина, измеряемая типичным гидравлическим давлением, которое нужно приложить к раствору, чтобы осмос прекратился.
Pосм.= C(x) RT
Пены
Пены – микрогетерогенные системы, состоящие из деформированных пузырьков газа и разделяющих их тонких прослоек жидкости или твердого тела. Есть пены жидкие и пены твердые. Твердые пены всегда образуются из жидких в результате застывания жидкости. Пены получают диспергационными и конденсационными методами. Диспергационный: газ продувают в жидкость, перемешивают или встряхивают жидкость с газом. Конденсационный: пузырьки газа выделяются из жидкости в процессе вспениваются при резком понижении давления, при кипячении р-ра. Пенообразователи – подобные эмульгаторам в эмульсиях пенообразователями могут быть ПАВ, белки, тонкие порошки твердых в-тв. Молекулы пенообразователя адсорбируются на поверхности пленок жидкости. Таким образом, что их углеводородные радикалы обращены в сторону газа, а полярные группы – в сторону жидкости. Молекулы пенообразователя расположены плотно. Они создаются на границе газ – жидкость непроницаемой барьер. Они препятствуют соединению пузырьков газа. Разрушение пены происходит из – за стекания жидкости из пленок в узлы каркаса и от верхних частей пены к нижней, а так же в результате диффузий газа из мелких пузырьков в крупные. Пены – пищевые продукты (хлеб, зефир). Пенообразование используют в производстве строительных материалов (пенобетон, пенопласты). При недостатке кислорода больным дают кислородные коктели – густые пены полученные при смешивании кислорода.
Первое начало термодинамики
Первое начало термодинамики – при сообщении термодинамической системе определенного количества теплоты Q в общем случае происходит приращение внутр. E системы (∆U) и она совершает работу(A) против внешних сил: Q= ∆U+A (закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам)
Поверхностно-активные вещества
Поверхностно-активными веществами веществами в водных растворах являются вещества, имеющие дифильную природу, т.е. имеющие в своих молекулах полярные и неполярные группы одновременно. (Полярными группами являются карбонильная, карбоксильная, гидроксильная, аминогруппа, амидная и сульфгидрильная, неполярными – алифатические и ароматические углеводородные радикалы). Полярные группы хорошо взаимодействуют с H2O, что обеспечивает растворимость ПАВ. В адсорбц. слое полярные группы ПАВ обращены в сторону воды. Неполярные – беспорядочно на поверхности, но обязательно направлены в сторону полярной фазы, к поверхности воды. При увеличении концентрации ПАВ кол-во адсорбированных молекул увеличивается. Уплотняясь, углеводородные радикалы встают вертикально в направлении от поверхности раствора к др. фазе (воздуху) – «частокол Ленгмюра». ПАВ делят на короткоцепочные и длинноцепочные. К короткоцепочным ПАВ относятся в-ва с небольшой молекулярной массой (масляная к-та, амиловый спирт). Длинноцепочными ПАВ являются соединения с большой молекулярной массой, такие, как высшие спирты, жирные кислоты.
Поверхностно-неактивные вещества
Поверхностно-неактивными веществами являются растворимые полярные вещества. Это различные углеводы и соли. В растворе их ионы сильно сольватируются, повышая поверхностное натяжение раствора.
Полуколлоиды
Полуколлоиды – это низкомолекулярные в-ва, хорошо растворимые в воде и образующие истинные р-ры при определенных условиях. Так же они могут образовывать коллоидные р-ры. Полуколлоиды имеют дифильную природу. Их молекулы состоят из полярной и неполярной частей. Полярная группа: карбоксильные, карбонильные, гидроксильные и аминогруппы. Не полярные группы: алифатические и ароматические углеводородные радикалы. Полярные группы хорошо взаимодействуют с водой и обеспечивают растворимость полуколлоидов. Неполярные – вытесняются из полярной воды, обеспечивая тем самым взаимодействие молекул полуколлоидов друг с другом, приводящие к образованию коллоидных мицелл. Необычность физ-их св-тв р-ов заключается в том, что с ростом концентрации р-ра физические св-ва его изменяются. После достижения определенной концентрации дальнейшее изменение физ-их параметров прекращается. Это явление объясняет гипотезу Мак – Бена. Согласно ей при низких концентрациях в р-ре имеются только молекулы и ионы полуколлоида. Но после достижения этой концентрации из молекул образуются мицеллы. Сначала мицеллообразование прекращается изменение физ-их параметров р-ра.
Поляризация
Внутренняя среда организма представляет проводник второго рода – имеет ионную проводимость. Проведение тока в ткани обеспечивают неорганические ионы К, Na, Cl, HCO3, H2PO4 а так же меньшей степени ионы слабых органических кислот, белки и другие органические соединения. Живые ткани показывают большое сопротивление постоянному току. Это объясняется поляризацией. Общее сопротивление живых тканей постоянному току складывается из емкостного сопротивления клеточных мембран и обычного омического сопротивления жидкости меж клеточных пространств. Сопротивление тканей переменному току меньше чем постоянному. Это объясняется отсутствием поляризации. Емкостное сопротивление мембран оказывается небольшим. Пропускание тока умеренной силы через ткани и органы используют в клинике для диагностики и лечения заболевания. Под катодом лечат параличи. Под анодом – невриты, хранические боли. Перед наложением электродов вводят ионы лекарств. Переменный ток или УВЧ – различные виды диатермии.
Порошки
Порошки – разновидность аэрозолей с твердыми частицами. Их размер 10-4 - 10-7 м. Частицы в порошках прилегают друг к другу не плотно, только отдельными участками своей поверхности. Между частицами действуют физ-ие силы. Чем более полярнее молекулы в-ва, тем больше силы сцепления между частицами. Со временем частицы порошка под действием сил тяжести сближаются и число контактов между ними возрастает. При этом увеличивается действие сил молекулярного притяжения между частицами и весь порошок становится более устойчивым к механическому перемешиванию. Происходит слеживаемость. Слеживаемость тем выше, чем сильнее силы м/молекулярного взаимодействия, чем ниже и разнообразнее по размеру частицы и чем выше плотность в-ва частиц. При малых силах сцепления частиц. При интенсивном пересыпании или при обдувании происходит распыление порошков. Распыляемость больше у порошков со средним размером частиц, они не тяжелы и сила сцепления между ними меньше. Поэтому гидрофобные порошки имеют большую тянучесть и распыляемость чем гидрофильные порошки. На распыляемость влияет влажность воздуха так как сконденсированная между частицами вода повышает их сцепление.
Потенциалы
В организме возникают различные биоэлектрические потенциалы. По механизму возникновения они подразделяются на окислительно-восстановительные потенциалы и потенциалы ионной природы. К потенциалам ионной природы относят токи действия, потенциал повреждения и клеточный потенциал. Клеточный потенциал называется мембранным. Мембранный потенциал появляется на плазматических мембранах клеток вследствие наполнения клеток ионами калия и удаления из них ионов натрия. Окислительно-восстановительные потенциалы в организме возникают из-за неравномерного распределения электронов между органеллами и протоплазмой.
Потенциалы ионной природы
В организме возникают потенциалы ионной природы. К таким потенциалам относятся клеточный потенциал покоя, токи действия и потенциал продвижения.
Потенциал-опред. ионы
Потенциал-опред. ионы – ионы, адсорбирующиеся непосредственно на ядре (определяют знак заряда)
Потенциометрический метод измерения pH р-ра
Сущность потенциометрического метода определения рН р-ов состоит в измерении потенциала специального ионоселективного электрода, у которого он зависит от конц. Иона водорода исследуемом р-ре. Электродами сравнения при потенциалометрическом определении рН могут служить только электроды, потенциал которых постоянен и не зависит от присутствия ионов водорода в р-ре. Этим требованиям удовлетворяют электроды второго рода. Из них применяются ртуть используемый в каломельном электроде.
Правило Г. Дюкло и П. Траубе
Г. Дюкло и П. Траубе установили правило, что в гомологическом ряду алифатических соединений удлинение углеводородной цепи на одно звено –CH2- ведет к увеличению поверхностной активности ПАВ в 3-3,5 раза, т.е. в геометрической прогрессии.
Правило Ле-Шателье
Если в стационарной системе изменить какой-либо из параметров, определяющих её постоянство (температуру, давление, энтропию, энергию Гиббса), то в системе возникают процессы, способствующие уменьшению произведённого воздействия.
Природные эмульсии
Природные эмульсии – молоко, сырая нефть. Эмульсии – сливочное масло, кефир, маргарин, соусы. В технике эмульсии используют как смазочно – охлождающие жидкости при обработке металлов. Жиры, потребляемые пищей усваиваются после эмульгирования их в кишечнике. Эмульгаторы – выделяемые печенью желчные кислоты, натриевые, калиевые соли высших жирных кислот, образований в кишечнике эмульсий нужно для увеличения общей поверхности жировых капель и быстрого расщепления жиров ферментами – липазами. После всасывания жир поступает в лимфу и дальше в кровь и ткани в виде мелких капель – хиломикронов.в этот момент плазмы крови и лимфа представляют собой эмульсию. Хиломикроны стабилизированы белками. В клинической практике используют лекарства в виде эмульсий при невозможности приема пищи через рот эмульсию соевого масла и яичных фосфолипидов в воде водят внутривенно. Некоторые формы лекарств действуют лучше в виде эмульсий: они лучше всасываются.
Противоионы
Противоионы – ионы противоположного заряда. Образуется адсорбционный слой, кот. удерживается на ядре иона. Так, что создается единое целое – гранула. Часть противоионов адсорбируется непрочно и участвует в тепловом движении (располагаются рыхло). Гранула с диффузным слоем образует мицеллу. Она электронейтральна.
Растворы
Растворами являются гомогенные системы, состоящие из двух и более компонентов. Если гомогенная система жидкая, то это случай образования жидкого раствора, например, море, океан. Также бывают твёрдые растворы (сплав металлов) и газовые смеси (воздух). Для жидких веществ используется понятие растворитель, растворённое вещество.
Kw={Н+} {ОН-}=const=100*10-14. Величину Kw называют ионным произведением воды. Эта величина постоянна при данной температуре.
Свойства эмульсий
Разбавленные эмульсии (до 0,1 объемных %). Образуется без эмульгаторов или под действием ПАВ. ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. По св-ам разбавленных эмульсий они близки к лиофобным золям. Это высокодисперсные эмульсии; капли очень малы, т е как у коллоидных частиц. Есть Броуновское движение, диффузия капель, рассеивание света, седиментационно – устойчивы. Капли заряжены из – за адсорбции на них ионов. Под действием электролитов коагулирует, агрегато – устойчивы, так как они малы, есть заряд капель, малое число капель. Концентрированные эмульсии (от 0,1 до 47 объемных %). Образуются только в присутствии эмульгаторов. Капли одинаковые, шарообразные, соприкасаются но не деформируются. Размер большой и диффузии очень малы. агрегативно и кинетически не устойчивы, Броуновское движение малое. Из – за большого числа молекул велико столкновение между ними, из – за чего капли сливаются. Высококонцентрированные эмульсии (более 74-ех объемных %). Капли деформируют друг друга. Имеют форму многогранников, разделены тонкой дисперсной средой, Броуновское движение отсутствует, диффузия и седиментация отсутствует, так как дисперсная среда неподвижна. Такие эмульсии малотекучи.
СЕДИМЕНТАЦИЯ
Седиментация – процесс осаждения коллоидных частиц под действием силы тяжести. Седименгтационное равновесие состояния, когда уравниваются седиментация и диффузия, противодействующая процессу седиментации. Седиментационное равновесие приводит к разделению частиц по высоте р-ра в соответствии с размером частиц. Скорость оседания частиц под действием силы тяжести пропорциональна квадрату радиуса частицы, разности плотностей дисперсной фазы и дисперсной среды и обратно пропорциональна вязкости. Скорость увеличивается с увеличением радиуса частицы, с увеличением плотности дисперсной фазы и с понижением вязкости.
Солюбилизация
Солюбилизация – растворение нерастворимых в данном растворителе в-тв под действием добавляемых в р-р коллоидных ПАВ. При солюбилизации молекулы нерастворимого в-ва попадают внутрь мицелл полуколлоида, где окружаются группировками такой же полярности. В-во растворяется внутри и оказывается защищенным от растворителя, в котором оно не растворимо. Таким образом растворимость в-ва увеличивается. Солюбилизация возможна лишь при концентрации ПАВ в растворе выше ККМ, так как в-во растворяется в мицеллах. Солюбилизация наз-ся прямой, если не растворимое в-во растворяется в полярном растворителе. Солюбилизация в органическом растворителе яв-ся обратной, так как в-во растворяется в обратных мицеллах. Солюбилизация лежит в основе моющего действия ПАВ.
Стабилизатор
Стабилизатор – вещество, препятствующее выпадению в осадок или укрупнению частиц. Стабилизаторами являются ПАВ, ВМС, ионы электролитов.
Строение мицелл
Строение мицелл полуколлоидов зависит от хим-ой природы полярных и неполярных радикалов, а так же от концентрации р-ра и вида растворителя. При преобладании гидрофильности полярных групп при такой концентрации водного р-ра образуются сферические мицеллы. В них полярные молекулы обращены в наружу и взаимодействуют с водой, а неполярные – направлены внутрь и образуют сердцевину. По структуре такие мицеллы образуют ультромикрокапельками, так как углеводородные радикалы расположены не упорядочено, участвуют в тепловом движении и образуют жидкую среду агрегатного растворителя. С увеличением концентрации р-ра полуколлоиды сферические мицеллы преобразуются в двухслойные пластинчатые, они преобладают при высокой концентрации р-ра. Углеводородные радикалы обращены внутрь мицелл параллельно друг другу. Такое строение придает жидко – кристаллическую структуру, а полуколлоиды наз-ся жидкими кристаллами.
Суспензии
Суспензии – микрогетерогенные системы, в которых частицы нах-ся в жидкости. Размер частиц 10-4 - 10-7 м. Суспензии рассматривают, как взвеси порошков в жидкости. Для обеспечения устойчивости к суспензиям добавляют ПАВ и ВМС, создающих прочные адсорбционные слои и препятствующие слои их объединению. Из – за большого размера частиц суспензии различаются от коллоидных р-ов по молекулярно-кинетическим и оптическим св-ам. Суспензиям не свойственно явление опалесценции. В суспензиях нет Броуновского движения; дифракции и осмотического давления. Суспензии кинетически не устойчивые системы. Частицы имеют второй кинетический слой и сольватную оболочку, поэтому в суспензиях возможны электрофо1рез и электроосмос. Частицы в суспензиях сцепляются отдельными участками и образуют переплетающиеся нити. Высококонцентрированные суспензии, не текучие вследствие внутреннего структурообразования, наз-ся пастами. Особенности суспензии: синерезис – самопроизвольное выжимание жидкости из геля или пасты из – за постепенного сближения их частиц под действием сил сцепления и сокращением объема ячеек структуры; тиксотропия - разжижение геля или пасты при перемешивании, встряхивании; дилатансия – увеличение вязкости и упругости коллоидного р-ра или суспензии при механическом воздействии.
Эквивалентная электропроводность
Понятие эквивалентной электропроводности ввел Ленц. Эквив. электропроводность (λ) характеризует природу растворенного вещества. Это электропроводность, отнесенная к постоянному количеству вещества в растворе, к 1 M – экв. она представляет электр-ть р-ра, содержащего 1 М-экв. раств-го вещества, которое располагается между электродами в виде слоя, толщиной 1 см.
λ = ж*1000/с (Ом-1 см2 М-экв), где
λ - эквив-я электропроводность
ж - удельная электр-ть
С - нормальная концентрация р-ра
Удельная и эквивалентная электропроводность
Удельная эквивалентная электропроводности возрастает при увеличении температуры р-ра. Это объясняется увеличением скорости теплового движения ионов электролита. Удельная и экв электропроводности изменяется с изменением конц р-ра. При разведении р-ра удельная электропроводность в начале возрастает, а затем снижается. У сильных электролитов этот рост значительно больше чем у слабых. У сильных электролитов при разбавлении в начале в большей мере оказывается ослабление межионных взаимодействий, от чего увеличивается скорость движения ионов и возрастает электропроводность. У слабых электролитов с разведением р-ра повышается степень диссоциации, в следствии чего увелич-ся общее число ионов в р-ре и возрастает удельная электропроводность. Но этот рост небольшой, так как большая часть молекул слабого электролита остается не диссоциироваными. При значительных разбавлениях как сильных так и слабых электролитов сказывается общее уменьшение конц ионов и удельная электропроводность снижается. Экв электропроводность с разбавлением р-ра не прерывно возрастает до некоторой придельной величины. Этот рост у сильных электролитов происходит в начале быстро, затем медленно, у слабых электролитов постепенно. Возрастание эквивалентной электропроводности с разбавлением р-ра происходит по тем же причинам, что и удельная электропроводность.
Ультрамикроскопия
Ультромикроскопия: при наблюдении этих частиц в микроскоп эти частицы светлые на светлом фоне. Можно наблюдать Броуновское движение, определять концетрацию р-ов, определить форму частиц.
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
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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
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.
Физическая химия
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.
Ультрамикроскопия
Ультромикроскопия: при наблюдении этих частиц в микроскоп эти частицы светлые на светлом фоне. Можно наблюдать Броуновское движение, определять концетрацию р-ов, определить форму частиц.
Удельная и эквивалентная электропроводность
Удельная эквивалентная электропроводности возрастает при увеличении температуры р-ра. Это объясняется увеличением скорости теплового движения ионов электролита. Удельная и экв электропроводности изменяется с изменением конц р-ра. При разведении р-ра удельная электропроводность в начале возрастает, а затем снижается. У сильных электролитов этот рост значительно больше чем у слабых. У сильных электролитов при разбавлении в начале в большей мере оказывается ослабление межионных взаимодействий, от чего увеличивается скорость движения ионов и возрастает электропроводность. У слабых электролитов с разведением р-ра повышается степень диссоциации, в следствии чего увелич-ся общее число ионов в р-ре и возрастает удельная электропроводность. Но этот рост небольшой, так как большая часть молекул слабого электролита остается не диссоциироваными. При значительных разбавлениях как сильных так и слабых электролитов сказывается общее уменьшение конц ионов и удельная электропроводность снижается. Экв электропроводность с разбавлением р-ра не прерывно возрастает до некоторой придельной величины. Этот рост у сильных электролитов происходит в начале быстро, затем медленно, у слабых электролитов постепенно. Возрастание эквивалентной электропроводности с разбавлением р-ра происходит по тем же причинам, что и удельная электропроводность.
Эквивалентная электропроводность
Понятие эквивалентной электропроводности ввел Ленц. Эквив. электропроводность (λ) характеризует природу растворенного вещества. Это электропроводность, отнесенная к постоянному количеству вещества в растворе, к 1 M – экв. она представляет электр-ть р-ра, содержащего 1 М-экв. раств-го вещества, которое располагается между электродами в виде слоя, толщиной 1 см.
λ = ж*1000/с (Ом-1 см2 М-экв), где
λ - эквив-я электропроводность
ж - удельная электр-ть
С - нормальная концентрация р-ра
Суспензии
Суспензии – микрогетерогенные системы, в которых частицы нах-ся в жидкости. Размер частиц 10-4 - 10-7 м. Суспензии рассматривают, как взвеси порошков в жидкости. Для обеспечения устойчивости к суспензиям добавляют ПАВ и ВМС, создающих прочные адсорбционные слои и препятствующие слои их объединению. Из – за большого размера частиц суспензии различаются от коллоидных р-ов по молекулярно-кинетическим и оптическим св-ам. Суспензиям не свойственно явление опалесценции. В суспензиях нет Броуновского движения; дифракции и осмотического давления. Суспензии кинетически не устойчивые системы. Частицы имеют второй кинетический слой и сольватную оболочку, поэтому в суспензиях возможны электрофо1рез и электроосмос. Частицы в суспензиях сцепляются отдельными участками и образуют переплетающиеся нити. Высококонцентрированные суспензии, не текучие вследствие внутреннего структурообразования, наз-ся пастами. Особенности суспензии: синерезис – самопроизвольное выжимание жидкости из геля или пасты из – за постепенного сближения их частиц под действием сил сцепления и сокращением объема ячеек структуры; тиксотропия - разжижение геля или пасты при перемешивании, встряхивании; дилатансия – увеличение вязкости и упругости коллоидного р-ра или суспензии при механическом воздействии.
Строение мицелл
Строение мицелл полуколлоидов зависит от хим-ой природы полярных и неполярных радикалов, а так же от концентрации р-ра и вида растворителя. При преобладании гидрофильности полярных групп при такой концентрации водного р-ра образуются сферические мицеллы. В них полярные молекулы обращены в наружу и взаимодействуют с водой, а неполярные – направлены внутрь и образуют сердцевину. По структуре такие мицеллы образуют ультромикрокапельками, так как углеводородные радикалы расположены не упорядочено, участвуют в тепловом движении и образуют жидкую среду агрегатного растворителя. С увеличением концентрации р-ра полуколлоиды сферические мицеллы преобразуются в двухслойные пластинчатые, они преобладают при высокой концентрации р-ра. Углеводородные радикалы обращены внутрь мицелл параллельно друг другу. Такое строение придает жидко – кристаллическую структуру, а полуколлоиды наз-ся жидкими кристаллами.
Стабилизатор
Стабилизатор – вещество, препятствующее выпадению в осадок или укрупнению частиц. Стабилизаторами являются ПАВ, ВМС, ионы электролитов.
Солюбилизация
Солюбилизация – растворение нерастворимых в данном растворителе в-тв под действием добавляемых в р-р коллоидных ПАВ. При солюбилизации молекулы нерастворимого в-ва попадают внутрь мицелл полуколлоида, где окружаются группировками такой же полярности. В-во растворяется внутри и оказывается защищенным от растворителя, в котором оно не растворимо. Таким образом растворимость в-ва увеличивается. Солюбилизация возможна лишь при концентрации ПАВ в растворе выше ККМ, так как в-во растворяется в мицеллах. Солюбилизация наз-ся прямой, если не растворимое в-во растворяется в полярном растворителе. Солюбилизация в органическом растворителе яв-ся обратной, так как в-во растворяется в обратных мицеллах. Солюбилизация лежит в основе моющего действия ПАВ.
СЕДИМЕНТАЦИЯ
Седиментация – процесс осаждения коллоидных частиц под действием силы тяжести. Седименгтационное равновесие состояния, когда уравниваются седиментация и диффузия, противодействующая процессу седиментации. Седиментационное равновесие приводит к разделению частиц по высоте р-ра в соответствии с размером частиц. Скорость оседания частиц под действием силы тяжести пропорциональна квадрату радиуса частицы, разности плотностей дисперсной фазы и дисперсной среды и обратно пропорциональна вязкости. Скорость увеличивается с увеличением радиуса частицы, с увеличением плотности дисперсной фазы и с понижением вязкости.
Свойства эмульсий
Разбавленные эмульсии (до 0,1 объемных %). Образуется без эмульгаторов или под действием ПАВ. ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. По св-ам разбавленных эмульсий они близки к лиофобным золям. Это высокодисперсные эмульсии; капли очень малы, т е как у коллоидных частиц. Есть Броуновское движение, диффузия капель, рассеивание света, седиментационно – устойчивы. Капли заряжены из – за адсорбции на них ионов. Под действием электролитов коагулирует, агрегато – устойчивы, так как они малы, есть заряд капель, малое число капель. Концентрированные эмульсии (от 0,1 до 47 объемных %). Образуются только в присутствии эмульгаторов. Капли одинаковые, шарообразные, соприкасаются но не деформируются. Размер большой и диффузии очень малы. агрегативно и кинетически не устойчивы, Броуновское движение малое. Из – за большого числа молекул велико столкновение между ними, из – за чего капли сливаются. Высококонцентрированные эмульсии (более 74-ех объемных %). Капли деформируют друг друга. Имеют форму многогранников, разделены тонкой дисперсной средой, Броуновское движение отсутствует, диффузия и седиментация отсутствует, так как дисперсная среда неподвижна. Такие эмульсии малотекучи.
Растворы
Растворами являются гомогенные системы, состоящие из двух и более компонентов. Если гомогенная система жидкая, то это случай образования жидкого раствора, например, море, океан. Также бывают твёрдые растворы (сплав металлов) и газовые смеси (воздух). Для жидких веществ используется понятие растворитель, растворённое вещество.
Kw={Н+} {ОН-}=const=100*10-14. Величину Kw называют ионным произведением воды. Эта величина постоянна при данной температуре.
Противоионы
Противоионы – ионы противоположного заряда. Образуется адсорбционный слой, кот. удерживается на ядре иона. Так, что создается единое целое – гранула. Часть противоионов адсорбируется непрочно и участвует в тепловом движении (располагаются рыхло). Гранула с диффузным слоем образует мицеллу. Она электронейтральна.
Природные эмульсии
Природные эмульсии – молоко, сырая нефть. Эмульсии – сливочное масло, кефир, маргарин, соусы. В технике эмульсии используют как смазочно – охлождающие жидкости при обработке металлов. Жиры, потребляемые пищей усваиваются после эмульгирования их в кишечнике. Эмульгаторы – выделяемые печенью желчные кислоты, натриевые, калиевые соли высших жирных кислот, образований в кишечнике эмульсий нужно для увеличения общей поверхности жировых капель и быстрого расщепления жиров ферментами – липазами. После всасывания жир поступает в лимфу и дальше в кровь и ткани в виде мелких капель – хиломикронов.в этот момент плазмы крови и лимфа представляют собой эмульсию. Хиломикроны стабилизированы белками. В клинической практике используют лекарства в виде эмульсий при невозможности приема пищи через рот эмульсию соевого масла и яичных фосфолипидов в воде водят внутривенно. Некоторые формы лекарств действуют лучше в виде эмульсий: они лучше всасываются.
Правило Ле-Шателье
Если в стационарной системе изменить какой-либо из параметров, определяющих её постоянство (температуру, давление, энтропию, энергию Гиббса), то в системе возникают процессы, способствующие уменьшению произведённого воздействия.
Правило Г. Дюкло и П. Траубе
Г. Дюкло и П. Траубе установили правило, что в гомологическом ряду алифатических соединений удлинение углеводородной цепи на одно звено –CH2- ведет к увеличению поверхностной активности ПАВ в 3-3,5 раза, т.е. в геометрической прогрессии.
Потенциометрический метод измерения pH р-ра
Сущность потенциометрического метода определения рН р-ов состоит в измерении потенциала специального ионоселективного электрода, у которого он зависит от конц. Иона водорода исследуемом р-ре. Электродами сравнения при потенциалометрическом определении рН могут служить только электроды, потенциал которых постоянен и не зависит от присутствия ионов водорода в р-ре. Этим требованиям удовлетворяют электроды второго рода. Из них применяются ртуть используемый в каломельном электроде.
Потенциал-опред. ионы
Потенциал-опред. ионы – ионы, адсорбирующиеся непосредственно на ядре (определяют знак заряда)
Потенциалы ионной природы
В организме возникают потенциалы ионной природы. К таким потенциалам относятся клеточный потенциал покоя, токи действия и потенциал продвижения.
Потенциалы
В организме возникают различные биоэлектрические потенциалы. По механизму возникновения они подразделяются на окислительно-восстановительные потенциалы и потенциалы ионной природы. К потенциалам ионной природы относят токи действия, потенциал повреждения и клеточный потенциал. Клеточный потенциал называется мембранным. Мембранный потенциал появляется на плазматических мембранах клеток вследствие наполнения клеток ионами калия и удаления из них ионов натрия. Окислительно-восстановительные потенциалы в организме возникают из-за неравномерного распределения электронов между органеллами и протоплазмой.
Порошки
Порошки – разновидность аэрозолей с твердыми частицами. Их размер 10-4 - 10-7 м. Частицы в порошках прилегают друг к другу не плотно, только отдельными участками своей поверхности. Между частицами действуют физ-ие силы. Чем более полярнее молекулы в-ва, тем больше силы сцепления между частицами. Со временем частицы порошка под действием сил тяжести сближаются и число контактов между ними возрастает. При этом увеличивается действие сил молекулярного притяжения между частицами и весь порошок становится более устойчивым к механическому перемешиванию. Происходит слеживаемость. Слеживаемость тем выше, чем сильнее силы м/молекулярного взаимодействия, чем ниже и разнообразнее по размеру частицы и чем выше плотность в-ва частиц. При малых силах сцепления частиц. При интенсивном пересыпании или при обдувании происходит распыление порошков. Распыляемость больше у порошков со средним размером частиц, они не тяжелы и сила сцепления между ними меньше. Поэтому гидрофобные порошки имеют большую тянучесть и распыляемость чем гидрофильные порошки. На распыляемость влияет влажность воздуха так как сконденсированная между частицами вода повышает их сцепление.
Поляризация
Внутренняя среда организма представляет проводник второго рода – имеет ионную проводимость. Проведение тока в ткани обеспечивают неорганические ионы К, Na, Cl, HCO3, H2PO4 а так же меньшей степени ионы слабых органических кислот, белки и другие органические соединения. Живые ткани показывают большое сопротивление постоянному току. Это объясняется поляризацией. Общее сопротивление живых тканей постоянному току складывается из емкостного сопротивления клеточных мембран и обычного омического сопротивления жидкости меж клеточных пространств. Сопротивление тканей переменному току меньше чем постоянному. Это объясняется отсутствием поляризации. Емкостное сопротивление мембран оказывается небольшим. Пропускание тока умеренной силы через ткани и органы используют в клинике для диагностики и лечения заболевания. Под катодом лечат параличи. Под анодом – невриты, хранические боли. Перед наложением электродов вводят ионы лекарств. Переменный ток или УВЧ – различные виды диатермии.
Полуколлоиды
Полуколлоиды – это низкомолекулярные в-ва, хорошо растворимые в воде и образующие истинные р-ры при определенных условиях. Так же они могут образовывать коллоидные р-ры. Полуколлоиды имеют дифильную природу. Их молекулы состоят из полярной и неполярной частей. Полярная группа: карбоксильные, карбонильные, гидроксильные и аминогруппы. Не полярные группы: алифатические и ароматические углеводородные радикалы. Полярные группы хорошо взаимодействуют с водой и обеспечивают растворимость полуколлоидов. Неполярные – вытесняются из полярной воды, обеспечивая тем самым взаимодействие молекул полуколлоидов друг с другом, приводящие к образованию коллоидных мицелл. Необычность физ-их св-тв р-ов заключается в том, что с ростом концентрации р-ра физические св-ва его изменяются. После достижения определенной концентрации дальнейшее изменение физ-их параметров прекращается. Это явление объясняет гипотезу Мак – Бена. Согласно ей при низких концентрациях в р-ре имеются только молекулы и ионы полуколлоида. Но после достижения этой концентрации из молекул образуются мицеллы. Сначала мицеллообразование прекращается изменение физ-их параметров р-ра.
Поверхностно-неактивные вещества
Поверхностно-неактивными веществами являются растворимые полярные вещества. Это различные углеводы и соли. В растворе их ионы сильно сольватируются, повышая поверхностное натяжение раствора.
Поверхностно-активные вещества
Поверхностно-активными веществами веществами в водных растворах являются вещества, имеющие дифильную природу, т.е. имеющие в своих молекулах полярные и неполярные группы одновременно. (Полярными группами являются карбонильная, карбоксильная, гидроксильная, аминогруппа, амидная и сульфгидрильная, неполярными – алифатические и ароматические углеводородные радикалы). Полярные группы хорошо взаимодействуют с H2O, что обеспечивает растворимость ПАВ. В адсорбц. слое полярные группы ПАВ обращены в сторону воды. Неполярные – беспорядочно на поверхности, но обязательно направлены в сторону полярной фазы, к поверхности воды. При увеличении концентрации ПАВ кол-во адсорбированных молекул увеличивается. Уплотняясь, углеводородные радикалы встают вертикально в направлении от поверхности раствора к др. фазе (воздуху) – «частокол Ленгмюра». ПАВ делят на короткоцепочные и длинноцепочные. К короткоцепочным ПАВ относятся в-ва с небольшой молекулярной массой (масляная к-та, амиловый спирт). Длинноцепочными ПАВ являются соединения с большой молекулярной массой, такие, как высшие спирты, жирные кислоты.
Первое начало термодинамики
Первое начало термодинамики – при сообщении термодинамической системе определенного количества теплоты Q в общем случае происходит приращение внутр. E системы (∆U) и она совершает работу(A) против внешних сил: Q= ∆U+A (закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам)
Пены
Пены – микрогетерогенные системы, состоящие из деформированных пузырьков газа и разделяющих их тонких прослоек жидкости или твердого тела. Есть пены жидкие и пены твердые. Твердые пены всегда образуются из жидких в результате застывания жидкости. Пены получают диспергационными и конденсационными методами. Диспергационный: газ продувают в жидкость, перемешивают или встряхивают жидкость с газом. Конденсационный: пузырьки газа выделяются из жидкости в процессе вспениваются при резком понижении давления, при кипячении р-ра. Пенообразователи – подобные эмульгаторам в эмульсиях пенообразователями могут быть ПАВ, белки, тонкие порошки твердых в-тв. Молекулы пенообразователя адсорбируются на поверхности пленок жидкости. Таким образом, что их углеводородные радикалы обращены в сторону газа, а полярные группы – в сторону жидкости. Молекулы пенообразователя расположены плотно. Они создаются на границе газ – жидкость непроницаемой барьер. Они препятствуют соединению пузырьков газа. Разрушение пены происходит из – за стекания жидкости из пленок в узлы каркаса и от верхних частей пены к нижней, а так же в результате диффузий газа из мелких пузырьков в крупные. Пены – пищевые продукты (хлеб, зефир). Пенообразование используют в производстве строительных материалов (пенобетон, пенопласты). При недостатке кислорода больным дают кислородные коктели – густые пены полученные при смешивании кислорода.
Осмотическое давление
Осмотическое давление – величина, измеряемая типичным гидравлическим давлением, которое нужно приложить к раствору, чтобы осмос прекратился.
Pосм.= C(x) RT
Обращение фаз
Обращение фаз – превращение эмульсий одного типа в эмульсию другого типа. Капли эмульсии сливаются, а жидкости в которой они нах-ся, сама дробится на капли, которые уже распределяются в жидкости из первоночальных капель. Обращение происходит из – за изменения природы эмульгатора, она становится неспособна стабилизировать исходную эмульсию. Обращение фаз эмульсий происходит и за счет разрушения барьера из эмульгатора на каплях.
Теплота образования(Энтальпия)
Теплота образования – тепловой эффект реакции образования 1 моль какого-либо в-ва из простых веществ при 238К, 1 атм. Теплоты образования используют для вычислений тепловых эффектов реакций.
Окислительно-восстановительный потенциал
Окислительно-восстановительный потенциал представляет заряд, возникающий на проводнике, опущенном в р-р, содержащий одновременно окисленную и восстановленную форму какого либо соединения, т.е. Окислительно-восстановительную систему. Рассмотрим раствор, содержащий хлорное и хлористое железо. При избытке в р-ре хлорного железа FeCl3, окисленная форма железа Fe3+ будет восстанавливаться. Необходимые для этого электроны поглощаются от металлического проводника, погруженного в р-р FeCl3 и FeCL2. Устанавливается динамическое равновесие. Проводник при этом заряжается положительно виду недостатка электронов, а р-р отрицательный из – за избытка анионов. При избытка в р-ре хлористого железа двухзарядные ионы железа окисляются. Их электроны передаются медпроводнику. Он заряжается отрицательно, а р-р положительно. И в этом случае тоже устанавливается динамическое равновесие. Величина редокс – потенциала определяется вариантом уравнение В. Нернста, в котором учитывается константа равновесия ОВП, зависящая по закону действующих масс от конц. окисленных и вост. форм соединения – Сокисл и Свосст
Eredox = E0redox + 0, 0001983 T/n * lg Cокисл./Свосст.
Здесь Eredox – редокс-потенциал в вольтах, E0redox - стандартный или нормальный редокс–потенциал. Это потенциал электрода при равных конц. в р-ре окисленной и вост. форм соединения, n –число электронов, освобождаемых молекулой или ионом восстановленной формы при переходе ее в окисленную форму.
Образование эмульсий
Разбавленные эмульсии (до 0,1 объемных %). Образуется без эмульгаторов или под действием ПАВ. ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе двух жидкостей. По св-ам разбавленных эмульсий они близки к лиофобным золям. Это высокодисперсные эмульсии; капли очень малы, т е как у коллоидных частиц. Есть Броуновское движение, диффузия капель, рассеивание света, седиментационно – устойчивы. Капли заряжены из – за адсорбции на них ионов. Под действием электролитов коагулирует, агрегато – устойчивы, так как они малы, есть заряд капель, малое число капель. Концентрированные эмульсии (от 0,1 до 47 объемных %). Образуются только в присутствии эмульгаторов. Капли одинаковые, шарообразные, соприкасаются но не деформируются. Размер большой и диффузии очень малы. агрегативно и кинетически не устойчивы, Броуновское движение малое. Из – за большого числа молекул велико столкновение между ними, из – за чего капли сливаются. Высококонцентрированные эмульсии (более 74-ех объемных %). Капли деформируют друг друга. Имеют форму многогранников, разделены тонкой дисперсной средой, Броуновское движение отсутствует, диффузия и седиментация отсутствует, так как дисперсная среда неподвижна. Такие эмульсии малотекучи.
Осмос
Осмос – одностороннее проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей.
Нефелометрия
Нефелометрия: измеряет интенсивность светорассеивания или мутности р-ра. Измерение интенсивности р-ра позволяет определить путем сравнения со стандартным р-ом, размер частиц и концентрации р-ра.
Молекулярное давление
Над границей разделов масс поверхностные молекулы, атомы или ионы имеют неуравновешенную свободную часть силового поля. Они притягиваются ниже лежащими молекулами фазы и это притяжение не компенсируются равноценным притяжением со стороны прилегающей фазы. Поэтому весь поверхностный слой как бы оказывает на фазу давление, называемое молекулярным. Точка энергии молекулярного давления наз-ся свободной поверхностной энергией. Она пропорциональна поверхностному натяжению и площади поверхности. Формула: F= ŏS. Здесь F-свободная поверхностная энергия в Дж, ŏ - поверхностное натяжение в Дж/м, S-площадь поверхности в м2. Самопроизвольное изменение концентрации в-тв на границе раздела фаз по сравнению с концентрацией внутри одной из фаз наз-ся адсорбцией.
Правило Вант-Гоффа
Осмотическое давление равно тому давлению, которое оказывало бы раств-е вещество, если бы оно находилось в газообразном состоянии при той же температуре, занимало V=Vр-ра; Pосм.= C(x) RT
Потенциометрическое титрование
Потенциометрическим титрованием называется метод определения концентрации растворов электролитов. метод заключается в измерении ЭДС в гальванической цепи при титровании. Метод используют для анализа сложных смесей различных соединений.
Методы очищения коллоидных систем
Надо очищать от примесей низко – молекулярных соединений (такие примеси электролиты), так как они со времени вызывают разрушение коллоидных систем. Есть три способа очищения: диализ, электродиализ и ультрафильтрация. Диализ: удаление помощью мембраны низко молекулярных соединений из коллоидных р-ов и р-ов ВМС. При этом используют св-во мембран пропускать молекулы и ионы малого размера и задерживать коллоидные частицы и макромолекулы. Этот метод основан на процессе диффузии. Электродиализ: метод увеличения скорости диализа. В р-р помещают электроды и пропускают ток. Ультрафильтрация: метод основан на продавливании разделяемой смеси через фильтры спорами, пропускающими только молекулы и ионы низко – молекулярных в-тв
Лиофобные коллоидные частицы
Лиофобные коллоидные частицы представляют собой агрегаты из молекул труднорастворимого в-ва, имеющие кристаллическое строение. Сам кристаллический агрегат состоит из отдельных молекул – ядро, частицы. На ядре происходит эквивалентная адсорбция ионов электролита присутствующих в р-ре. Такой электролит ионогенный. Адсорбция ионов происходит с правилом Панета – Фаянса. Ионы адсорбирующегося на в-ве ядра – потенциалоопределяющего, т/к именно они определяют знак заряда частиц. Поверх потенциалов определяющих ионов адсорбируются ионы противоположного заряда – противоионы. Часть противоионов адсорбируется очень прочно, так что на ядре частицы образуются адсорбционный слой. Адсорбционный слой прочно удерживается, так что создаются гранулы. Гранулы свободно перемещаются в р-ре. Она имеет заряд С-ия потенциалопределяющих ионов больше С-ии противоионов в адсорбционном слое. Другая часть противоионов адсорбирует не прочно и участвует в тепловом движении. Они в совокупности образуют поверх адсорбционного слоя диффузный слой.
Определение степени и константы диссоциации
Измеряют сопротивлением р-ра слабого электролита известной конц. Рассчитывают его удельную электропроводность, затем вычисляют эквивалентную электропроводность. Далее по табличным данным абсолютных скоростей движения или подвижностей ионов Эл-та, используя з-н Ф. Кольрауша, рассчитывают предельную эквивалентную электропроводность. После этого по отношению С. Аррениуса определяют степень диссоциации Эл- та. Полученные данные позволяют рассчитать константу диссоциации К по закону разведения В. Оствальда Определение подобным методом степени и константы диссоциации воды позволило установить постоянство ионного произведения воды и развить далее представления о кислотных и основных св-ах воды р-ров.
Лиофобные коллоидные системы
Лиофобные коллоидные системы можно получить либо объединением молекул коллоидных частиц, либо разделением твердых в-тв до размеров коллоидных частиц. Есть два метода: конденсационный и диспергеционный. Конденсационный метод делится на физ-ую и хим-ую конденсацию. Физ-ая конденсация: способ замены растворителя при помощи конденсации паров в-тв. Хим-ая конденсация: перенасыщение р-ра трудно – растворимыми в-ми в момент его образования в ходе разных хим-их реакций. Диспергеционный метод делится на физ-ую и хим-ую. Физ-ое диспергирование: размалывание в-тв в коллоидных мельницах или с помощью ультразвука. Хим-ое диспергирование: перевод в-тв из рыхлого, аморфного осадка в коллоидный р-р под действием бептизаторов – электролитов, вступающих в химическое взаимодействие с в-ом осадка с образованием продуктов реакции, ионы которого могут абсорбироваться на агрегата в-ва находящегося в осадке. Придается одноименный заряд, после чего частицы отталкиваются и переходят в р-р. Нужно соблюдать три условия: 1) выбрать адекватный метод получения, который позволил бы частицы коллоидного размера; 2)а в момент образования коллоидных частиц они должны быть не растворимыми в дисперсной среде; 3) наличие стабилизатора (для лиофобных частиц такой стабилизатор – электролит) сообщающего устойчивость
коллоидным системам.
Координационная теория Вернера
1) В комплексных соединениях один из атомов-комплексообразователь (центральный атом); вокруг него определенным образом координированы лиганды.2) Центральный атом с лигандами связан донорно-акцепторными связями (или электростатически) и обр-т внутреннюю координационную сферу соединения – комплексный ион, который при написании заключают в квадратные скобки.3) В большинстве случаев число лигандов, непосредственно связанных с центральным атомом, называется координационным числом, которое принимают за 2, 4, 6. 8.
4) Внутренняя сфера обладает определенной устойчивостью и имеет заряд равный Σ комплексообразователя и лигандов. 5) Ионы, располагающиеся на более далеком расстоянии от центрального атома, образуют внешнюю координационную сферу.
Контактный потенциал
Контактный потенциал возникает на границе проводников первого рода – с электронной проводимостью (металлов, графита и др.). В металлах атомы расположены близко друг к другу, создаются зоны свободного перемещения электронов и возникает электронный газ. При соприкосновений разных металлов электроны будут переходить из одного металла в другой. Поэтому в одном металле создается избыток электронов и он заряжается -, а в другом +. На границе металлов образуются равновесные двойной электрический слой разность потенциалов, которого и наз-ся просто контактным потенциалом.
Кондуктометрическое титрование
При титровании в р-ре вследствие реакций нейтрализаций или осаждения уменьшается конц. ионов исходного электролита. Поэтому удельная электропроводность р-ра постепенно изменяется. В точке эквивалентности связывается последние ионы исходного электролита и появ-ся первые избыточные ионы электролита, добавляемого при титровании. Поскольку подвижность разных ионов не одинакова, в точке эквивалентности происходит резкое изменение удельной электропроводности р-ра. Оно определяет кол-во титруещего электролита, израсходанного на титровании до скочка электропроводности, и расчитывает конц титруемого р-ра. Кондук-им титрованием можно анализировать смеси сильных и слабых кислот и оснований, смесь галогенидов, мутных и окрашенных р-ов, когда невозможно использовать цветные индикаторы.
Кондуктометрия
Определение эл-ти р-ов наз-ся кондуктометрией. Все кондуктометрические определения сводятся к измерению сопротивления р-ра и последующему расчету удельной, эквивалентной электропроводностей и различных констант. Для наиболее точного измерения сопротивления р-ов применяют композиционный метод, при этом используют переменный ток. В соот-ии с этими требованиями приборы для измерения Эл-тей р-ов работают по схеме моста Ф. Кольрауша. Виды кондуктометрического анализа: кондуктометрическое определение степени и константы диссоциации слабых электролитов, кондуктометрическое титрование, кондуктометрическое определение растворимости трудно растворимых солей, кондук. определение общего содержания солей в водных р-ах.
Комплексные соединения
Комплексные соединения – соединения, в узлах кристаллов которых находятся комплексы, способные к самостоятельному существованию в растворе
Коллоидная защита
При добавлении полимера к коллоидному раствору его молекулы адсорбируются на коллоидную частицу и придают им гидрофильный характер. Коллоидные частицы окружаются сольватными оболочками макромолекул и поэтому становятся более устойчивыми к коагулирующему действию электролитов. Это явление называется коллоидной защитой. Например, в организме белки плазмы крови защищают от объединения и увеличения размеров частицы.
Коагуляция золей
Коагуляция золей происходит при смешивании разл. золей, частицы кот. имеют противоположный заряд. Происходит взаимная нейтрализация кол. частиц и исчезает электростатическое отталкивание. Частицы объединяются в агрегаты, происходит коагуляция. Это явление используется при выделении каучука из латекса, при окраске тканей, очистки промышленных вод. Вода закрытых водоемов загрязнена кол. частицами. (глина, отходы, раст.) Эти частицы заряжены отрицательно. Поэтому добавляются кислоты – сернокислый Al и Fe. В воде эти соли гидр-ся и образуют положительно заряженные коллоидные частицы гидратов окиси Al или Fe. Затем взаимодействуют с отрицательно заряженными природными коллоидными частицами, объединяются и оседают. Коагуляция золей электролитами подчиняется правилу Шульца-Гарди. При коагуляции золей смесями электролитов наблюдают различные закономерности коагуляции:
1 – антагонизм (CaCl2 и NaCl) 2- аддитивность (KCl и NaCl)
3- синергизм (CaCl2 и HCl)
Классификация эмульсий
Классифицируют по 2 признакам: по полярности жидкостей эмульсии; по концентрации жидкости, находящееся в виде капель. 1) В эмульсиях жидкость полярна (вода), неполярных (масло). Прямые эмульсии – капли масла в воде (молоко). Обратные – капли воды в масле (сливочное масло). 2) По концентрации 3 типа эмульсий: а) разбавленные, с концентрацией диспергированной жидкости до 0,1 объемных %; б) концентрированные – до 47-ех объемных %; в) высококонцентрированные до 74-ех объемных %. Для определения типа используют разные методы. Например, к эмульсии добавляют краситель, растворитель только в одной из жидкостей, либо в масле, либо в воде. Наблюдают эмульсию под микроскопом и определяют тип.
Катализ
Катализ – это изменение скорости реакции под действием катализатора. Катализатор – это вещество, которое не расходуется, но увеличивает скорость реакции. Ингибитор – вещество, которое не расходуется, но уменьшает скорость реакции. Катализ может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном катализе реагирующее вещество образует одну фазу, а при гетерогенном катализе катализатор является самостоятельной фазой.
Импирическое уравнение адсорбции Фрейндлиха
Г. Фрейндлих предложил империческое уравнение адсорбции, т е уравнение, не вытекающее из теоретических рассуждений, а подобранное опытным путем.
x/m=a*c1/n Здесь х – кол-во адсорбированного в-ва, m – масса адсорбента, С – равновесная концентрация адсорбированного в-ва в прилегающем газе или р-ре, а и n – имперически подобранные константы.
Избирательность адсорбции + правило Панета-Фаянса
Характерным признаком адсорбции яв-ся её избирательность или специфичность. Это значит, что каждый адсорбент адсорбирует не любые в-ва, а только одно или несколько определенных в-тв. Избирательность адсорбции объясняется тем, что должно произойти случайное совпадение в распределении электронной плотности молекул адсорбента и адсорбтива по типу «ключ – замок». Другими словами должно быть определенное химическое сродство между адсорбентом и адсорбтивом. Избирательность адсорбции яв-ся основой ее практического применения. При эквивалентной адсорбции адсорбируются ионы имеющие в своем составе адсорбенты. Объясняется это тем что адсорбируемые ионы включаются в его структуру и достраивают его. Эта закономерность сформулирована в виде правила Панета – Фаянса: при эквивалентной адсорбции адсорбируются те ионы, имеющие в своем составе такие же атомы или группировки как и в составе адсорбента.
Коагуляция
Процесс самопроизвольного объединения коллоидных частиц с дальнейшим выпадением в осадок. Коагуляцию вызывают различные процессы – встряхивание, перемешивание (т. к. увеличивается вероятность столкновения). Молекулярно-кинетический механизм коагуляции: в основе механизма лежит преодоление электростатического отталкновения частиц и барьерного эффекта их сольватных оболочек. Для этого необходимо увеличить скорость движения частиц и число их столкновений. Также, чаще всего в растворы предварительно добавляют электролит, который нейтрализует заряд частиц.
Классификация гальванических элементов
Гальваническим элементом наз-ся система, в которой хим-ая энергия в-тв превращается в электрическую. По термодинамической характеристике работы гальванические элементы делятся на обратимые и не обратимые. В обратимые элементы поступление Эл. Энергии из вне обращают все хим. процессы и приводят элемент в исходное сост., предшествующие выполнению им электрической работы. К обратимым элементам принадлежит, элемент Якоби – Даниэля. В необратимых элементах происходят термодинамические необратимые процессы. Примером такого элемента может быть элемент Вольта. По наличию жидкостной границы во внутренней цепи различают элементы с переносом и без переноса. С переносом – элемент Якоби – Даниэля. Без переноса – элемент Вольта.
Закон равновесия фаз
В равновесной термодинамической системе, на которую влияют только температура и давление, число степеней свободы (С) равно числу независимых компонентов (К) минус число фаз(Ф) плюс 2. С=К-Ф+2
Закон Рауля
Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворённого вещества, т. е. отношению количества молей растворённого вещества к суммарному количеству молей растворённого вещества и растворителя: P0-P/Po = n/n+N
Закон действующих масс
Скорость химической реакции при постоянной температуре прямопропорциональна действующим массам - молярным концентрациям реагирующих веществ, взятых с учётом их стехиометрических коэффициентов:
mA+nB=pC+qD
V=kcm(A)cn(B), где k – коэффициент пропорц. (константа V)
Следствия закона Гесса
Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования исходных веществ; теплота (стандартная энтальпия) образования органического соединения равна разности между теплотой сгорания простых веществ, из которых оно может быть получено, и теплотой сгорания самого соединения.
Закон Гесса
Тепловой эффект зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от процесса, от числа и характера промежуточных стадий. Этот закон лежит в основе термохимических расчетов, он позволяет рассчитывать теплоту реакций, которую нельзя сделать экспериментально. Закон Гесса является следствием из I-го начала термодинамики.
C+O2=CO2, ∆H или
C+1/2 O2=CO, ∆H2
CO+ Ѕ O2-CO2, ∆H3 =>
∆H1= ∆H2+ ∆H3
Следовательно, если известны общий тепловой эффект и тепловой эффект одной из реакций, можно вычислить тепловой эффект второй промежуточной стадии.
Закон Генри-Дальтона
При постоянной температуре растворимости газа Рж, выраженная массой этого газа, растворяющейся в единице объёма жидкости, прямо пропорциональна его парциальному давлению над раствором (Рг): Рж = Крг
Закон аддитивности электропроводности Кольрауша
Кольрауш установил закон независимости движения ионов в разбавленных р-ах или закон аддетивности электропроводности. Экв электропроводность электролита при бесконечном разведении р-ра равно сумме ионных электропроводностей катионов и анионов. (λ∞= λk+ λa)
Ионная электропроводность представляет часть экв-ой электропроводности. Бесконечно разведенного р-ра электролита, обеспечиваемого ионы данного вида. Абсолютная скорость движения представляет индивидуальную постоянную характеристику данного вида ионов. Эта скорость движения в см/сек, которые приобретают данные ионы в данном р-ле в электрическом поле с градиентом потенциала 1 в/см при бесконечном разведении р-ра, т е в отсутствии межионных взаимодействий. Скорость движения ионов сложным образом определяется 4-мя факторами – напряженностью Эл поля, температурой р-ра, межионами взаимодействиями и абсолютной скоростью движения данного вида ионов. Закон Кольрауша показывает, что в реальных растворах между ионами существует электростатическое взаимодействие, которое препятствует свободному перемещению ионов.
Диффузия
Диффузия – самопроизвольное выравнивание концентрации в-тв в ходе теплогого движения молекул. Диффузия тем меньше, чем больше размер частиц. В коллоидных р-ах частица больше чем молекула растворенного в-ва в обычных р-ах. Поэтому и диффузии коллоидных р-ов не большая.
Диффузионный потенциал
Диффузионный и мембранный потенциалы возникают на границе проводников второго рода разного состава при соприкосновении р-ов разной конц. Растворенное в-во дифундирует в р-р с меньшей конц. При этом более подвижные ионы опережают менее подвижные. Менее конц р-р приобретает заряд быстрых ионов, а более конц р-р – заряд медленных ионов. В далнейшем скорость движения ионов через границу усредняется, потому что быстрые ионы своим притяжением ускоряет медленные а те, тормозят быстрые. Достигается динамическое равновесие и на границе р-ов образуется двойной электрический слой ионов. Разность потенциалов его наз-ют диффузионным. Величена диффузионного потенциала зависит от подвижности ионов и от разности концетрации растворов. Мембранный потенциал возникает на полу проницаемой мембране, разделяющей р-ры эл-ов разного состава или конц. Полупроницаемые мембраны облодают не одинаковой проницаемостью для различных ионов. Они могут пропускать катионы и не пропускать анионы. Полупроницаемость мембран обусловлено не соответствием величены отверстий мембраны и размеров катионов и анионов. Ионы, проникающие через мембрану, скапливаются на ней со стороны менее конц р-ра. Они притягивают через мембрану ионы противоположного заряда, не способные проходить через нее, и по этому скапливающиеся на мембране со стороны более конц-го р-ра. Одна сторона мембраны заряжается отрицательно, а другая положительно.
Броуновское движение
Броуновское движение – хаотичное движение коллоидно – и микроскопически – дисперсных частиц. Оно подобно рою комаров, пляшущих в солнечном луче. Броуновское движение возрастает с увеличением температуры, уменьшением вязкости коллоидного раствора и уменьшением размера коллоидных частиц.
Высаливание
Чтобы лишить макромолекулы устойчивости, необходимо удалить их сальватные оболочки и понизить заряд. Для этого применяют соли, а сам процесс называют высаливанием. Высаливание – обратимый процесс. После удаления солей в-во возвращается в исходное состояние. По высаливающему действию ионы электролитов образуют последовательность, которая называется лиотропным рядом Гофмейстера:
Ряд для катионов: Li, Na, K,Cs,Ca,Sr,Ba
Ряд для анионов:Цитрат-3 > SO2-4>CI->I->CNS
Второй закон термодинамики
Энергия любого вида может переходить от одного тела к другому только при таком условии, если термодинамический потенциал энергии у первого тела выше, чем у второго.
Водородный электрод
Водородный электрод представляет собой платиновую пластинку опущенную в 1 N р-р серной кислоты. Пластинка покрыта очень мелко измельченной платиной для лучшего поглощения газообразного водорода, пропускаемого через р-р около пластинки. С помощью платины большое кол-во молекулярного водорода удерживается в контакте с р-ром. Водород диссоциирует. Электроны поступают в платину и она заряжаеться отрицательно. Ионы водорода переходят в р-р и он на границе с платиной заряжается положительно. Сама платина не участвует в электродной реакции, таким образом водородный электрод представляет собой газовый электрод с металлической ф-ей. При стандартных условиях отрицательный потенциал водородного электрода условно принимают равным нулю при любой температуре.
Грем
Т. Грем установил что некоторые в-ва обычно трудно растворимы при определенных условиях образуют однородные р-ры. В отличие от обычных в-тв они в этих р-ах образуют не кристаллические, а аморфные остатки. Частицы этого в-ва медленно диффундируют и не способны проходить через полупроводимые мембраны, значит эти частицы были большого размера. Поэтому Грен разделил в-ва на обычные (кристаллоиды) и клееподобные (коллоиды). Это озночает, что кристаллоиды образуют кристалловидные р-ры, а коллоиды - коллоидные р-ры. Такое разделение в-тв относительно, одно и то же в-во можно получить в кристаллическом и коллоидном состоянии. Значит кристаллы и коллоиды не разные классы, а разное состояние в-ва. Эту относительность вывели в своих работах Борьщов А. Н. и Менделеев.
ВМС
ВМС – в-ва с М (х) от нескольких тысяч. Особенностью этих соединений яв-ся то, что они состоят из многих тысяч атомов связанных с ковалентными связями. Такие большие молекулы наз-ся макромолекулы. Они состоят из множества подобных или одинаковых группировок. ВМС еще называют полимерами. Они могут быть органическими и неорганическими в-ми. ВМС яв-ся основой жизни. В живых организмах они выполняют ф-ии: структурную, энергетическую, метаболическую, информационную. Большая величина молекул и разнообразие хим-их группировок ВМС придает их р-ам особое св-во, как физиологические р-ры, так и с растворами НМС. По происхождению ВМС делят: неорганические полимеры (алмаз, графит, стекло, глина), органические полимеры: природные (каучук, гликоген), синтетические (синтетический каучук, пластмассы). По последовательности отдельных группировок атомов: собственные полимеры: молекулы состоят из большого числа одинаковых атомов или молекулярных групп. Образуются при полимеризации атомов или молекул какого то исходного НМ в-ва, сополимеры (совместные полимеры): они образуются слиянием нескольких разных НМС. Молекулы состоят из нескольких элементарных звеньев разного хим-го состава и связанных в нерегулярной последовательности. К ним относятся белки и нуклеиновые кислоты; блок-сополимеры, молекулярные группы разного состава связанные в регулярной последовательности. По пространственной структуре молекул: линейные полимеры, разветвленные, сетчатые. По наличию заряда: нейтральные поликатионы, полианионы, полиамфолиты.
Взаимная коагуляция
Взаимная коагуляция – смешивание двух коллоидных р-ов с разноименно – заряженными частицами, ведущая к образованию осадка. Взаимная коагуляция происходит тогда, если суммарный заряд частиц одного золя нейтрализует суммарный заряд другого. При коагуляции золи смесями электролитов наблюдаются разные закономерности коагуляции: 1) вычитание коагулирующего действия (антогонизм). При этом происходит образование пептизаторов, которые хорошо адсорбируются или образование из исходных ионов слабо диссоциирующих молекул; 2) суммированием коагуляции – его действие (аудетивность); 3) усиление коагулирующего действия (синергизм).
ВМС (вращение звеньев)
ВМС обладает (внутренним вращением звеньев). В следствии поворота каждого атома вокруг ковалентной связи может происходить поворот всей цепи полимера на 360 град на протяжении определенной ее длины. В результате вращения макромолекулы изгибаются и принимают произвольную форму. Разные пространственные формы макромолекул одного и того же полимера наз-ся конформации. Осуществляют только несколько конформаций, так как неограниченному изгибанию цепей полимеров препятствует взаимодействие между молекулами групп составляющую данную макромолекулу. Противоположно заряженные группировки цепей взаимно притягиваются, а одноименно заряженные – отталкиваются. Между группировками цепей часто возникают водородные связи, которые так же фиксируют положение цепи в пространстве. В зависимости от характера связи и молекулярных групп, форма макромолекул при обычных температурах оказываются в виде клубков или извитых нитей. В следствии гибкости макромолекул они способны обратно деформироваться.
Образование ВМС
ВМС образуются двумя путями: полимеризация – процесс, в котором атомы или молекулы исходного НМ в-ва соединяются друг с другом ковалентными связями и образуют новое в-во – полимер без необычных продуктов. Процесс происходит за счет образования новых или раскрытия кратных связей. Для этого требуется высокая температура и повышение давления; поликонденсация – процесс в котором НМ в-ва соединяются ковалентными связями с образованием полимера и какого либо НМ побочного продукта. Происходит из – за отцепления от мономеров разных атомов с освобождением свободной валентности.
Виды устойчивости
Кинетическая – характеризует способность кинетической дисперсной фазы оставаться во взвешенном состоянии.
Агрегативная – характеризует способность частиц дисперсной фазы противостоять их агрегации.
Конденсационная – характеризует способность дисперсных систем сохранять неизменной с течением времени удельную поверхность.
Гидролиз
Гидролизом называется взаимодействие ионов соли с ионами водорода Н+ или гидрокид-ионами ОН- молекул воды, в результате которого образуется слабый электролит. 1) Если соль составлена из катиона слабого основания и аниона сильной кислоты, то такая соль подвержена гидролизу (по катиону) и реакция ее водного раствора будет кислая (рН<7), например: NH4Cl+H2O ↔ NH4OH+HCl; NH4++HOH ↔ NH4OH+H+; 2) Если соль составлена из катиона сильного основания и аниона слабой кислоты, то такая соль подвержена гидролизу по аниону и реакция её водного раствора будет щелочная ( рН>7), например: KCN + H2O ↔ HCH + KOH; CN- + HOH ↔ HCN + OH- ; 3) Если соль составлена из катиона слабого основания и аниона слабой кислоты, то такая соль подвержена гидролизу и по катиону и по аниону, при этом реакция среды близка к нейтральной, например: NH4CH3COO + HOH ↔ NH4OH + CH3COOH; 4) Если соль составлена из аниона сильной кислоты и катиона сильного основания, то такая соль гидролизу не подвержена и реакция её водного раствора будет нейтральной, например: NaNO3 + HOH ↔ не идёт
Буферные системы организма
В организме благодаря работе регуляторных механизмов, включающих несколько буферных систем, осуществляется поддержание постоянного значения рН в тканевых жидкостях и крови. В организме существуют три основные буферные системы: оксигемоглобиновая, гидрокарбонатная, и фосфатная. Буферная система оксигемоглобин – гемоглобин, на долю которой приходится около 75% буферной ёмкости крови, характеризующаяся равновесием между ионами гемоглобина Hb- и самим гемоглобином HHb, являющимся очень слабой кислотой. Hb- + H+ ↔ HHb
Hb- + H2O ↔ HHb + OH-. Гидрокарбонатная система характеризуется равновесием молекул слабой угольной кислоты с образующимися при её диссоциации гидрокарбонат-ионами: HCO3- + H+ ↔ H2CO3; HCO3- + H2O ↔ H2CO + H2O. Фосфатная система характеризуется равновесием между дигидрофосфат и гидрофосфат ионами. HPO42- + H+ ↔ H2PO4-; HPO42- + H2O ↔ H2PO4 + OH-
Буферные растворы
Буферные растворы – это растворы, в которых сохраняется постоянная рН при разбавлении или добавлении кислоты или щёлочи. Буферные растворы бывают двух типов: минеральные растворы и белковые растворы.
1-ый тип: кислотные (состоят из слабой кислоты и ее соли: CH3COOH, CH3COONa)
2-ой тип: основные (состоят из слабого основания и его соли:NH4OH, NH4Cl)
3-ий тип: относятся к первому
Аэрозоли
Аэрозоли – туман, облака, пыль и дым. Их получают диспергированием и конденсацией. Особенности аэрозолей – малая вязкость газовой дисперсионной среды и большой молекул газа сравнительно с размером частиц. Поэтому несмотря на небольшой размер частиц в атомах происходит интенсивное Броуновское движение. Частицы захватывают ионы газа и приобретают заряд. Из-зи Броуновского движения и отсутствия факторов стабилизация аэрозолей не устойчива. Частицы объединяются и оседают в газовой среде. В технике аэрозоли получают для лучшего сжигания горючего, угля на электростанциях, в быту аэрозоли используют для окрашивания поверхностей. В виде аэрозолей применяют многие лекарственные препараты для лечения простудных и аллергических заболеваний легких верхних дыхательных путей.
Адсорбционный слой
Адсорбционный слой – нестабильное образование. десорбированные молекулы переходят в раствор, на их место – адсорбируются другие. При выравнивании скоростей адсорбции и десорбции — равновесие перемещается плотной упаковке адсорб. слоя толщиной в 1 молекулу, происходит максимальное понижение молекулярного давления от поверхностного натяжения. Длину молекулы L рассчитывают, определяя массу в-ва, адсорбированного на 1м2 поверхности: m=v2=1Ld, где d – плотность в-ва.
Адсорбционное равновесие
Подвижное равновесие между количеством адсорбируемых и покидающих поверхность молекул в единицу времени наз-ся динамическим адсорбционным равновесием. Адсорбция зависит от температуры. С повышением температуры физическая адсорбция уменьшается. Это происходит в следствии увеличения скорости движения молекул адсорбтива в адсорбционном слое, что ведет к ослаблению их взаимодействия с адсорбентом. Хемосорбция с повышением температуры увеличивается, так как в соот-ии с теоремой активации увеличивается число столкновении молекул адсорбента и адсорбтива, ведущих к химическому взаимодействию.
Агрегативная устойчивость эмульсий
Агрегативную устойчивость эмульсий обеспечивают 2 фактора: двойной электродный слой ионов твердых капель и эмульгаторы - в-ва стабилизирующие эмульсии, препятствующие коалесценции капель. Ими могут быть коллоидные ПАВ, ВМС и разные в-ва в виде мелких порошков. Эмульгаторы образуют структуру механический барьер между каплями и окружающей средой. Молекулы и частицы эмульгатора адсорбируются на поверхности капель и образующие вокруг них прочную, упругую, непроницаемую оболочку и не дающую соприкасаться и сливаться жидкости при их столкновении. Эмульгаторы бывают гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные эмульгаторы стабилизируют эмульсии, а гидрофобные стабилизируют эмульгатор
Агрегативная устойчивость
Агрегативная устойчивость – устойчивость системы процессу объединения частиц в более крупный агрегат. Коллоидные системы имеют большую, общую поверхность частиц и обладают большим избытком свободно – поверхностной энергии, при столкновении частиц в ходе теплового движения велика вероятность их сцепления в следствии обычного молекулярного притяжения частиц. При объединении частиц силы понижаются и вся система становится термодинамической. В лиафобных системах на частицах происходит эквивалентная адсорбция ионов электролита. Частицы приобретают одинаковый заряд и отталкиваются, препятствуя объединению. В лиафильных вокруг частиц образуются сольватные оболочки из молекул растворителя. Они не дают сблизиться частицам на расстоянии, где начинают действовать взаимо – притягивающие силы. Эти факторы устойчивости образования зарядов за счет адсорбции ионов и возникновения сольватных оболочек. Кинетическая устойчивость – устойчивость коллоидных частиц против оседания частиц. Факторами яв-ся степень раздробленности частиц или дисперсность системы. Чем меньше частицы, тем медленнее они оседают.
Агрегативная устойчивость
Агрегативная устойчивость – устойчивость системы процессу объединения частиц в более крупный агрегат. Коллоидные системы имеют большую, общую поверхность частиц и обладают большим избытком свободно – поверхностной энергии, при столкновении частиц в ходе теплового движения велика вероятность их сцепления в следствии обычного молекулярного притяжения частиц. При объединении частиц силы понижаются и вся система становится термодинамической. В лиафобных системах на частицах происходит эквивалентная адсорбция ионов электролита. Частицы приобретают одинаковый заряд и отталкиваются, препятствуя объединению. В лиафильных вокруг частиц образуются сольватные оболочки из молекул растворителя. Они не дают сблизиться частицам на расстоянии, где начинают действовать взаимо – притягивающие силы. Эти факторы устойчивости образования зарядов за счет адсорбции ионов и возникновения сольватных оболочек. Кинетическая устойчивость – устойчивость коллоидных частиц против оседания частиц. Факторами яв-ся степень раздробленности частиц или дисперсность системы. Чем меньше частицы, тем медленнее они оседают.
Агрегативная устойчивость эмульсий
Агрегативную устойчивость эмульсий обеспечивают 2 фактора: двойной электродный слой ионов твердых капель и эмульгаторы - в-ва стабилизирующие эмульсии, препятствующие коалесценции капель. Ими могут быть коллоидные ПАВ, ВМС и разные в-ва в виде мелких порошков. Эмульгаторы образуют структуру механический барьер между каплями и окружающей средой. Молекулы и частицы эмульгатора адсорбируются на поверхности капель и образующие вокруг них прочную, упругую, непроницаемую оболочку и не дающую соприкасаться и сливаться жидкости при их столкновении. Эмульгаторы бывают гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные эмульгаторы стабилизируют эмульсии, а гидрофобные стабилизируют эмульгатор
Адсорбционное равновесие
Подвижное равновесие между количеством адсорбируемых и покидающих поверхность молекул в единицу времени наз-ся динамическим адсорбционным равновесием. Адсорбция зависит от температуры. С повышением температуры физическая адсорбция уменьшается. Это происходит в следствии увеличения скорости движения молекул адсорбтива в адсорбционном слое, что ведет к ослаблению их взаимодействия с адсорбентом. Хемосорбция с повышением температуры увеличивается, так как в соот-ии с теоремой активации увеличивается число столкновении молекул адсорбента и адсорбтива, ведущих к химическому взаимодействию.
Адсорбционный слой
Адсорбционный слой – нестабильное образование. десорбированные молекулы переходят в раствор, на их место – адсорбируются другие. При выравнивании скоростей адсорбции и десорбции — равновесие перемещается плотной упаковке адсорб. слоя толщиной в 1 молекулу, происходит максимальное понижение молекулярного давления от поверхностного натяжения. Длину молекулы L рассчитывают, определяя массу в-ва, адсорбированного на 1м2 поверхности: m=v2=1Ld, где d – плотность в-ва.
Аэрозоли
Аэрозоли – туман, облака, пыль и дым. Их получают диспергированием и конденсацией. Особенности аэрозолей – малая вязкость газовой дисперсионной среды и большой молекул газа сравнительно с размером частиц. Поэтому несмотря на небольшой размер частиц в атомах происходит интенсивное Броуновское движение. Частицы захватывают ионы газа и приобретают заряд. Из-зи Броуновского движения и отсутствия факторов стабилизация аэрозолей не устойчива. Частицы объединяются и оседают в газовой среде. В технике аэрозоли получают для лучшего сжигания горючего, угля на электростанциях, в быту аэрозоли используют для окрашивания поверхностей. В виде аэрозолей применяют многие лекарственные препараты для лечения простудных и аллергических заболеваний легких верхних дыхательных путей.
Буферные растворы
Буферные растворы – это растворы, в которых сохраняется постоянная рН при разбавлении или добавлении кислоты или щёлочи. Буферные растворы бывают двух типов: минеральные растворы и белковые растворы.
1-ый тип: кислотные (состоят из слабой кислоты и ее соли: CH3COOH, CH3COONa)
2-ой тип: основные (состоят из слабого основания и его соли:NH4OH, NH4Cl)
3-ий тип: относятся к первому
Буферные системы организма
В организме благодаря работе регуляторных механизмов, включающих несколько буферных систем, осуществляется поддержание постоянного значения рН в тканевых жидкостях и крови. В организме существуют три основные буферные системы: оксигемоглобиновая, гидрокарбонатная, и фосфатная. Буферная система оксигемоглобин – гемоглобин, на долю которой приходится около 75% буферной ёмкости крови, характеризующаяся равновесием между ионами гемоглобина Hb- и самим гемоглобином HHb, являющимся очень слабой кислотой. Hb- + H+ ↔ HHb
Hb- + H2O ↔ HHb + OH-. Гидрокарбонатная система характеризуется равновесием молекул слабой угольной кислоты с образующимися при её диссоциации гидрокарбонат-ионами: HCO3- + H+ ↔ H2CO3; HCO3- + H2O ↔ H2CO + H2O. Фосфатная система характеризуется равновесием между дигидрофосфат и гидрофосфат ионами. HPO42- + H+ ↔ H2PO4-; HPO42- + H2O ↔ H2PO4 + OH-
ЭНЕРГИЯ ИОНИЗАЦИИ
Энергия ионизации (мера проявления металлических свойств) ? это энергия, необходимая для отрыва электрона от атома.
(Ca0- -> Ca2+ + 2е- - dН).
Чем больше электронов на внешнем электронном слое, тем больше энергия ионизации. С увеличением радиуса атома энергия ионизации уменьшается. Этим объясняется уменьшение металлических свойств в периодах слева направо и увеличение металлических свойств в группах сверху вниз. Цезий (Cs) ? самый активный металл.
Энергия сродства к электрону (мера проявления неметаллических свойств) - энергия, которая выделяется в результате присоединения электрона к атому (Сl0 + 1е- ?> Сl- + dН). С увеличением числа электронов на внешнем электронном слое энергия сродства к электрону увеличивается, а с увеличением радиуса атома ? уменьшается. Этим объясняются увеличение неметаллических свойств в периодах слева направо и уменьшение неметаллических свойств в главных подгруппах сверху вниз
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ
Химия ? наука, изучающая состав, строение, свойства, получение и превращения веществ.
Атомно-молекулярное учение ? учение о строении веществ из атомов и молекул, создано трудами Ломоносова и Дальтона.
Вещества состоят из мельчайших частиц ? молекул, которые находятся в непрерывном движении. При повышении температуры скорости движения молекул увеличиваются, при снижении ? уменьшаются.
Молекулы различных веществ отличаются друг от друга массой, размерами и химическими свойствами. Все молекулы одного вещества одинаковы.
Молекулы состоят из более мелких частиц - атомов. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ состоят из разных атомов.
Атомы одного элемента отличаются от атомов других элементов зарядом атомного ядра, размером и химическими свойствами. При химических реакциях изменяется состав молекулы. Атомы при химических реакциях не разрушаются.
Атом ? электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и одного или нескольких электронов.
Молекула ? наименьшая частица вещества, обладающая всеми химическими свойствами данного вещества. Для некоторых веществ понятия атома и молекулы совпадают.
Химический элемент ? вид атомов, характеризующихся определенным зарядом ядра.
Простым веществом называется вещество, молекулы которого состоят из атомов одного элемента, например водород, кислород и азот и т. д. Каждый элемент имеет определенный химический знак, соответствующий первым буквам латинского названия данного элемента.
Соединениями или сложными веществами называются вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов, например вода.
Аллотропия - существование одного и того же элемента в виде двух или нескольких простых веществ. Аллотропия может быть результатом образования молекул с различным числом атомов (например, кислород О2 и озон О3) или различных кристаллических форм (например, углерод образует графит и алмаз).
Этот случай называется также полиморфизмом.
Физические явления ? это любые изменения вещества, не при водящие к изменению состава и строения его молекул, например изменение агрегатного состояния веществ, хотя кристалл и газ, например, обладают различными физическими свойствами.
Химические явления или химические реакции ? это явления или реакции, при которых из одних веществ образуются новые вещества. Химические реакции постоянно совершаются в живой и неживой природе. Процессы ржавления, горения, гниения представляют собой химические явления. Часто явления физические и химические происходят одновременно, маскируя друг друга, например, пропускание электрического тока через проволоку сопровождается явлениями физического порядка: нагреванием проволоки, расширением ее, увеличением сопротивления,испусканием света, но то же нагревание проволоки на открытом воздухе приводит к явлениям химического характера: металл при нагревании реагирует с кислородом воздуха, превращаясь в оксид.
Механическая смесь и химическое соединение имеют следующие различия:
1. При приготовлении механической смеси составные части можно брать в любых количественных соотношениях. Чтобы получить химическое соединение и при этом одно из взятых веществ не вещества в определенных соотношениях.
2. Свойства веществ, составляющих механическую смесь, сохраняются, так как составные части в смеси остаются химически неизменными. При химической реакции свойства исходных веществ не сохраняются, так как в результате их взаимодействия образуется новое вещество с иными свойствами.
3. При механическом смешивании не наблюдается выделения или поглощения теплоты. Химические реакции практически всегда сопровождаются тепловыми эффектами.
4. Составные части смеси , могут быть разделены на основании их физических свойств (фильтрование, отстаивание, выпаривание и другие способы).
Металлы ? простые вещества, обладающие высокими тепло- и электропроводностью, ковкостью, блеском и другими характерными свойствами, которые обусловлены наличием в их кристаллической решетке свободно перемещающихся электронов (обобщенного электронного облака).
Неметаллы ? простые вещества, не обладающие свойствами металлов. Резкой границы меду металлами и неметаллами провести нельзя.
Типы химических реакций:
1. Реакция соединения - реакция, при которой из атомов или молекул двух или более веществ образуются молекулы одного вещества.
2. Реакция разложения - реакция, при которой из одного вещества образуется два или более веществ.
3. Реакция замещения - реакция, при которой атомы, входящие в состав простого вещества, замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.
Экзотермические реакции
? реакции, протекающие с выделением теплоты.
Эндотермические реакции
? реакции, протекающие с поглощением теплоты.
Скорость химической реакции ? отношение изменения концентрации одного из реагирующих веществ ко времени, за которое это изменение произошло.
Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, давления и агрегатного состояния.
Равновесие химическое - состояние смеси реагирующих веществ, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.
Смещение химического равновесия ? процесс изменения концентрации веществ в реагирующей смеси. Изменения равновесия, вызываемые изменением внешних условий, можно предвидеть, руководствуясь общим положением, известным под названием принципа Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывать внешнее воздействие (изменять температуру, давление или концентрацию), то равновесие в системе сместится в направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшится. Так, повышение температуры сместит равновесие в сторону реакций, которые идут с поглощением тепла; увеличение давления будет благоприятствовать реакциям, идущим с уменьшением объема.
Атомный вес элемента - вес атома, выраженный в углеродных единицах (у. е.), или число, показывающее, во сколько раз атом данного элемента тяжелее 1/12 части веса атома углерода (120).
Молекулярный вес ? вес молекулы, выраженный в у. е., т. е. число, показывающее, во сколько раз моле кула данного вещества тяжелее 1/12 части веса атома углерода (12 С).
Закон постоянства состава: независимо от способа получения данного соединения его весовой состав постоянен.
Закон сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся после реакции.
Грамм-атом ? количество вещества, вес которого, выраженный в граммах, численно равен молекулярному весу данного вещества.
Закон Авогардо: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул.
Закон соединительных объемов: объемы газов, реагирующих между собой или образующихся в результате реакции, находятся в отношениях небольших целых чисел.
Формула химическая ? сокращенное обозначение состава какого-либо соединения с помощью химических законов и чисел, указывающих на количественное соотношение элементов в данном соединении.
Валентность - свойство атомов данного элемента присоединить или замещать в молекуле определенное число атомов других элементов. За единицу валентности принята валентность водорода.
Структурные формулы элементов ? формулы веществ с изображением валентности элементов, например в дн: Н-О-Н.
Химические уравнения ? запись химических реакций посредством химических формул исходных и полученных веществ и математических знаков. Формулы исходных веществ пишут в левой части уравнения, а полученных - в правой, например: 2Н2 + 02 ? 2Н20. Число атомов каждого элемента в левой и правой частях одинаково.
ПРИНЦИП ЛЕ-ШАТЕЛЬЕ
Если на систему, которая находится в состоянии динамического равновесия, оказывать внешнее воздействие, то в системе будут протекать процессы, направленные на уменьшение этого внешнего воздействия. Так, например, если:
? а) повышать температуру, то равновесие сместится в сторону эндотермической реакции;
? б) понижать температуру, то равновесие сместится в сторону экзотермической реакции;
? в) повышать давление - равновесие сместится в сторону образования меньшего числа молекул;
? г) понижать давление ? равновесие сместится в сторону образования большего числа молекул;
? д) увеличивать концентрацию исходных веществ ? равновесие сместится в сторону образования продуктов реакции;
? е) увеличивать концентрацию продуктов реакции ? равновесие сместится в сторону образования исходных веществ.
РАСТВОРЫ
Растворы - это однофазные системы переменного состава, состоящие из нескольких компонентов, один из которых является растворителем, а другие - растворенными веществами. То, что растворы однофазные системы, роднит их с химическими соединениями, а то, что они являются системами переменного состава, сближает их с механическими смесями. Поэтому и считают, что растворы имеют двойственную природу: с одной стороны, они сходны с химическими соединениями, а с другой ? с механическими смесями.
Растворение - это физико-химический процесс. При физическом явлении разрушается кристаллическая решетка и происходит диффузия молекул растворенного вещества. При химическом явлении в процессе растворения молекулы растворенного вещества реагируют с молекулами растворителя.
Процесс растворения сопровождается выделением или поглощением теплоты. Эту теплоту, отнесенную к одному молю вещества, называют тепловым эффектом растворения, Qp.
? Общий тепловой эффект растворения зависит от тепловых эффектов:
? а) разрушения кристаллической решетки (процесс всегда идет с затратой энергии ? Q1);
? б) диффузии растворенного вещества в растворителе (затрата энергии - Q2);
? в) гидратации (выделение теплоты, +Q3, так как гидраты образуются за счет возникновения непрочной химической связи, что всегда сопровождается выделением энергии).
Общий тепловой эффект растворения Qp будет равен сумме названных тепловых эффектов: Qp = (-Q1) + (- Q2) + (+Q3); если Q1> Q3> то растворение идет с поглощением теплоты, то есть процесс эндотермический, если Q1< Q3, то растворение идет с выделением теплоты, то есть процесс экзотермический. Например, растворение NaCl, KN03, NH4CNS идет с поглощением теплоты, растворение NaOH, H2S04 ? с выделением теплоты.
Задача. Почему при растворении в воде хлорида натрия температура раствора понижается, а при растворении серной кислоты ? повышается?
Ответ. При растворении хлорида натрия идет разрушение кристаллической решетки, что сопровождается затратой энергии. На процесс диффузии затрачивается незначительное количество энергии. Гидратация ионов всегда сопровождается выделением энергии. Следовательно, если в процессе растворения понижается температура, то энергия, необходимая для разрушения кристаллической решетки, оказывается большей, чем энергия, выделяющаяся при гидратации, и в целом раствор охлаждается.
Тепловой эффект растворения серной кислоты состоит, главным образом, из теплоты гидратации ионов, поэтому раствор разогревается.
Растворимость вещества ? это его способность распределяться в среде растворителя. Растворимость (или коэффициент растворимости) определяется максимальным количеством граммов вещества, которое может раствориться в 100 граммах растворителя при данной температуре.
Растворимость большинства твердых веществ увеличивается с нагреванием. Есть исключения, то есть такие вещества, , растворимость которых с увеличением температуры мало меняется (NaCl) или даже падает (Са(ОН)2).
Растворимость газов в воде падает с нагреванием и увеличивается с повышением давления.
Растворимость веществ связана с природой растворенного вещества. Полярные и ионные соединения, как правило, хорошо растворяются в полярных растворителях, а неполярные соединения - в неполярных растворителях. Так, хлороводород и аммиак хорошо растворяются в воде, тогда как водород, хлор, азот растворяются в воде значительно хуже.
Факторы влияющ. на скор. хим. реак. Закон действ. масс
Концентрация
При постоянной температуре скорость хим. р-ии прямо пропорциональна концентрации реагирующих в-в. т.е. чем выше концентрация тем больше скорость!!!
A+B->C
vspeed=k[A][B], где k-константа скорости
Температура
правило Вант-Гоффа: повышение t на каждые 10? скор. реакции увеличивается примерно 2-4 раза.
Катализатор
В-ва, которые изменяют скорость хим. реакции, оставаясь к концу реакции неизменным как качественно, так и количественно, называются катализатарами.
При наличии катализатора скорость хим реакции возрастает.
Shpora him
nB=Nф/Nа Mэкв(В)=mB/nэкв(В) MB=mB/nB
MB=mФ.Е.*NA Mэкв(В)=М(В)/Z(B)
Закон Авогадро
V1=V2 то m1/m2=M1/M2
Закон эквивалентов
ma/mв=Мэк(А)/Мэк(В)=(М(А)/za)/(M(B)/zв)
Концентрация
1.Массовая доля =mВ/mР=mв/Vр*р
2.Молярная концентрация СВ=nВ/VР Сэкв(В)=nЭКВ/VР
3. Моляльная концентрация m=nB/mp-ля
4. Титр Т=mB/VP
5. Молярная доля XB=nB/(nA+nB+?) Xi=ni/ni
Н-энтальпия S-Энтропия G-энергия Гиббса
Основные законы термодинамики
Q=*U+W при p=const Qp=*U+p*V
QP=* (U+pV) U+pV=H QP=*H
*rH=HK-HH *rH-энергетический эффект хим р-и
*rH>0 поглощение *rH<0 выделение экзотермическое
тепловой эффект образования *FH и сгорания *СH
C(K)+O2(Г)=CO2 *rH=*FH(CO2)
CH4(Г)+2O2(Г)=СО2(Г)+2H2O *rH=*cH(CH4)
Стандартные условия Т=298,15К Р=101325 Па
Закон Гесса
Тепловой эффект химической реакции при V или Р =const
не зависит от промежуточной стадии.
Термохимические ур-я можно ?+? или ?-?.
Следствия:
1) Суммарный тепловой эффект циклического пр-са=0
2) *rH=*FH(K)-*FH(H) 3) *rH=*CH(H)- *CH(K)
*rS=S(K)-S(H) S=RlnW
Энергия Гиббса-Гельмгольца
G=H-TS *G=*H-T*S - *G=Wmax G-энергия Гиббса,
W-работа *G=0 ? состояние равновесия
Химическое равновесие с точки зрения термодинамики
a-любая кроме равновесной актив. i-го комп-та
Па(к)/Па(н)=Ка Ка-const хим. равовесия.
Пс(к)/Пс(н)=Кс ? концентрационная
Па(к)/Па(н)=К(каж) *rG0=-RTlnKa
V=KCACB2 C-молярная концентрация
[A]-ф-ла в-ва V=K[A][B]2 V-скорость Если в газе V=KPAPB2
Коэффициент Вант-Гоффа.
если конц. то вместо VК если
Уравнение Аррениуса lnK= - Ea/RT+C
Химическое равновесие кинетический подход
E=h
Общие cв-ва растворов
РА=Ра*ХА, ХА=(1-ХВ), VU=KUSXA
2й Закон Рауля
,
,
ПОСМ=СRT
Р-ры электролитов
i-изотонический коэф. Pосм=iC(B)RT *T=iKCm(B) *Tкип=iECm(B)
=(i-1)/(n-1) KD=C2/(1-) Закон Освальда
aH+>10-7 aOH-<10-7 ? кислая Кг=Ка*аН2О Кг-const диссоц.
Количественные характеристики ОВР
Мэк. окисл.=Мок/Zприс. *Е0=Е0ок-Е0ок *G0=-nF*E0 *E0>0-возмож.
Равновесие на границе раздела фаз.
- Нерст
FeCl2+2NaOH->2NaCl+Fe(OH)2(осадок)
Fe+2HCl=>FeCl2
K2CO3 + 2HNO3 => 2KNO3 + H2O + CO2
138g 126g 22,4
>>>>
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.
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
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.
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.
ПРИНЦИП ЛЕ-ШАТЕЛЬЕ
Если на систему, которая находится в состоянии динамического равновесия, оказывать внешнее воздействие, то в системе будут протекать процессы, направленные на уменьшение этого внешнего воздействия. Так, например, если:
а) повышать температуру, то равновесие сместится в сторону эндотермической реакции;
б) понижать температуру, то равновесие сместится в сторону экзотермической реакции;
в) повышать давление - равновесие сместится в сторону образования меньшего числа молекул;
г) понижать давление равновесие сместится в сторону образования большего числа молекул;
д) увеличивать концентрацию исходных веществ равновесие сместится в сторону образования продуктов реакции;
е) увеличивать концентрацию продуктов реакции равновесие сместится в сторону образования исходных веществ.
Р-ры электролитов
i-изотонический коэф. Pосм=iC(B)RT *T=iKCm(B) *Tкип=iECm(B)
=(i-1)/(n-1) KD=C2/(1-) Закон Освальда
aH+>10-7 aOH-<10-7 ? кислая Кг=Ка*аН2О Кг-const диссоц.
Количественные характеристики ОВР
Мэк. окисл.=Мок/Zприс. *Е0=Е0ок-Е0ок *G0=-nF*E0 *E0>0-возмож.
Равновесие на границе раздела фаз.
- Нерст
Химическое равновесие с точки зрения термодинамики
a-любая кроме равновесной актив. i-го комп-та
Па(к)/Па(н)=Ка Ка-const хим. равовесия.
Пс(к)/Пс(н)=Кс ? концентрационная
Па(к)/Па(н)=К(каж) *rG0=-RTlnKa
V=KCACB2 C-молярная концентрация
[A]-ф-ла в-ва V=K[A][B]2 V-скорость Если в газе V=KPAPB2
Коэффициент Вант-Гоффа.
если конц. то вместо VК если
Уравнение Аррениуса lnK= - Ea/RT+C
Химическое равновесие кинетический подход
E=h
Общие cв-ва растворов
РА=Ра*ХА, ХА=(1-ХВ), VU=KUSXA
2й Закон Рауля
,
,
ПОСМ=СRT
Закон Гесса
Тепловой эффект химической реакции при V или Р =const
не зависит от промежуточной стадии.
Термохимические ур-я можно ?+? или ?-?.
Следствия:
1) Суммарный тепловой эффект циклического пр-са=0
2) *rH=*FH(K)-*FH(H) 3) *rH=*CH(H)- *CH(K)
*rS=S(K)-S(H) S=RlnW
Энергия Гиббса-Гельмгольца
G=H-TS *G=*H-T*S - *G=Wmax G-энергия Гиббса,
W-работа *G=0 ? состояние равновесия
Основные законы термодинамики
Q=*U+W при p=const Qp=*U+p*V
QP=* (U+pV) U+pV=H QP=*H
*rH=HK-HH *rH-энергетический эффект хим р-и
*rH>0 поглощение *rH<0 выделение экзотермическое
тепловой эффект образования *FH и сгорания *СH
C(K)+O2(Г)=CO2 *rH=*FH(CO2)
CH4(Г)+2O2(Г)=СО2(Г)+2H2O *rH=*cH(CH4)
Стандартные условия Т=298,15К Р=101325 Па
Концентрация
1.Массовая доля =mВ/mР=mв/Vр*р
2.Молярная концентрация СВ=nВ/VР Сэкв(В)=nЭКВ/VР
3. Моляльная концентрация m=nB/mp-ля
4. Титр Т=mB/VP
5. Молярная доля XB=nB/(nA+nB+?) Xi=ni/ni
Н-энтальпия S-Энтропия G-энергия Гиббса
Закон эквивалентов
ma/mв=Мэк(А)/Мэк(В)=(М(А)/za)/(M(B)/zв)
Закон Авогадро
V1=V2 то m1/m2=M1/M2
Шпора химии
nB=Nф/Nа Mэкв(В)=mB/nэкв(В) MB=mB/nB
MB=mФ.Е.*NA Mэкв(В)=М(В)/Z(B)
Растворы
Растворы - это однофазные системы переменного состава, состоящие из нескольких компонентов, один из которых является растворителем, а другие - растворенными веществами. То, что растворы однофазные системы, роднит их с химическими соединениями, а то, что они являются системами переменного состава, сближает их с механическими смесями. Поэтому и считают, что растворы имеют двойственную природу: с одной стороны, они сходны с химическими соединениями, а с другой ? с механическими смесями.
Растворение - это физико-химический процесс. При физическом явлении разрушается кристаллическая решетка и происходит диффузия молекул растворенного вещества. При химическом явлении в процессе растворения молекулы растворенного вещества реагируют с молекулами растворителя.
Процесс растворения сопровождается выделением или поглощением теплоты. Эту теплоту, отнесенную к одному молю вещества, называют тепловым эффектом растворения, Qp.
? Общий тепловой эффект растворения зависит от тепловых эффектов:
? а) разрушения кристаллической решетки (процесс всегда идет с затратой энергии ? Q1);
? б) диффузии растворенного вещества в растворителе (затрата энергии - Q2);
? в) гидратации (выделение теплоты, +Q3, так как гидраты образуются за счет возникновения непрочной химической связи, что всегда сопровождается выделением энергии).
Общий тепловой эффект растворения Qp будет равен сумме названных тепловых эффектов: Qp = (-Q1) + (- Q2) + (+Q3); если Q1> Q3> то растворение идет с поглощением теплоты, то есть процесс эндотермический, если Q1< Q3, то растворение идет с выделением теплоты, то есть процесс экзотермический. Например, растворение NaCl, KN03, NH4CNS идет с поглощением теплоты, растворение NaOH, H2S04 ? с выделением теплоты.
Задача. Почему при растворении в воде хлорида натрия температура раствора понижается, а при растворении серной кислоты ? повышается?
Ответ. При растворении хлорида натрия идет разрушение кристаллической решетки, что сопровождается затратой энергии. На процесс диффузии затрачивается незначительное количество энергии. Гидратация ионов всегда сопровождается выделением энергии. Следовательно, если в процессе растворения понижается температура, то энергия, необходимая для разрушения кристаллической решетки, оказывается большей, чем энергия, выделяющаяся при гидратации, и в целом раствор охлаждается.
Тепловой эффект растворения серной кислоты состоит, главным образом, из теплоты гидратации ионов, поэтому раствор разогревается.
Растворимость вещества ? это его способность распределяться в среде растворителя. Растворимость (или коэффициент растворимости) определяется максимальным количеством граммов вещества, которое может раствориться в 100 граммах растворителя при данной температуре.
Растворимость большинства твердых веществ увеличивается с нагреванием. Есть исключения, то есть такие вещества, , растворимость которых с увеличением температуры мало меняется (NaCl) или даже падает (Са(ОН)2).
Растворимость газов в воде падает с нагреванием и увеличивается с повышением давления.
Растворимость веществ связана с природой растворенного вещества. Полярные и ионные соединения, как правило, хорошо растворяются в полярных растворителях, а неполярные соединения - в неполярных растворителях. Так, хлороводород и аммиак хорошо растворяются в воде, тогда как водород, хлор, азот растворяются в воде значительно хуже.
Энтальпия
Внутр энерг характеризует общий запас энергии системы и включает все виды энергии движения и взаимод частиц, но не включает кинет энергию вцелом и пот энергию. Т/д пользуется понятием изменения внутр энергии. ΔU=Uкон-Uнач dU Энтальпия характеризует запас энергии системы при р=const она числено равна: H=U+pV
ΔH=ΔU+pΔV dH
ΔH=Hкон-Hнач
Закон Гесса:
Тепловой эффект х.р. зависит только от вида и состояния исходных в-в и кон продуктов. При термохим рассчетах использ термохим у-ия. Т.х. у-ия обязательно должны содержать молярные кол-ва в-в, в правой части должен быть приведен тепловой эффект, должны быть указаны агрегатные состояния в-в, с т.х. у-иями можно производить все алгебраические действия.
Энергия Гиббса G=H-TS. G=H-TS. S = Qобр(кол-во теплоты, погл сис-мов в изотермич обратимом проц.)/T
1. H2 широко распространен в природе. Он входит в состав Н2О, глин, каменного и бурого угля, нефти и т.д., а также во все животные и растительные организмы. В свободном состоянии водород встречается крайне редко (в вулканических и др. природных газах). Водород - самый распространенный элемент космоса: он составляет до половины массы Солнца и большинства звезд. Юпитер и Сатурн в основном состоят из водорода. Он присутствует в атмосфере ряда планет, в кометах, газовых туманностях и межзвездном газе. H2 имеет три изотопа с массовыми числами соответственно 1, 2 и 3: 1H p(e) протий, 2D(2H) (p+n)e дейтерий 3T(3H) (p+2n)e тритий. Протий и дейтерий - стабильные изотопы. Нормальный изотопный состав природных соед водорода соответствует отношению D : H = 1 : 6800 (по числу атомов). Тритий - -радиоактивен, период полураспада T1/2 = 12,26 года.
Факторы влияющ. на скор. хим. реак. Закон действ. масс
Концентрация
При постоянной температуре скорость хим. р-ии прямо пропорциональна концентрации реагирующих в-в. т.е. чем выше концентрация тем больше скорость!!!
A+B->C
vspeed=k[A][B], где k-константа скорости
Температура
правило Вант-Гоффа: повышение t на каждые 10? скор. реакции увеличивается примерно 2-4 раза.
Катализатор
В-ва, которые изменяют скорость хим. реакции, оставаясь к концу реакции неизменным как качественно, так и количественно, называются катализатарами.
При наличии катализатора скорость хим реакции возрастает.
Свойства некоторых веществ в свете теории электролитической дисоциации
Вещество
С чем реагирует
Что образуется
Уравнение реакции
Растворимое основание (Щ?лочь)
Кислота
соль + вода
2KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2O
2K+ +2 OH - + 2H+ + SO42- 2K+ + SO42- + 2H2O
2OH - + 2H+ 2H2O
Реакция ид?т до конца, так как образовалась вода
Соль
нов. соль+ нов. основание
2NaOH + ZnCl2 2NaCl + Zn(OH)2
2Na+ + 2OH - + Zn2+ + 2Cl - 2Na+ + 2Cl - + Zn2+ + 2OH -
Реакция обратимая
Нерастворимоеоснование
Кислота
соль + вода
Ba(OH)2 +H2SO4 BaSO4 + 2H2O
Ba(OH)2 + 2H + + SO42- Ba2+ + SO42- + H2O
Ba(OH)2 + 2H+ Ba2++ 2H2O
Реакция ид?т до конца, так как образовалась вода
Кислота
Металл (кроме HNO3)
соль+водорд
3H2+1SO4 + 2Al0 Al2+3 (SO4)3 + 3H20
2H+1 +2e H20 3H 3 окислитель
Al0 -3e Al+3 2Al 2 востановитель
Основание
соль + вода
HCl+ NaOH NaCl + H2O
H+ + Cl - + Na+ + OH - Na+ + Cl - +H2O
H+ + OH - H2O
Реакция ид?т до конца, так как образовалась вода
Соль
нов. соль+ нов. кислота
2H3PO4+ 3Na2SiO3 3H2SiO3 + 2Na3PO4
6H+ + 2PO43- + 6Na+ + 3SiO32- 6H+ + 3SiO32- + 6Na+ + 2PO43-
Реакция обратимая
Соль
Металл ( кроме Li, Na, K, Ba)
новая соль + новый металл
Mg+2Cl2 + Zn0 Mg0 + Zn+2Cl2
Mg+2 +2e Mg0 2Mg 1Окислитель
Zn0 -2e Zn+2 2Zn 1Восстановитель
кислота
новая соль + новая кислота
H2S + Na2SiO3 H2SiO3 + Na2S
2H+ + S2- + 2Na+ + SiO32- 2H++ SiO32- + 2Na+ + S2-
Реакция обратимая
соль
новая соль + новая соль
2Ag NO3+ MgCl2 2AgCl + Mg(NO3)2
2Ag+ + NO3 - + Mg2+ + 2Cl - 2AgCl + Mg2+ +NO32-
2Ag+ + 2Cl - 2AgCl
Реакция ид?т до конца, та как образовался осадок (2AgCl)
основание
нов. соль+ нов. основание
2KOH + BaCl2 2KCl + Ba(OH)2
2K+ + 2OH - + Ba2+ + 2Cl - 2K+ + 2Cl- + Ba2+ + 2OH -
Реакция обратимая
Типы химических реакций:
1. Реакция соединения - реакция, при которой из атомов или молекул двух или более веществ образуются молекулы одного вещества.
2. Реакция разложения - реакция, при которой из одного вещества образуется два или более веществ.
3. Реакция замещения - реакция, при которой атомы, входящие в состав простого вещества, замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.
Экзотермические реакции
? реакции, протекающие с выделением теплоты.
Эндотермические реакции
? реакции, протекающие с поглощением теплоты.
Скорость химической реакции ? отношение изменения концентрации одного из реагирующих веществ ко времени, за которое это изменение произошло.
Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, давления и агрегатного состояния.
Равновесие химическое - состояние смеси реагирующих веществ, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.
Смещение химического равновесия ? процесс изменения концентрации веществ в реагирующей смеси. Изменения равновесия, вызываемые изменением внешних условий, можно предвидеть, руководствуясь общим положением, известным под названием принципа Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывать внешнее воздействие (изменять температуру, давление или концентрацию), то равновесие в системе сместится в направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшится. Так, повышение температуры сместит равновесие в сторону реакций, которые идут с поглощением тепла; увеличение давления будет благоприятствовать реакциям, идущим с уменьшением объема.
Атомный вес элемента - вес атома, выраженный в углеродных единицах (у. е.), или число, показывающее, во сколько раз атом данного элемента тяжелее 1/12 части веса атома углерода (120).
Молекулярный вес ? вес молекулы, выраженный в у. е., т. е. число, показывающее, во сколько раз моле кула данного вещества тяжелее 1/12 части веса атома углерода (12 С).
Закон постоянства состава: независимо от способа получения данного соединения его весовой состав постоянен.
Закон сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся после реакции.
Грамм-атом ? количество вещества, вес которого, выраженный в граммах, численно равен молекулярному весу данного вещества.
Закон Авогардо: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул.
Закон соединительных объемов: объемы газов, реагирующих между собой или образующихся в результате реакции, находятся в отношениях небольших целых чисел.
Формула химическая ? сокращенное обозначение состава какого-либо соединения с помощью химических законов и чисел, указывающих на количественное соотношение элементов в данном соединении.
Валентность - свойство атомов данного элемента присоединить или замещать в молекуле определенное число атомов других элементов. За единицу валентности принята валентность водорода.
Структурные формулы элементов ? формулы веществ с изображением валентности элементов, например в дн: Н-О-Н.
Химические уравнения ? запись химических реакций посредством химических формул исходных и полученных веществ и математических знаков. Формулы исходных веществ пишут в левой части уравнения, а полученных - в правой, например: 2Н2 + 02 ? 2Н20. Число атомов каждого элемента в левой и правой частях одинаково.
Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева
периоды
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
1
(H)
1 H
1,0079
Водород
2 He
4,0026
Гелий
2
Li 3
6,939
Литий
Be 4
9,0122
Бериллий
5 B
10,811
Бор
6 C
12,01115
Углерод
7 N
14,0067
Азот
8 O
15,9994
Кислород
9 F
18,9984
Фтор
10 Ne
20,179
Неон
3
Na 11
22,9898
Натрий
Mg 12
24,305
Магний
13 Al
26,9815
Алюминий
14 Si
28,086
Кремний
15 P
30,9738
Фосфор
16 S
32,064
Сера
17 Cl
35,453
Хлор
18 Ar
39,948
Аргон
4
K 19
39,102
Калий
Ca 20
40,08
Кальций
Sc 21
44,956
Скандий
Ti 22
47,90
Титан
V 23
50,942
Ванадий
Cr 24
51,996
Хром
Mn 25
54,9380
Марганец
Fe 26
55,847
Железо
Co 27
58,9330
Кобальт
Ni 28
58,71
Никель
29 Cu
63,546
Медь
30 Zn
65,37
Цинк
31 Ga
69,72
Галлий
32 Ge
72,59
Германий
33 As
74,9216
Мышьяк
34 Se
78,96
Селен
35 Br
79,904
Бром
36 Kr
83,80
Криптон
5
Rb 37
85,47
Рубидий
Sr 38
87,62
Стронций
Y 39
88,905
Иттрий
Zr 40
91,22
Цирконий
Nb 41
92,906
Ниобий
Mo 42
95,94
Молибден
Tc 43
(99)
Технеций
Ru 44
101,07
Рутений
Rh 45
102,905
Родий
Pd 46
106,4
Палладий
47 Ag
107,868
Серебро
48 Cd
112,40
Кадмий
49 In
114,82
Индий
50 Sn
118,69
Олово
51 Sp
121,75
Сурьма
52 Te
127,60
Теллур
53 I
126,9044
Йод
54 Xe
131,30
Ксенон
6
Cs 55
132,905
Цезий
Ba 56
137,34
Барий
La* 57
138,91
Лантан
Hf 72
178,49
Гафний
Ta 73
180,948
Тантал
W 74
183,85
Вольфрам
Re 75
186,2
Рений
Os 76
190,2
Осмий
Ir 77
192,2
Иридий
Pt 78
195,09
Платина
79 Au
196,967
Золото
80 Hg
200,59
Ртуть
81 Tl
204,37
Таллий
82 Pb
207,19
Свинец
83 Bi
208,980
Висмут
84 Po
(210)
Полоний
85 At
(210)
Астат
86 Rn
(222)
Радон
7
Fr 87
(223)
Франций
Ra 88
(226)
Радий
Ac** 89
(227)
Актиний
Rf 104
(261)
Резерфордий
Db 105
(262)
Дубний
Sg 106
(263)
Сиборгий
Bh 107
(262)
Борий
Hs 108
(265)
Хассий
Mt 109
(266)
Мейтнерий
*Лантаноиды **Актиноиды
Ce 58
140,12
Церий
Pr 59
140,907
Празеодим
Nd 60
144,24
Неодим
Pm 61
(147)*
Прометий
Sm 62
150,35
Самарий
Eu 63
151,96
Европий
Gd 64
157,25
Гадолиний
Tb 65
158,924
Тербий
Dy 66
162,50
Диспрозий
Ho 67
164,930
Гольмий
Er 68
167,26
Эрбий
Tm 69
168,934
Тулий
Yb 70
173,04
Иттербий
Lu 71
174,97
Лютеций
Th 90
232,038
Торий
Pa 91
(231)
Протактиний
U 92
238,03
Уран
Np 93
(237)
Нептуний
Pu 94
(244)
Плутоний
Am 95
(243)
Америций
Cm 96
(247)
Кюрий
Bk 97
(247)
Берклий
Cf 98
(251)
Калифорний
Es 99
(254)
Эйнштейний
Fm 100
(257)
Фермий
Md 101
(257)
Менделевий
No 102
(255)
Нобелий
Lr 103
(256)
Лоуренсий
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ
Химия ? наука, изучающая состав, строение, свойства, получение и превращения веществ.
Атомно-молекулярное учение ? учение о строении веществ из атомов и молекул, создано трудами Ломоносова и Дальтона.
Вещества состоят из мельчайших частиц ? молекул, которые находятся в непрерывном движении. При повышении температуры скорости движения молекул увеличиваются, при снижении ? уменьшаются.
Молекулы различных веществ отличаются друг от друга массой, размерами и химическими свойствами. Все молекулы одного вещества одинаковы.
Молекулы состоят из более мелких частиц - атомов. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ состоят из разных атомов.
Атомы одного элемента отличаются от атомов других элементов зарядом атомного ядра, размером и химическими свойствами. При химических реакциях изменяется состав молекулы. Атомы при химических реакциях не разрушаются.
Атом ? электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и одного или нескольких электронов.
Молекула ? наименьшая частица вещества, обладающая всеми химическими свойствами данного вещества. Для некоторых веществ понятия атома и молекулы совпадают.
Химический элемент ? вид атомов, характеризующихся определенным зарядом ядра.
Простым веществом называется вещество, молекулы которого состоят из атомов одного элемента, например водород, кислород и азот и т. д. Каждый элемент имеет определенный химический знак, соответствующий первым буквам латинского названия данного элемента.
Соединениями или сложными веществами называются вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов, например вода.
Аллотропия - существование одного и того же элемента в виде двух или нескольких простых веществ. Аллотропия может быть результатом образования молекул с различным числом атомов (например, кислород О2 и озон О3) или различных кристаллических форм (например, углерод образует графит и алмаз).
Этот случай называется также полиморфизмом.
Физические явления ? это любые изменения вещества, не при водящие к изменению состава и строения его молекул, например изменение агрегатного состояния веществ, хотя кристалл и газ, например, обладают различными физическими свойствами.
Химические явления или химические реакции ? это явления или реакции, при которых из одних веществ образуются новые вещества. Химические реакции постоянно совершаются в живой и неживой природе. Процессы ржавления, горения, гниения представляют собой химические явления. Часто явления физические и химические происходят одновременно, маскируя друг друга, например, пропускание электрического тока через проволоку сопровождается явлениями физического порядка: нагреванием проволоки, расширением ее, увеличением сопротивления,испусканием света, но то же нагревание проволоки на открытом воздухе приводит к явлениям химического характера: металл при нагревании реагирует с кислородом воздуха, превращаясь в оксид.
Механическая смесь и химическое соединение имеют следующие различия:
1. При приготовлении механической смеси составные части можно брать в любых количественных соотношениях. Чтобы получить химическое соединение и при этом одно из взятых веществ не вещества в определенных соотношениях.
2. Свойства веществ, составляющих механическую смесь, сохраняются, так как составные части в смеси остаются химически неизменными. При химической реакции свойства исходных веществ не сохраняются, так как в результате их взаимодействия образуется новое вещество с иными свойствами.
3. При механическом смешивании не наблюдается выделения или поглощения теплоты. Химические реакции практически всегда сопровождаются тепловыми эффектами.
4. Составные части смеси , могут быть разделены на основании их физических свойств (фильтрование, отстаивание, выпаривание и другие способы).
Металлы ? простые вещества, обладающие высокими тепло- и электропроводностью, ковкостью, блеском и другими характерными свойствами, которые обусловлены наличием в их кристаллической решетке свободно перемещающихся электронов (обобщенного электронного облака).
Неметаллы ? простые вещества, не обладающие свойствами металлов. Резкой границы меду металлами и неметаллами провести нельзя.
ЭНЕРГИЯ ИОНИЗАЦИИ
Энергия ионизации (мера проявления металлических свойств) ? это энергия, необходимая для отрыва электрона от атома.
(Ca0- -> Ca2+ + 2е- - dН).
Чем больше электронов на внешнем электронном слое, тем больше энергия ионизации. С увеличением радиуса атома энергия ионизации уменьшается. Этим объясняется уменьшение металлических свойств в периодах слева направо и увеличение металлических свойств в группах сверху вниз. Цезий (Cs) ? самый активный металл.
Энергия сродства к электрону (мера проявления неметаллических свойств) - энергия, которая выделяется в результате присоединения электрона к атому (Сl0 + 1е- ?> Сl- + dН). С увеличением числа электронов на внешнем электронном слое энергия сродства к электрону увеличивается, а с увеличением радиуса атома ? уменьшается. Этим объясняются увеличение неметаллических свойств в периодах слева направо и уменьшение неметаллических свойств в главных подгруппах сверху вниз
РАСТВОРЫ
Растворы - это однофазные системы переменного состава, состоящие из нескольких компонентов, один из которых является растворителем, а другие - растворенными веществами. То, что растворы однофазные системы, роднит их с химическими соединениями, а то, что они являются системами переменного состава, сближает их с механическими смесями. Поэтому и считают, что растворы имеют двойственную природу: с одной стороны, они сходны с химическими соединениями, а с другой ? с механическими смесями.
Растворение - это физико-химический процесс. При физическом явлении разрушается кристаллическая решетка и происходит диффузия молекул растворенного вещества. При химическом явлении в процессе растворения молекулы растворенного вещества реагируют с молекулами растворителя.
Процесс растворения сопровождается выделением или поглощением теплоты. Эту теплоту, отнесенную к одному молю вещества, называют тепловым эффектом растворения, Qp.
? Общий тепловой эффект растворения зависит от тепловых эффектов:
? а) разрушения кристаллической решетки (процесс всегда идет с затратой энергии ? Q1);
? б) диффузии растворенного вещества в растворителе (затрата энергии - Q2);
? в) гидратации (выделение теплоты, +Q3, так как гидраты образуются за счет возникновения непрочной химической связи, что всегда сопровождается выделением энергии).
Общий тепловой эффект растворения Qp будет равен сумме названных тепловых эффектов: Qp = (-Q1) + (- Q2) + (+Q3); если Q1> Q3> то растворение идет с поглощением теплоты, то есть процесс эндотермический, если Q1< Q3, то растворение идет с выделением теплоты, то есть процесс экзотермический. Например, растворение NaCl, KN03, NH4CNS идет с поглощением теплоты, растворение NaOH, H2S04 ? с выделением теплоты.
Задача На РАСТВОРЫ
Задача. Почему при растворении в воде хлорида натрия температура раствора понижается, а при растворении серной кислоты ? повышается?
Ответ. При растворении хлорида натрия идет разрушение кристаллической решетки, что сопровождается затратой энергии. На процесс диффузии затрачивается незначительное количество энергии. Гидратация ионов всегда сопровождается выделением энергии. Следовательно, если в процессе растворения понижается температура, то энергия, необходимая для разрушения кристаллической решетки, оказывается большей, чем энергия, выделяющаяся при гидратации, и в целом раствор охлаждается.
Тепловой эффект растворения серной кислоты состоит, главным образом, из теплоты гидратации ионов, поэтому раствор разогревается.
Растворимость вещества ? это его способность распределяться в среде растворителя. Растворимость (или коэффициент растворимости) определяется максимальным количеством граммов вещества, которое может раствориться в 100 граммах растворителя при данной температуре.
Растворимость большинства твердых веществ увеличивается с нагреванием. Есть исключения, то есть такие вещества, , растворимость которых с увеличением температуры мало меняется (NaCl) или даже падает (Са(ОН)2).
Растворимость газов в воде падает с нагреванием и увеличивается с повышением давления.
Растворимость веществ связана с природой растворенного вещества. Полярные и ионные соединения, как правило, хорошо растворяются в полярных растворителях, а неполярные соединения - в неполярных растворителях. Так, хлороводород и аммиак хорошо растворяются в воде, тогда как водород, хлор, азот растворяются в воде значительно хуже.
окислительно-восстановительные реакции
/Окисление-процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. Восстановитель- атом, молекула или ион, отдающий электроны./Восстановление-процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом. Окислитель-атом, молекула или ион, присоединяющий электроны.
Восстановители: простые вещества металлы, Н2, С, Si, Р. Ионы в минимальной степени окисления (S2-, I-, Br-,Cl-, N3-). Некоторые ионы металлов в меньшей из возможных с.о. (Fe2+, Sn2+ , Cu+).
? Возможность и полноту протекания ОВР определяет величина электродного потенциала данной полуреакции. Значение электродных потенциалов различных полуреакций при стандартных условиях приводятся в справочных таблицах. Обозначение j0 . Размерность ? В. Условие протекания ОВР: j0окислителя > j0восстановителя. Электродный потенциал металла? это разность потенциалов между металлом и раствором, в который он погружен. Стандартный электродный потенциал металла ? потенциал металла измеренный относительно водородного электрода при стандартных условиях. Ряд напряжений: j0 характеризует восстановительную способность металла. Для неактивных металлов j0>0, для активных j0<0. По величине стандартных электродных металлы образуют электрохимичесий ряд напряжений металлов. По ряду напряжений можно определить какие металлы вытесняют водород из растворов кислот, вытесняют другие металлы из растворов их солей.
Окислительно -восстановительные реакции
? Степень окисления ? условный заряд атома элемента в соединении. ОВР ? реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Межмолекулярные ОВР ? реакции, в которых окислитель и восстановитель содержатся в молекулах разных веществ: 3H2S-2 +H2S+6O4 ? 4S0 + 4H2O. Внутримолекулярные ОВР - реакции, которые идут с изменением степени окисления разных атомов элементов, содержащихся в одной молекуле. Молекула вещества содержит окислитель и восстановитель: 2NaN+5O3-2 ? 2NaN+3O2 + O20. Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) - Это реакции, идущие с изменением степени окисления одного атома элемента в молекуле одного и того же вещества. Атом элемента в промежуточной степени окисления. Cl20 + 2KOH ? KCl- +KCl+1O +H2O
? Окисление ? процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. Восстановитель ? атом, молекула или ион, отдающий электроны. Al0 ? 3e? Al3+. Восстановление ? процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом. Окислитель ? атом, молекула или ион, присоединяющий электроны. S0 +2e S2-. Восстановители: простые вещества металлы, Н2, С, Si, Р. Ионы в минимальной степени окисления (S2-, I-, Br-,Cl-, N3-). Некоторые ионы металлов в меньшей из возможных с.о. (Fe2+, Sn2+ , Cu+). Органические вещества: спирты, альдегиды, глюкоза. Окислители: Простые вещества: О2, О3, галогены (F2, Cl2, Br2, I2). Ионы неметаллов и металлов в высшей с.о. (S+6, N+5,Mn+7, Cr+6). Оксиды металлов (CuO, PbO2, Ag2O, CrO3, MnO2).
? Окислительно-восстановительная двойственность ? элементы в промежуточной степени окисления могут проявлять как свойства восстановителя, так и свойства окислителя, так как могут и повышать степень окисления (отдают электроны, окисляются), так и понижать (принимают электроны, восстанавливаются).
? Возможность и полноту протекания ОВР определяет величина электродного потенциала данной полуреакции. Значение электродных потенциалов различных полуреакций при стандартных условиях приводятся в справочных таблицах. Обозначение j0 . Размерность ? В. Условие протекания ОВР: j0окислителя > j0восстановителя. Электродный потенциал металла? это разность потенциалов между металлом и раствором, в который он погружен. Стандартный электродный потенциал металла ? потенциал металла измеренный относительно водородного электрода при стандартных условиях. Ряд напряжений: j0 характеризует восстановительную способность металла. Для неактивных металлов j0>0, для активных j0<0. По величине стандартных электродных металлы образуют электрохимичесий ряд напряжений металлов. По ряду напряжений можно определить какие металлы вытесняют водород из растворов кислот, вытесняют другие металлы из растворов их солей.
? Гальванический элемент ? это устройство, в котром энергия химической реакции превращается в электрическую. Простейший гальванический элемент ? элемент Даниэля-Якоби. Анод ? электрод на котором происходит окисление (более активный металл). Катод ? электрод на котором происходит восстановление (менее активный металл).
овр
дряынь
Растворы. Электролитическая диссоциация. Гидролиз солей. Концентрация
Раствор ? твердая или жидкая гомогенная система, состоящая их двух или более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Положения теории растворов Д.И. Менделеева: 1. Растворение является сложным физиохимическим процессом, включающим разрушение структуры. 2. Процесс растворение может быть экзотермическим или эндотермическим. 3. в результате химического взаимодействия растворенного вещества и растворителя образуются сольваты (если растворитель неводный) и гидраты (если растворитель ? вода).
Все дисперсные системы состоят из сплошной фазы (дисперсионная среда) и прерывистой (дисперсионная фаза). В зависимости от размера они делятся на взвеси и коллоидные. Взвеси: суспензии (дорожная грязь, чистящие пасты, краски, эмали), эмульсии (смеси, состоящие из взаимно нерастворимых жидкостей, водамасло) и аэрозоли (дисперсионные системы, в которых частицы дисперсионной фазы находятся во взвешенном состоянии). Пены ? дисперсионные системы, типа газжидкость. Коллоидный растворы ? растворы с размерами частиц 10 -7 ? 10-9. Каллоидные частицы состоят из ядра, абсорбированных ионов и растворителя. Абсорбция ? поглащение вещества поверхнгостным слоем другого вещества в результатет перехода частицы из объема дисперсионной среды.
Истинные растворы и их свойства: Растворы ? гомогенные системы, сосотоящие из двух или более компонентов. Жидкие: Жидкие растворы состоят из растворенных веществ и из растворителей, йод в спирте, NaCl в воде, HNO3 в воде, газообразные: воздух, твердые. Концентрация ? содержание определенной доли вещества в растворе. Составы растворов: насыщенный, ненасыщенный и пересыщенный. Массовая доля (процентная концентрация) - , массовая концентрация - , молярная концентрация - .
Растворимость ? способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Коэффициент растворимости ? максимальная масса вещества, которая может раствориться.
Электролитическая диссоциация ? процесс распада молекул вещества под действием ионов полярных молекул растворителя, а так же при их расплавлении. Электролиты ? вещества, проводящие электрический ток своими ионами. Степень электролитической диссоциации определяет силу электролита. У сильных электролитов степень электролитической диссоциации >=30% Слабые электролиты ? электролиты, которые диссоциируют на ионы в очень малой степени, для них степень электролитической диссоциации <3%.В виде молекул записывают формулы нерастворимых и малорастворимых веществ. К электролитам относятся кислоты, основания и соли. Кислоты ? электролиты, которые при диссоциации образуют катионы водорода Н+. Основания ? электролиты, которые при диссоциации образуют анионы ? гидроксид-ионы. Нормальные соли ? электролиты, образующие при диссоциации катионы металлов и анион кислотного остатка. Кислые соли ? электролиты, которые диссоциируют на катионы металла и сложный анион , в состав которого входят анион водорода и кислотного остатка. Основные соли ? электролиты, которые диссоциируют на анионы кислотного остатка и сложные катионы, состоящие из атома металла и гидроксогруппы.
Водородный показатель характеризует среду в растворе. Водородный показатель, рН, определяет кислотность среды в растворе соли. Это величина, определяющая характер среды (кислая, нейтральная, щелочная) в растворе соли. pH= -lg[H+] В нейтральной среде -pH=7 (то есть очень близок к 7), в кислой - рН<7, в щелочной - pH>7.
Гидролиз ? взаимодействие вещества с водой, при котором составные части вещества реагируют с составными частями воды.
Понятие о химической кинетики
Химическая кинетика ? раздел химии, изучающий скорость и механизм химических реакций. Система ? объект нашего изучения. Вещество или совокупность веществ в реакционном пространстве. Фаза ? часть системы, которая отделена от других частей поверхностью раздела. Гомогенные системы (однородные), системы состоящие из одной фазы (газовые смеси, растворы). Гетерогенные системы (неоднородные)? системы, состоящие из двух и более фаз (т-т, т-ж, т-г).
Скорость химической реакции ? изменение количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства. Скоростью гомогенной реакции называется изменение количества вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени в единице объема системы.
- ?-? относится к DC реагентов, ?+? относится к DC продуктов реакции.
Скоростью гетерогенной реакции называется изменение количества вещества, которое вступает в реакцию или образуется в результате реакции за единицу времени на единице поверхности раздела фаз (S). .
Факторы влияющие на скорость реакции: 1.Природа реагирующих веществ;2. Условия - концентрация, температура, давление (для газов), облучение квантами света и т.д.3. Присутствие катализатора
4. Для гетерогенных реакций ?площадь контакта (степень измельчения). Математическое выражение
скорости реакции: v =k ´(CA)m´(CB)n. k ? константа скорости (коэффициент пропорциональности в уравнении). Константа скорости зависит от температуры природы реагентов (продуктов), но не зависит от их концентраций.
1864-1867 гг. норвежские химики К. Гульдберг и П. Вааге установили химический закон действия масс: ?Скорость химической реакции при данной температуре пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ?. Для простейших одностадийных реакций концентрации реагирующих веществ берутся в степенях равных стехиометрическим коэффициентам. mA+nB?С.
Зависимость скорости химической реакции от температуры: Правило Вант-Гоффа ? при увеличении температуры на каждые 100С скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза. Математическая запись: ?v2/v1=gDt/10? v2 и v1 - скорости реакций при температурах t2 и t1. Dt= t2- t1,g-температурный коэффициент. Температурный коэффициент показывает во сколько раз увеличивается скорость химической реакции при увеличении температуры на каждые 100С. Обычно его значения для большинства реакций изменяются в пределах 2-4.
Увеличение скорости реакции с повышением температуры объясняется увеличением числа активных молекул. Это молекулы обладающие достаточной энергией для осуществления химического взаимодействия. В ходе химической реакции происходит изменение химических связей и перераспределение электронной плотности. Для полного разрушения исходных химических связей необходимы большие затраты энергии и скорость реакции была бы небольшой. Как показали исследования в ходе реакции система проходит через переходное состояние Активного Комплекса. Энергия активации (Еа) ? энергия необходимая для перехода вещества в состояние активированного комплекса. Молекула энергия которой достаточна для образования АК называется активной молекулой. Уменьшить энергию активации можно: повысив температуру или введя катализатор.
С течением времени скорость прямой реакции уменьшается а обратной увеличивается. Наступает момент когда v?= v?. Химическим равновесием называется состояние обратимой реакции, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Химическое равновесие является динамическим равновесием. В равновесном состоянии продолжают протекать и прямая и обратная реакция, но т.к. скорости их равны, концентрации всех веществ в системе не изменяются. Состояние равновесия характеризуется константой равновесия ? К. Константа равновесия равна отношению константы скорости прямой реакции к константе скорости обратной реакции.
Концентрация твердых веществ не влияет на K. Константа равновесия данной реакции зависит от температуры, давления. Не влияют на величину К изменение концентраций реагирующих веществ, присутствие катализатора. Катализатор одинаково ускоряет прямую и обратную реакцию, но не смещает равновесие. Катализатор уменьшает время достижения равновесия. Численное значение К характеризует выход продуктов реакции. Чем больше К тем полнее исходные вещества превращаются в продукты и тем выше выход продуктов реакции. Принцип Ле-Шателье: Если на равновесную систему оказывать внешнее воздействие, то равновесие смещается в сторону реакции ослабляющей это воздействие. Факторы влияющие на смещение равновесия: 1.С?(исх.)?; С¯(прод.)?. 2. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (t? DH>0). При понижении температуры ? в сторону экзотермической реакции(t ¯ DH<0). 3. При увеличении давления (уменьшении объема) равновесие смещается в сторону меньшего числа молей газообразных веществ. При понижении давления (увеличении объема) в сторону большего числа молей газообразных веществ. Катализаторы ? вещества, ускоряющие химические реакции, но не испытывающие химические превращения. Катализатор не изменяет свой химический состав в ходе реакции. Катализ ? изменение скорости реакции под воздействием катализаторов. Гомогенный катализ- Катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе. Гетерогенный катализ - Реагенты и катализатор в разных фазах. Гетерогенный катализ распространен больше,т.к. катализатор легко отделить от продуктов реакции. Кроме того, что катализатор снижает энергию активации и ускоряет процесс он также позволяет увеличить выход определенного продукта. Такое свойство катализатора называется селективностью.
Общие законы протекания реаций
Термодинамика ? наука об энергии, ее формах и превращениях. Термодинамика изучает превращение энергии в химических реакциях. Открытая система обменивается с окружающей средой, как веществом, так и энергией. Закрытая система может обмениваться энергией, но не веществом. Изолированная система не может обмениваться ни энергией, ни веществом. Энергия? это мера способности совершать работу. Размерность в СИ [Дж]. Формы существования энергии: химическая, электрическая, механическая, ядерная, солнечная. Виды энергии: кинетическая ? энергия, связанная с движением тела. Зависит от массы тела и скорости. Ек=1/2×mV2. Кинетическая энергия обусловлена механическим движением частиц: вращательным, поступательным, колебательным. Потенциальная энергия ? энергия запасенная телом. Потенциальная обусловлена электростатическими силами притяжения между частицами и внутри самих частиц. Работа ? форма передачи энергии. Система выполняет работу, если действует с некоторой силой, направленной на преодоление сопротивления. Работа связана с перемещением частиц, против действия какой-либо силы. Например работа расширения А= -PDV . Теплота ? количество энергии, вызываемое разностью температур между системой и ее окружением, или одной системой и другой. q ~mD×T. Химическая термодинамика изучает превращения энергии в химических реакциях и способность систем выполнять полезную работу. Первый закон термодинамики ? энергия не создается и не уничтожается, но может превращаться из одной формы в другую.
Термохимия ? раздел химической термодинамики, изучающий тепловые эффекты химических реакций. Реакции, протекающие в химических системах можно классифицировать по следующим признакам:
1. По направлению: а) необратимые реакции (идут до конца) Zn+2HCl?ZnCl2+H2?. б) обратимые ? реакции, идущие в прямом и обратном направлении 2NO2N2O4.
2.По агрегатному состоянию веществ: а) гомогенные ? реагирующие вещества находятся в одном агрегатном состоянии (нет поверхности раздела между веществами в системе (идеальные растворы, воздух) б) гетерогенные (неоднородные) - вещества находятся в разных агрегатных состояниях (металл +кислота; порошок железа и оксида железа; кислород и медная проволока). Между веществами в системе есть граница раздела.
3. По энергетическому признаку: а)реакции, идущие с выделением тепла DН<0 - экзотермические (реакции нейтрализации, горения);б)реакции, идущие с поглощением тепла DH>0 ? эндотермические (разложение веществ). Для рассчета энтальпии реакции необходимо составить термохимическое уравнение. Термохимическое уравнение ? уравнение химической реакции, в котором обязательно указывается агрегатное состояние вещества и численные значения тепловых эффектов. Закон Гесса: Одной из задач термохимии является расчет тепловых эффектов реакции (энтальпии реакции). Тепловой эффект реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода. Следствие: тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования продуктов за вычетом суммы теплот образовании исходных веществ.
Функции состояния: Энергия Е, DU ? изменение внутренней энергии; DH ? изменение энтальпии; S ? энтропия; DG ? изменение энергии Гиббса, Изменение этих величин однозначно определяется начальным и конечным состоянием системы и не зависит от пути перехода, по которому протекает процесс. Энтальпия- теплосодержание системы (тепловой эффект реакции, протекающей в системе) при постоянном давлении. Энтропия: С одной стороны система стремится к упорядочению (агрегации) уменьшению DН, с другой стороны система стремится к беспорядку (дезагрегации). Первая тенденция растет с понижением температуры, а вторая с повышением температуры. Тенденцию к беспорядку характеризует величина, называемая энтропией. S0298 - энтропия образования вещества при стандартных условиях (приводится в таблицах). Размерность [Дж/моль ×K]. Постулат Планка: Энтропия индивидуального кристаллического вещества в виде идеального твердого тела при абсолютном нуле (0 К) равна 0. Второй закон термодинамики: Самопроизвольно могут протекать процессы, сопровождающиеся увеличением суммарной энтропии системы и ее окружения. DG0298- энергия Гиббса- энергия образования вещества при стандартных условиях или потенциал Гиббса (приводится в таблицах). Размерность кДж/моль. Математическое выражение второго закона термодинамики: G=DH-TDS . Направление протекания процесса: DG определяет термодинамическую вероятность протекания процесса.DG0<0 при заданных условиях самопроизвольно протекает прямая реакция; DG0>0 при заданных условиях реакция не может самопроизвольно протекать в прямом направлении, протекает обратная реакция; DG0=0 при заданных условиях вероятны и прямая и обратная реакция - равновесие.
Топливные ресурсы: возобновляемые ? возможно естественное восполнение за короткий промежуток времени. Доступны. Солнечная энергия, гидроэлектроэнергия. Невозобновляемые- невозможно восполнение после использования. Горючие ископаемые, ядерное топливо. Главные источники горючих ископаемых ? уголь, ПГ, нефть. Состав топлив: Уголь(антрацит) ? 95% углерода. Природный газ- смесь газов. 90-95% метан(СН4), остальное этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10). Нефть смесь жидких углеводородов и др. органических веществ. Синтетические топлива (бензин, керосин, дизельное топливо и др.) ? жидкие и тяжелые углеводороды. Экологически чистое топливо ? водород. Эффективность топлива оценивается теплотворной способностью (ТСТ). Топливо ? как правило смесь компонентов, теплотворная способность указывается на единицу массы (г или кг) ТСТ ? тепловой эффект сгорания 1 единицы массы жидкого или твердого топлива и 1 М3- газообразного. Единицы измерения кДж/кг кДж/м3.
Химическая связь
Химическая связь ? сила, удерживающая вместе два или несколько атомов, ионов, молекул.
Ионная ? активные металлы и активные неметаллы. ОЭО>=2, NaCl, CuSO4. Ковалентная : Полярная ? атомы разных неметаллов или малоактивных металлов. 0<ОЭО<2. Неполярная ? атомы с равной электроотрицательностью. ОЭО=0.
Природа химической связи ? электростатическое взаимодействие между отрицательно заряженными электронами одного атома и положительно заряженным ядром другого атома, а так же взаимодействие электронов друг с другом.
Валентность ? способность атома образовывать химическую связь.
Периодический закон и периодическая система элементов
Начало 19 века Дж. Дальтон (основатель атомистики) ввел важнейшую характеристику элементов ? атомный вес (позже атомная масса). Первым, кто применил количественные характеристики элементов был немецкий ученый Деберейнер. В 1829 г он опубликовал таблицу, в которой в группы по 3 элемента объединялись элементы со сходными свойствами. Помимо химического сходства наблюдается и закономерность в отношении масс атомов. Закон триад: атомная масса среднего элемента равна среднему арифметическому атомных масс двух крайних элементов. 1862 г. французский ученый Бетье де Шанкуртуа предложил систему элементов в виде графика. Он разместил все известные элементы в порядке увеличения массы атомов по винтовой линии, описанной вокруг цилиндра. Сходные элементы располагались друг под другом. Немецкий ученый Мейер расположил 44 элемента из известных 62-х в шести столбцах в соответствии с их валентностью по водороду. Однако эта таблица не отражала периодичности свойств. 1869 ? русский ученый Д.И.Менделеев открыл периодический закон и опубликовал свой первый вариант периодической системы химических элементов ?Опыт системы элементов основанный на их атомном весе и химическом сходстве?. Формулировка периодического закона Д.И Менделеева: Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов. Современная формулировка периодического закона: Свойства химических элементов, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов. Структура периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева: Период ? горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядкового номера от первого s-элемента (ns1) до шестого p-элемента(ns2np6). Каждый период начинается активным щелочным металлом и заканчивается инертным газом. Группы ? вертикальные ряды. Номер группы определяет максимальную валентность элемента, максимальную положительную степень окисления, число валентных электронов (исключения кислород и фтор). Группы делятся на подгруппы. Подгруппа ? это вертикальный ряд элементов, имеющих однотипное электронное строение и являющихся электронными аналогами. Главные подгрупы (А-подгруппы)- содержат элементы s- и p-электронных семейств, которые расположены и в больших и в малых периодах. s-элементы только металлы p-элементы металлы и неметаллы. Побочные подгруппы(В-подгруппы) содержат элементы d-электронных семейств. В побочных подгруппах элементы только больших периодов, только металлы.
Из закона Мозли следует, что порядковый номер элемента соответствует положительному заряду ядра атома. Атом характеризуют три фундаментальных элементарных частицы. Протон, нейтрон, электрон. Ядро заряжено положительно и в нем сосредоточена основная масса. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Сумма количества протонов и нейтронов массовое число ? А. Атомы одного элемента, имеющие одинаковый заряд ялра, но разные массовые числа называются изотопами. Изотопы содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. Примеры: 11Н ? протий, 21Н-дейтерий 31Н-тритий. Радиусы атомов: 1) в группе сверху вниз радиус атома увеличивается. Число электронов остается постоянным равным номеру группы. Чем меньше электронов на внешнем уровне и чем дальше эти электроны находятся от ядра, тем слабее электростатические силы между ?+? ядром и электронами легче атом элемента отдает эти электроны. Элементы легко отдающие электроны проявляют металлические свойства, восстановительные свойства. 2) В периоде слева направо радиус атома уменьшается, т.к. число энергетических уровней в пределах одного периода постоянно, но увеличивается число электронов на внешнем уровне. Следовательно, электростатическое взаимодействие между ?+? ядром и электронами усиливается, а радиус уменьшается. В связи с этим элементы конца периода будут легче принимать электроны. Такие элементы проявляют неметаллические и окислительные свойства. Энергия ионизации ? энергия, неоходимая для превращения нейтрального атома в положительно заряженный ион. Энергия сродства к электрону - энергия, которая выделяется (реже поглощается) при присоединении электрона к атому. Электроотрицательность ? способность атома притягивать к себе электроны в химическом соединении.
Периодический закон. Строение атома
Первую современную атомистическую теорию выдвинул Джон Дальтон. Он предположил, что каждый химический элемент состоит из атомов, одинаковых по размерам и массе. Таким образом он ввел понятие химического элемента. Предполагалось, что в ходе химических реакций эти частицы остаются неделимыми и неизменными. Однако в 19 в. был сделан ряд открытий, показавших, что атом не является неделимой частицей, а состоит из более мелких частиц. Элементарные частицы. Первой такой частицей был электрон (е). В 1874г. Дж. Дж. Стоней предположил, что электрический ток представляет собой поток отрицательно заряженных частиц, названных им в 1891г. электронами. Однако приоритет открытия электронов почти повсеместно признается за Джозефом Джоном Томсоном (изучение катодных лучей), так как именно он определил удельный заряд и массу электрона. Второй по очередности открытия субатомных частиц был протон (р). В 1866г. Гольдштейн наблюдал положительно заряженные частицы, испускаемые перфорированным катодом. 1889 г. Эрнст Резерфорд открыл радиоактивное альфа и бета-излучение. Примерно в тоже время Томсон предложил модель атома, позволяющую объяснить наличие у атома ? - ? и ?+? заряженных частей атома (модель сливового пудинга). Нейтрон (n): Существование было предсказано Резерфордом в 1920 г. Чтобы объяснить различие между атомной массой и атомным (порядковым номером). Массовое число ?это суммарное число протонов и нейтронов. А. A=Z+N. Атомный номер (порядковый номер) совпадает с числом протонов в ядре атома Z. Изотопы разновидность атомов химического элемента с одинаковым числом протонов, но различным числом нейтронов в ядре. Изотопы углерода и хлора: 12C, 13C, 14C; 35Cl, 37Cl. Изобары - разновидность атомов имеющих одинаковое массовое число, но разное число протонов. 4018Ar 4019K 4020Ca. Модели атома В период открытия трех фундаментальных частиц (п, н, эл) был выдвинут ряд моделей атомов. Модель Томсона ?сливового пудинга? атом сферический пудинг с положительным зарядом, в который вкраплены отрицательные заряды. После экспериментов Гейгера и Марсдена с альфа-частицами Резерфорд предложил другую модель атом состоит из очень плотного и тяжелого + ядра, окруженного облаком легких отрицательно заряженных электронов. В 1913 г. Бор создал планетарную модель, которая используется и в настоящее время, но с некоторыми дополнениями. Атом состоит из + ядра, окруженного электронами. Электроны движутся по устойчивым круговым орбитам (планетарная модель). Каждой орбите соответствует свое энергетическое состояние. Электроны могут переходить с одной орбиты на другую, теряя или приобретая энергию. Горизонтальные ряды: ? периода соответствует количеству энергетических уровней на которых располагаются электроны. Порядковый номер элемента соответствует заряду ядраобщему количеству электронов. Группы вертикальные ряды: номер группы соответствует количеству электронов на внешнем (последнем) энергетическом уровне. Орбиталь ? область пространства, в которой вероятность нахождения электрона максимальна около 95%. т.к. электрон отрицательно заряжен, то орбиталь можно рассматривать как некоторое распределение заряда или электронное облако. В зависимости от формы и расположении в пространстве различают ?s?, ?p?, ?d? и ?f? орбитали. n- главное квантовое число определяет общий запас энергии в атоме, т.е. показывает сколько всего энергетических уровней в атоме. Оно равно номеру периода. Принимает целочисленные значения от единицы до бесконечности. В настоящее время n = 1-7. l ? вспомогательное или орбитальное к.ч.. Может принимать значения от 0 до (п-1). Это к.ч. определяет сколько и какие подуровни есть в данном атоме. m ? магнитное квантовое число определяет ориентацию электронного облака в пространстве, т.е. сколько и какие орбитали есть на подуровне. Принимает значения от ?1 до +1. s ? спиновое к.ч. характеризует движение электрона относительно своей оси. Правило Ключевского: электрон обладает наименьшей энергией на той электронной оболочке, где сумма квантовых чисел n и l ? минимальна. Второе правило Ключевского: электрон обладает наименьшей энергией на электронной оболочке с наименьшим значением квантового числа. Принцип Паули ? в атоме не может быть электронов, имеющих одинаковый набор всех четырех квантовых чисел
Классы неорганических соединений
Оксиды ? это сложные вещества, состоящие из атомов двух элементов, один из которых кислород в степени окисления ?-2?. Э2+хОх-2- общая формула оксида. Номенклатура: ?Оксид? + название элемента, образующего оксид в родительном падеже + в скобках римскими цифрами валентность, если для элемента она может быть переменной. Оксиды: несолеобразующие и солеобразующие. Солеобразующие: основные (К2О, СаО, CuO,MnO), кислотные (СО2, SO3, CrO3, Mn2O7), амфотерные (ZnO, PbO, SnO,Al2O3, Cr2O3, PbO2, SnO2). Химические свойства: Основные оксиды: 1. Оксид + вода=основание (щелочь). Растворимы в воде только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. K2O+H2O= 2KOH BaO+H2O= Ba(OH)2 2. Основной оксид+кислотный оксид=соль MgO+CO2 =MgCO3 Li2O+N2O5=2LiNO3 3. Основной оксид + кислота= соль+вода CuO+H2SO4= CuSO4+H2O FeO+2HCl=FeCl2+ H2O. Кислотные оксиды: Это оксиды неметаллов и металлов в высшей степени окисления. Кислотный оксид+вода=кислота. В воде растворяются все кислотные оксиды кроме SiO2. SO3+H2O=H2SO4, N2O5 +H2O=2HNO3, CrO3 +H2O= H2CrO4, Mn2O7 +H2O=2HMnO4. 2. Кислотный оксид+основной=соль. 3. Кислотный оксид+основание=соль+вода SiO2+2KOH=K2SiO3+H2O, N2O5+Ca(OH)2= Ca(NO3)2+H2O. Амфотерные оксиды: оксиды металлов, которые в зависимости от условий могут проявлять свойства либо кислотных, либо основных оксидов. В воде нерастворимы. Но могут растворяться как в кислотах (проявляют основные свойства), так и в щелочах (проявляют кислотные свойства). 1. Амфотерный оксид + Основной оксид=соль BeO+K2O=K2BeO2 сплавление. 2.Амфотерный оксид+щелочь=соль + вода Al2O3+NaOH(тв.)=NaAlO2+H2O сплавление. 3. Амфотерный оксид+кислотный оксид=соль ZnO+SO3=ZnSO4 4. Амфотерный оксид+кислота=соль+вода Al2O3+3HCl=AlCl3+3H2O. Получение: 1. Взаимодействие простых веществ с кислородом: S+O2=SO2. 2. Горение сложных веществ в кислороде: CH4+O2=CO2+2H2O. 3. Разложение сложных веществ: СаСО3=СаО+СО2. 4. Взаимодействие оксида металла с другим металлом: Al0+ Cr2+3O3-2=Cr0+Al2+3O3-2 (нагревание).
Основания ? сложные вещества, в состав которых входят атомы металла и гидроксогруппы OH-. Me+n(OH)n-1 ? общая формула оснований. Название оснований составляют из слова ?гидроксид? и названия металла в родительном падеже. Классификация: Щелочи ? растворимые в воде (LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2), амфотернвые (Be(OH)2, Zn(OH)2, Sn(OH)2, Pb(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3), нерастворимые основания (Сu(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3). Химические свойства: Амфотерные гидроксиды: Амфотерные гидроксид + кислота ? соль + вода Zn(OH)2 + 2HCl ? ZnCl2 +2H2O Амфотерные гидроксид + щелочь ? соль + вода (при сплавлении) Zn(OH)2 + 2NaOH(тв.) t? Na2ZnO2 +2H2O. Щелочи: 1. Действие на индикаторы: фенолфталеин ? малиновый, метилоранж ? желтый,
лакмус ? синий. 2. Основание + кислота ? соль + вода 2KOH +2HCl ? 2KCl + H2O. 3. Основание + кислотный оксид ? соль + вода Ba(OH)2 +CO2 ? BaCO3 + H2O. Нерастворимые основания: 1. Основание + кислота ? соль + вода 2Fe(OH)3+3H2SO4? Fe2(SO4)3 + 6H2O. 2. Основание-t? оксид + вода 2Fe(OH)3 t? Fe2O3 + 3H2O, Cu(OH)2 t? СuO + H2O. Получение основании: Активный металл+вода=щелочь+водород только щелочные( Li, Na, K, Rb, Cs), и щелочноземельные (Ca, Sr, Ba) металлы 2Na+2H2O=2NaOH+H2?. 2. Основной оксид+вода=щелочь, только оксиды щелочных и щелочноземельных металлов K2O+H2O=2KOH.
Кислоты - это сложные вещества, в состав которых входят ионы водорода Н+, способные замещаться на металл, и кислотный остаток. Нn+ Х-n - общая формула кислот. Классификация: По числу ионов водорода в кислоте различают кислоты одноосновные и многоосновные: кислородосодержащие одноосновные ? HNO3, HNO2, HMnO4, двухосновные ? H2SO4, H2SiO3, трехосновные ? H3PO4, H3AsO4. Бескиcлородные одноосновные HF, HCl, HBr, HI, двухосновные H2S, H2Se, H2Te. Номенклатура: Бескиcлородные кислоты ? название неметалла + ?О?+слово водородная. Кислородосодержащие - по степени окисления кислотообразующего элемента или по количеству атомов кислорода в кислоте. Химические свойства: а) обычные кислоты все кроме HNO3, H2SO4 концентрированной реагируют со всеми металлами (кроме свинца), стоящимими в ряду напряжений до водорода. Образуются соль и ВОДОРОД! Fe+H2SO4= FeSO4+H2?. б) кислоты окислители H2SO4 (к), HNO3 при нагревании реагируют со всеми металлами кроме благородных (Au, Pt) и неметаллами. Холодные концентрированные кислоты пассивируют Fe, Cr, Al. Fe+HNO3(на холоду)?пассивация! Получение кислот: 1. Кислотный оксид + вода? кислота. SO3+H2O? H2SO4 ? серная кислота, 2. Соль1+кислота1? соль2+кислота2: Кислородосодержащие - Ca3(PO4)2+3H2SO4 ?3CaSO4¯ +2H3PO4, Бескислородные - 2NaCl(тв.)+H2SO4(конц.) ?2Na2SO4+2HCl?. 3. Неметалл+HNO3(конц.) или H2SO4(конц.)? кислота+оксиды+вода, 2P+5H2SO4(конц.) ?2H3PO4+5SO2?+2H2O.
Соли ? это сложные вещества, состоящие из катионов металла и анионов кислотного остатка. Общая формула - Mm+nXn+m. Средние (нормальные) ? продукт полной нейтрализации кислоты основанием (продукт полного замещения ионов водорода Н+ ионами металла в кислоте. Примеры: NaCl, K2S, Ca(NO3)2, FeSO4, Fe2(SO4)3. Названия средних солей составляют из названия аниона кислотного остатка в именительном падеже и названия катиона в родительном падеже. Химические свойства ? 1.Соль1+кислота1?соль2+кислота2. 2. Соль1+щелочь ? соль2+нерастворимое основание, Mg(NO3)2+2KOH. 3. Соль1+металл1 ? соль2+металл2, CuSO4+Zn ?? 4. Соль1+соль2 ?соль3+соль4 AgNO3+NaCl ?? Получение: Металл+неметалл: 2Fe+3Cl2?2FeCl3, 2. Металл+кислота ?соль+водород: Mg+2HCl ?MgCl2+H2, 3.Zn+CuSO4 ?Cu+ZnSO4, 4.CaO+CO2 ?CaCO3 5.CuO+H2SO4 ?CuSO4+H2O. Кислые соли продукт неполной нейтрализации кислоты основанием ( продукт неполного замещения ионов водорода в кислоте ионами металла). Примеры: NaHSO4; Ca(HCO3)2; KH2PO4; K2HPO4; Fe(HS)2; Al(HSO3)3. Названия кислых солей: ?гидро?+название аниона в именительном падеже+название металла в родительном падеже. Получение: 1. Неполная нейтрализация кислоты основанием . В реакции участвует избыток кислоты и недостаток основания: H3PO4+KOH ?KH2PO4+H2O. 2. Соль средняя+кислота ?кислая соль, CaCO3+CO2+H2O ?Ca(HCO3)2. Основные соли - продукт неполной нейтрализации основания кислотой ( не все гидроксильные группы замещены на кислотный остаток). Примеры: (CuOH)2CO3; Al(OH)2Cl; AlOHCl2; CrOHNO3; (FeOH)2SO4; (Fe(OH)2)2SO4. Названия основных солей: название аниона кислотного остатка в именительном падеже + ?гидроксо?+название металла в родительном падеже. Получение: 1. Неполная нейтрализация основания кислотой (избыток основания+недостаток кислоты ?основная соль). Fe(OH)3+HCl ?Fe(OH)2Cl. 2. Средняя соль1+щелочь ?основная соль+средняя соль2, FeCl2+KOH ?FeOHCl+KCl. 3. Средняя соль+одноименное основание ?основная соль, CaSO4+Cа(OH)2 ?(CaOH)2SO4.
Закон сохранения энергии
- при исчезновении одного вида энергии производится эквивалентное количество энергии других видов. Закон сохранения массы ? масса веществ вступивших в реакцию равна массе продуктов реакции. Закон постоянства состава - количественный и качественный состав вещества не зависит от способа его получения. Закон кратных отношений - если два элемента соединяясь, образуют
несколько соединений, то весовое количество одного элемента, соединяющееся с одним и тем же весовым количеством другого элемента, относятся между собой, как простые целые числа. Закон Авагадро - в равных объемах газов, при одинаковых условиях содержится одинаковое количество молекул. Следствие 1: Число структурных единиц в одном моле вещества составляет 6,02 * 1023 = Na. Свойство 2: при определенном давлении и температуре 1 моль вещества в газообразном состоянии занимает один и тот же объем. Vа=22.4л
Моль
- количество вещества, которое содержит столько же структурных единиц, сколько содержится атомов в 1/12 изотопа углерода. Молярная масса - масса одного моль вещества. Молярный объем - показывает объем, который занимает любой газ количеством 1 моль, Vm = 22,4 л/моль.
Свойства веществ
- их характерные качества. Физические свойства - свойства, которые можно наблюдать, не превращая данное вещество в другое. Химические свойства - свойства, которые характеризуют способность данного вещества участвовать в превращении в другие вещества. Простое вещество - вещество, которое состоит из атомов одного элемента: О2, Н2 Сложное вещество - соединение
состоящие из атомов разных элементов.
Основные понятия химии
Атом - Наименьшая частица элемента, содержащая его химические свойства. Молекула - Наименьшая частица вещества, содержащая его химические свойства. Химический элемент - вид атомов с определенным зарядом вещества. Абсолютная атомная масса - масса одного атома, выраженная в граммах или килограммах. Обозначается та(Х). очень малые величины. Относительная атомная масса -
отношение массы атома элемента к атомной единице массы. Обозначается Аг(Э). Безразмерна.