- •А.Л.Галкин, в.К.Османов химия
- •Isbn 978-5-502-00158-8 © нгту им. Р.Е. Алексеева, 2013
- •Введение
- •Классификация неорганических веществ
- •Аллотропия
- •1.4 Соли
- •Комплексные соли
- •Генетическая связь между различными классами соединений
- •Основание Кислота Примеры
- •Основные понятия и законы химии
- •Закон сохранения массы
- •Закон постоянства состава
- •Закон эквивалентов
- •Закон авогадро
- •Уравнение состояния идеального газа
- •3. Строение атома
- •3.1. Квантовые числа
- •3.2. Принципы заполнения атомных орбиталей
- •3.3. Полная электронная формула атома
- •3.4. Периодический закон элементов д. И. Менделеева
- •Физический смысл химической периодичности
- •4. Химическая связь и строение молекул
- •4.1. Физические основы образования молекул
- •4.2. Метод валентных связей (метод вс)
- •Значения длины и энергии связи у галогеноводородных кислот
- •Взаимосвязь кратности, длины и энергии связи с - с, с - о и n - n
- •Одна s-орбиталь и одна p-орбиталь превращаются в две одинаковые «гибридные» орбитали, угол между осями которых равен 180°:
- •4.3. Метод молекулярных орбиталей
- •Энергия, длина и порядок связи в молекулах элементов I периода
- •4.4. Металлическая связь
- •4.5. Межмолекулярные взаимодействия
- •5. Энергетика и направление химических процесов
- •5.1. Термодинамическая система и ее состояния
- •5.2. Изменение свойств термодинамической системы
- •5.3. Энергия, работа, теплота
- •5.4. Обратимые и необратимые процессы
- •5.5. Первый закон термодинамики
- •5.6. Направление химических реакций
- •Второй закон термодинамики
- •Постулат планка (третий закон термодинамики)
- •6. Скорость химических реакций и и химическое равновесие
- •6.1. Влияние концентрации реагентов на скорость реакции
- •6.2. Влияние температуры на скорость реакции
- •6.3. Влияние катализатора на скорость реакции
- •А) без катализатора и б) в присутствии катализатора
- •6.4. Скорость гетерогенных химических реакций
- •6.5. Химическое равновесие
- •6.5.1. Влияние внешних факторов на состояние равновесия
- •7. Растворы
- •7.1. Вода
- •Вода в природе
- •7.2. Образование растворов
- •7.3. Способы выражения концентраций растворов
- •7.4. Растворы электролитов
- •7.4.2. Равновесные процессы в растворах электролитов
- •Цвета кислотно-основных индикаторов в зависимости от рН раствора
- •8. Окислительно – восстановительные реакции
- •8.1. Степень окисления
- •8.2. Типичные окислители и восстановители
- •8.3. Классификация окислительно-восстановительных реакций
- •8.4. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •9. Основы электрохимических процессов
- •9.1. Измерение стандартных электродных потенциалов
- •9.2. Направление окислительно-восстановительных реакций
- •9.3. Влияние внешних факторов на величину электродного потенциала
- •9.4. Законы фарадея
- •9.5. Элементы технической электрохимии
- •10. Коррозионные процессы
- •10.1. Электрохимическая коррозия
- •10.2. Кинетика коррозионных процессов
- •10.3.Методы защиты металлов от коррозии
- •11. Номенклатура и классификация органических соединений
- •11.1. Номенклатура органических соединений
- •11. 2. Классификация органических соединений по номенклатуре июпак
- •12. Высокомолекулярные соединения
- •12.1. Классификация высокомолекулярных соединений
- •12.1.1. Классификация высокомолекулярных соединений по структуре макромолекул
- •12.1.2. Классификация полимеров по поведению при нагревании
- •12.2. Сополимеры
- •12.3. Синтез высокомолекулярных соединений
- •12.4. Свойства полимеров
- •12.5. Важнейшие полимерные материалы
- •Примеры решения задач
- •1.Основные понятия и законы химии
- •Строение атома
- •Химическая связь и строение молекул
- •Задача 4.
- •Молекула bf3 . Электронная формула атома бора 5b - 2s22p1. При образовании трех -связей атом бора переходит в возбужденное состояние
- •Решение. Последовательность действий для предсказания геометрии молекул на основании теории локализованных электронных пар следующая:
- •1.Подсчитывают число валентных электронов молекулы или иона и записывают электронную валентную структуру (льюисову структуру);
- •2.По валентной структуре определяют число -связывающих и несвязывающих электронных пар, т.Е. Тип молекулы aBnEm (n – число - связей, m – число несвязывающих электронных пар);
- •Энергетика и направление химических процессов
- •4 Моль н2 – - 150,8 кДж
- •Скорость химических реакций и химическое равновесие Задача 1
- •Растворы Примеры решения задач
- •Окислительно-восстановительные реакции примеры решения типовых задач
- •Основы электрохимических процессов
- •Коррозионные процессы
- •Галкин Андрей Львович Османов Владимир Кимович
- •603950, Нижний Новгород, ул.Минина, 24.
5. Энергетика и направление химических процесов
Благодаря тому, что в химических реакциях ядра атомов не изменяются, соблюдается закон сохранения вещества, т.е. сколько по массе веществ вступило в реакцию, столько же продуктов и получится. В химических реакциях и фазовых превращениях (испарение, конденсация и др.) происходит разрушение химических и иных связей в исходных реагентах и образование новых связей у продуктов. Эти процессы сопровождаются поглощением или испусканием энергии в различных формах: теплота, работа, различного рода излучения. Происходит эквивалентное превращение различных видов энергии друг в друга без ее исчезновения и образования. Соблюдается закон сохранения энергии.
Наука, которая изучает проблему взаимных переходов различных видов энергии друг в друга, а также их связь с работой и теплотой называется термодинамика. В рамках термодинамики устанавливается возможность и пределы самопроизвольного (т.е. без затраты работы) протекания различных процессов. Химическая термодинамика рассматривает возможность осуществления физико-химических превращений и возможности установления химического равновесия. Раздел термодинамики, в котором изучаются тепловые эффекты химических реакций называется термохимия.
5.1. Термодинамическая система и ее состояния
Под термодинамической системой обычно понимают конкретный объект, который выделяется из окружающего мира реально ощутимой или воображаемой границей. Например, раствор в колбе, раствор вместе с колбой или молекула в растворе.
В термодинамике принято различать открытые, закрытые и изолированные системы. ОТКРЫТАЯ СИСТЕМА – это система, которая через свои границы обменивается с окружающей средой и массой и энергией. ЗАКРЫТАЯ СИСТЕМА обменивается только энергией. ИЗОЛИРОВАННАЯ СИСТЕМА не обменивается с окружающей средой ни массой, ни энергией. В реальных химических процессах очень часто используются закрытые системы, когда процесс происходит в герметичном сосуде с теплопроводными стенками (химический реактор). Обмен энергией с окружающей средой осуществляется посредством теплоты.
Термодинамические системы делятся на гомогенные и гетерогенные. Первые состоят из одной фазы – однородное по составу и свойствам образование, отделенное от окружающей среды реальной границей (раствор в колбе). Гетерогенные системы состоят из двух или более фаз (раствор, кусочки льда и пары воды в колбе – трехфазная система). Фазой называют однородную во всех точках по составу и свойствам часть системы, отделенную от других частей реальной границей раздела.
Любая термодинамическая система характеризуется рядом присущих ей термодинамических свойств: объемом, давлением, температурой, плотностью, концентрацией и др.
45
Все свойства системы подразделяют на две группы: ЭКСТЕНСИВНЫЕ и ИНТЕНСИВНЫЕ. Экстенсивные – это свойства, которые могут суммироваться (объем или масса двух систем при их смешении складываются). Интенсивные - это выравнивающиеся свойства (давление или температура системы, полученной при сложении двух более мелких, не равны сумме первоначальных давлений и температур). К этой категории свойств относится и концентрация химических веществ, вступающих во взаимодействие друг с другом.
Совокупность всех свойств системы определяет ее СОСТОЯНИЕ. Чтобы узнать состояние системы, надо определить количественные характеристики ее свойств (параметров состояния). Считается, что для однозначной термодинамической характеристики состояния системы достаточно знать только несколько ее свойств, так как между ними существуют функциональные зависимости. Так, например, для газовой системы достаточно знать только два каких-либо свойства из множества. Обычно выбирают два из трех основных: молярный объем, давление или температуру, а все остальные свойства окажутся строго определенными. Уравнение, связывающее эти свойства, называется уравнением состояния идеального газа: PVМ = RT, а Р,VM и Т – параметрами состояния. Изменение параметров системы означает, что в ней происходят какие-то процессы.