- •Часть I
- •Тема 3. Химическая термодинамика и кинетика.
- •Основные понятия и определения.
- •Первый закон термодинамики
- •Изменение энтальпии в различных химических и физико-химических процессах.
- •Второй закон термодинамики.
- •Абсолютная энтропия идеального кристалла при ок равна нулю.
- •Энергия Гиббса.
- •Анализ уравнения Гиббса.
- •Основные понятия.
- •Закон действия масс
- •Зависимость скорости от температуры.
- •2.3 Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие. Константа равновесия. Принцип Ле-Шателье. Фазовые равновесия. Правило фаз. Химическое равновесие.
- •Химическая кинетика. Химическое равновесие. Правило Ле Шателье-Брауна.
- •Фазовые равновесия.
- •Правило фаз.
- •Катализ Общие понятия.
- •Фотохимические реакции.
- •Тема 4. Растворы
- •Классификация дисперсных систем.
- •Общие свойства растворов.
- •Растворимость
- •Энергетика процесса растворения.
- •4.2Два вида электролитов: сильные и слабые электролиты. Электролитическая диссоциация в водных растворах. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Электролиты и неэлектролиты.
- •Водородный показатель, или pH раствора.
- •Тема 5. Окислительно-восстановительные и электрохимические процессы.
- •5.1.Электрохимические процессы. Равновесие на границе металл-раствор. Электродный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод. Ряд напряжений. Гальванический элемент. Электродвижущая сила.
- •Электроны от перешли к ионам восстановили их в свободный металл и в растворе остались ионы железа.
- •Термодинамика гальванического элемента
- •Уравнение Нернста для определения потенциала при любых условиях
- •5.2. Электрохимические источники тока.
- •Химические цепи.
- •Свинцовый аккумулятор
- •Щелочной аккумулятор:
- •Топливные элементы.
- •Тема 2. Строение вещества
- •Валентность.
- •Тема 6. Химическая идентификация и анализ вещества.
- •6.1 Химическая идентификация вещества. Идентификация катионов и анионов. Количественный анализ: гравиметрический, титриметрический анализ.
- •Химическая идентификация вещества
- •Количественный анализ.
- •6.2 Инструментальные методы анализа.
- •Тема 7.Свойства металлов и их соединений
- •7.1. Физические и химические свойства металлов. Получение металлов. Металлические сплавы и композиты.
- •Тема 8 Полимерные материалы и их применение
- •8.1 Методы получения полимеров: полимеризация, поликонденсация. Свойства полимеров. Применение полимеров и олигомеров.
- •Тема 9. Заключительная лекция.
- •9.1. Экологические проблемы общества. Охрана воздушного и водного бассейна. Предельно допустимые нормы содержания вредных веществ в биосфере. Очистка сточных вод.
- •Классификация сточных вод и примесей в них.
- •Методы и оборудование для очистки сточных вод.
- •Биологическая очистка сточных вод.
- •Проверка воды на содержание газов. Дегазация.
- •Умягчение воды.
- •Методы опреснения воды
- •Электродиализ
- •Метод обратного осмоса
- •Опреснение воды вымораживанием
- •Метод опреснения воды основанный на явлении гидратации
- •Метод солнечной дистилляции
- •Список литературы
Растворимость
Количественно растворимость того или иного вещества выражается концентрацией насыщенного раствора. Чаще всего ее выражают при помощи массы вещества, которая может растворяться в 100 г воды при данной температуре, и иногда называюткоэффициентом растворимости или просторастворимостью вещества. Так, например, при 18° С в 100 г воды растворяется 51,7 г соли нитрата свинца (II)(т.е. растворимость этой соли при 18° С равна 51,7). Если при той же температуре сверх этой массы добавить еще соль нитрата свинца (II), то она не растворяется, а выпадает в виде осадка.
Говоря о растворимости вещества, следует указывать температуру при растворении. Чаще всего растворимость твердых веществ с увеличением температуры возрастает.
В отличие от большинства твердых тел растворимость газов в воде с повышением температуры уменьшается, что обусловлено непрочностью связи между молекулами растворенного газа и растворителя.
Другой важной закономерностью, описывающей растворимость газа в жидкостях, является закон Генри:растворимость газа прямо пропорциональна его давлению над жидкостью.
Эта закономерность выражается формулой:
x= kр,
где х - молярная доля растворенного вещества;р- давление;k - постоянная величина.
Следует отметить, что причины различной растворимости веществ до настоящего времени до конца не выяснены. Между тем, еще до обоснования теории растворов опытным путем было установлено правило, согласно которому подобное растворяется в подобном. Так, вещества с ионным типом связи (соли, щелочи) или полярным (спирты, альдегиды) хорошо растворимы в полярных растворителях, в первую очередь в воде. Например, метиловый, этиловый и пропиловый спирты смешиваются с водой в любых соотношениях. По мере дальнейшего увеличения углеводородного радикала в молекулеROHпроисходит уменьшение полярности связи О-Н и растворимость спиртов в воде и воды в спиртах понижается. И наоборот, растворимость кислорода в бензоле на порядок выше, чем в воде, так как их молекулы (О2 и C6H6) неполярны. Вместе с тем аммиак, молекулы которого полярны, намного лучше растворяется в воде, чем в неполярных органических растворителях.
Важной характеристикой любого раствора является его состав. Существуют различные способы численного выражения состава растворов: массовая доля растворенного вещества, молярная концентрация и др.
Массовая доля растворенного вещества- это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к общей массе раствора, т.е.
Где Wв - массовая доля растворенного вещества; mв - масса растворенного веществаm- общая масса раствора.
Массовую долю растворенного вещества Wв обычно выражают в долях единицы или в процентах. Например, если массовая доля серной кислоты в воде равна 0,05, или 5%, это означает, что в растворе серной кислоты массой 100г содержится серная кислота массой 5г и вода массой 95г.
Для количественной характеристики растворов используется понятие концентрация - величина, характеризующая число частиц, отнесенное к единице объема. В химии концентрацию обычно измеряют не числом частиц, а числом молей в единице объема. Чаще всего используют молярную концентрацию.
Молярная концентрация, или молярность, - величина, равная
отношению количества растворенного вещества к объему раствора, т.е.
где С(х) - молярная концентрация частиц х; n(х) - количество вещества частиц х, содержащихся в растворе;V - объем раствора.
Основной единицей молярной концентрации является моль/л. Примеры записи молярной концентрации: С(НС1) = 0,1 моль/л, C() = 10 моль/л, С() = 0,5 моль/л.
Раствор, в 1 л которого содержится 1 моль растворенного вещества, называется молярным. Если в 1 л раствора содержится 0,1 моль вещества, то он называется децимолярным, 0,01 моль - сантимолярным, 0,001 моль - миллимолярным.
Для расчетов в химии используется внесистемная единица - молярная доля. Молярная доля равна отношению числа молей данного вещества в растворе к общему числу молей веществ, образующих раствор (в общем случае число компонентов раствораi≥2)
где xi и ni - молярная доля и число молейi-го компонента;- общее число молей.
Например, для сплава Вуда, содержащего 1 моль Bi, 0,5 моль РЬ, 0,44 мольSnи 0,46 мольCd, молярная доля последнего равна