- •Первое начало термодинамики
- •Энтропия
- •Второе начало термодинамики:
- •Скорость химических реакций
- •Пример решения задачи
- •Обратимые реакции
- •Пример решения задачи
- •Решение
- •Основные законы растворов
- •Понижение давления насыщенного пара над раствором (Первый закон Рауля)
- •Кипение и замерзание растворов ( Второй закон Рауля )
- •Закон Вант - Гоффа
- •Растворы электролитов
- •Степень диссоциации электролитов
- •Диполь- дипольный механизм
- •Диссоциация слабых электролитов
- •2) Константа диссоциации - это, по сути, константа равновесия обратимой реакции.
- •Диссоциация сильных электролитов
- •Гальванические элементы Возникновение двойного электрического слоя на границе металла и раствора
- •Электродные потенциалы активных и пассивных металлов
- •Величина равновесного электродного потенциала
- •Устройство и работа гальванического элемента
- •Водородный электрод сравнения
- •Концентрационные гальванические элементы
- •Окислительно - восстановительные (ов) гальванические элементы
- •Топливные элементы(тэ)
- •1. Электролиз расплава Электроды в данном случае выполнены из пассивных материалов (платина, графит)
- •2. Электролиз водного раствора электролита с пассивными электродами
- •3. Электролиз раствора с активным анодом
- •Концентрационная поляризация
- •Перенапряжение электрода
- •Коррозия металлов
- •Химическая коррозия:
- •Электрохимическая коррозия:
- •Гальванокоррозия
- •Защитные металлические покрытия
- •Защитные неметаллические покрытия
- •Оксидирование стали
Пример решения задачи
При состоянии равновесия в системе:
вещества имели следующие концентрации:
водород - 6 моль/дм3;
азот - 5 моль/дм3;
аммиак - 2моль/дм3.
Найти константу равновесия системы и начальные концентрации исходных веществ.
Решение
.
Начальная концентрация исходных веществ частично расходуется (реагирует), образуя продукты реакции.
Концентрации исходных веществ, оставшаяся к моменту установления равновесия, называется равновесной.
Отсюда:
[исх. в-во] нач = [исх. в-во]прореаг. + [исх. в-во]равнов.,
т. е.
[Н2] нач = [Н2]прореаг. + [Н2]равнов
[N2] нач = [N2]прореаг. + [N2]равнов.
Из уравнения реакции
видно, что 3 моль Н2 приводит к образованию 2 моль NH3.
Составим пропорцию:
Основные законы растворов
Основными законами растворов являются законы Рауля и Вант - Гоффа. Эти законы являются коллигативными, то - есть зависят не только от концентрации растворов, но и от количества частиц в них.
Понижение давления насыщенного пара над раствором (Первый закон Рауля)
Любая жидкость испаряется
Давление пара в состоянии равновесия называется давлением насыщенного пара. При данной температуре давление насыщенного пара над каждой жидкостью есть величина постоянная. Обозначим его как РА.
Примем, что любая жидкость может служить растворителем. Любое растворённое вещество (твёрдое) теоретически тоже испаряется и, следовательно, имеет давление насыщенного пара. Обозначим его как РB.
Если твёрдое вещество нелетучее, то практически величина давления его насыщенного пара равна нулю.
Если раствор состоит из двух жидкостей, то растворителем считается та жидкость, у которой давление насыщенного пара выше.
Таким образом всегда РА > РB.
Давление насыщенного пара раствора (Р) представляет собой сумму парциальных давлений его компонентов:
1. P = РА NА + РB NB,
где NА и NB - мольные доли растворителя и растворённого вещества, соответственно.
Если растворённое вещество - твёрдое, нелетучее, у которого РB = 0, то выражение РB NB также равно нулю. Следовательно:
2. P = РА NА.
Для двухкомпонентного раствора:
3. NА+ NB = 1.
4. Примем : NА = 1- NB.
Преобразуем выражение (2):
P - РА = - РА NB.
Поскольку из вышесказанного видно, что Р < РА, то обе части последнего равенства имеют знак (-). Чтобы избавится от минуса, умножим обе части равенства на (-1) и получим:
РА - P = РА NB.
5. ΔP = РАNB.
Величина ΔP является абсолютным понижением давлением насыщенного пара над раствором по сравнению с растворителем.
В химии принято относительное понижение давления насыщенного пара над раствором, которое равно мольной доле растворённого вещества:
6. ΔP / РА = NB.
Кипение и замерзание растворов ( Второй закон Рауля )
Второй закон Рауля определяет изменение температуры кипения и замерзания растворов по сравнению с чистыми растворителями.
Данный растворитель закипает при той температуре, при которой давление его насыщенного пара достигает атмосферного
.
Раствор закипает при более высокой температуре, так как концентрация молекул растворителя в нём всегда ниже, чем в чистом растворителе, и давление насыщенного пара раствора достигает атмосферного при более высокой температуре.
Температура замерзания (кристализации) раствора ниже температуры замерзания чистого растворителя. Это обусловлено более низким давлением пара растворителя над раствором, чем над растворителем.
Второй закон Рауля определяет, чему равно изменение температуры кипения и замерзания растворов.
Изменение температуры кипения и замерзания растворов пропорционально моляльной концентрации растворов
Δt0кипения = Кэ См,
Δt0замерзания = Кк См.
Рассмотрим коэффициенты пропорциональности :
Кэ - эбуллиоскопическая константа, Кк - криоскопическая константа.
Каждый растворитель имеет свои значения Кэ и Кк .
Эбулеоскопические и криоскопические константы некоторых растворителей приведены в табл.1.
Таблица 1
Растворитель |
Кэ |
Кк |
H2O |
0,53 0c |
1,86 0c |
C6H6 |
2,57 0c |
5,02 0c |
Вывод: изменение температуры кипения и замерзания растворов зависит от природы растворителя концентрации раствора.
Физический смысл этих констант заключается в том, что при концентрации раствора, равной 1 моль/кг, данные константы равны изменению температуры кипения или замерзания данного раствора.
В отличие от чистых растворителей, которые кипят и замерзают при постоянной температуре, растворы кипят и замерзают в некотором интервале температур.