- •Содержание
- •Введение
- •1 Основные понятия и законы химии
- •1.1 Основные понятия химии
- •1.2 Основные законы химии
- •2 Основные классы неорганических соединений
- •2.1 Простые вещества
- •2.2 Сложные вещества
- •3 Растворы
- •3.1 Общие свойства растворов
- •3.1.2 Способы выражения состава растворов
- •3.1.3 Физико-химические процессы образования растворов
- •3.1.4 Экстракция
- •3.2 Растворы неэлектролитов
- •3.2.1 Законы Рауля
- •3.2.2 Осмос
- •3.3 Растворы электролитов
- •3.3.1 Электролитическая диссоциация
- •3.3.2 Сильные и слабые электролиты
- •3.4 PH водных растворов
- •4 Ионно-обменные реакции
- •4.1 Необратимые ионно-обменные реакции
- •4.2 Обратимые ионно-обменные реакции
- •5 Гидролиз солей
- •5.1 Различные случаи гидролиза
- •2) Гидролиз соли образованной сильным основанием и слабой кислотой
- •3) Гидролиз соли образованной слабым основанием и слабой кислотой
- •5.2 Константа гидролиза
- •5.3 Смещение равновесия при гидролизе
- •6. Окислительно-восстановительные реакции
- •6.1 Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •6.2 Прогнозирование окислительно-восстановительных свойств веществ по степеням окисления элементов
- •6.3 Основные типы окислительно-восстановительных реакций
- •6.4 Взаимодействие металлов с водой, кислотами и щелочами
- •7 Гальванические элементы
- •7.1 Принцип работы гальванического элемента
- •7.2 Водородный электрод сравнения. Электрохимический ряд
- •8 Электролиз
- •8.1 Электролиз расплавов
- •8.2 Электролиз водных растворов
- •8.3 Количественные расчёты в электролизе
- •8.4 Химические источники электрической энергии
- •9 Коррозия металлов
- •9.1 Виды и типы коррозии
- •9.2 Способы защиты металлов от коррозии
- •9.2.1 Изолирование металлов от внешней среды
- •9.2.2 Изменение состава коррозионной среды
- •9.2.3 Рациональное конструирование
- •9.2.4 Электрохимические способы защиты от коррозии
- •10 Термодинамика
- •10.1 Внутренняя энергия и энтальпия. Закон Гесса
- •Или через промежуточный продукт (со) в две реакции:
- •10.2 Энтропия
- •10.3 Энергия Гиббса
- •11 Химическая кинетика Химическая кинетика – учение о скоростях и механизмах протекания химических реакций.
- •11.1 Скорость реакции
- •Основные факторы, влияющие на скорость реакции:
- •Число частиц с энергией большей, чем Еа равно заштрихованной площади.
- •12.1.2 Модель атома по Бору
- •12.2 Современные представления о строении атома
- •13 Периодический закон и периодическая таблица д.И. Менделеева
- •14 Химическая связь и строение молекул
- •14.1 Химическая связь
- •14.1.1 Квантово-механическое описание модели молекулы водорода
- •14.1.2 Основные характеристики химической связи
- •Валентный угол–это угол между двумя химическими связями.Он отражает геометрию молекулы.
- •14.1.3 Типы химических связей Ковалентная связь –это связь между двумя атомами за счет образования общей электронной пары.
- •14.2 Состав и строение молекул
- •15 Типы кристаллических решеток
- •16.1 Общая характеристика s-элементов первой и второй групп
- •16.2 Свойства воды
- •16.2.1 Строение молекулы воды
- •16.2.2 Физические свойства воды
- •16.2.3 Химические свойства воды
- •16.3 Жесткость воды
- •18 Комплексные соединения
- •18.1 Состав комплексных соединений
- •18.2 Реакции с участием комплексных соединений
- •19.8.1 Элементы триады железа
- •19.8.2 Платиновые металлы
- •20 Органические соединения
- •20.1 Углеводороды
- •20.2 Кислородсодержащие соединения
- •20.3 Амины и аминокислоты
- •21 Полимеры
- •21.1 Классификации полимеров
- •21.2 Полимеризационные полимеры
- •21.3 Поликонденсационные полимеры
- •21.4 Структура и состояние полимеров
- •22 Рабочие вещества низкотемпературной техники
- •22.2 Хладагенты органического происхождения
- •Список использованных источников
3.1.4 Экстракция
В случае двух несмешивающихся жидкостей при внесении третьего компонента, растворимого в данных жидкостях, происходит распределение его между двумя жидкостями в определенном соотношении концентраций (закон распределения):
= |
(3.10) |
где С1 и С2 – концентрации третьего компонента в 1 и 2 растворителях,
К – константа распределения.
Данное явление широко используется на практике и называется экстрагирование (извлечение). Например, константа распределения йода между хлороформом и водой равна 130, то есть после установления равновесия концентрация йода в хлороформе будет в 130 раз больше, чем в воде. Если заменить слой хлороформа на чистый хлороформ, то распределение обратно станет равным 130, и после третьего экстрагирования концентрация йода в воде уменьшится практически до нуля.
3.2 Растворы неэлектролитов
Неэлектролиты – вещества, растворы которых не проводят электрический ток. В растворенном состоянии они сохраняют молекулярную структуру. Как правило, это органические соединения (спирт, глюкоза и т.д.).
3.2.1 Законы Рауля
Плавление, кипение и другие фазовые переходы для летучего вещества протекают при определенных значениях давлений паров над веществом. При переходе от чистого растворителя к раствору давление пара растворителя над раствором изменяется, что соответственно приводит к изменению температур кипения и замерзания растворов, а также осмотического давления.
Рассмотрим двухкомпонентный раствор:
растворитель – это летучее вещество, которое можно перевести в газообразное состояние при атмосферном давлении;
растворенное вещество – нелетучее и недиссоциирующее на ионы (неэлектролит) вещество.
Количественно равновесное состояние между жидкостью и паром характеризуется давлением насыщенного пара. Обозначим:
р0 – давление насыщенного пара над чистым растворителем;
р – давление насыщенного пара над раствором.
Молекулы нелетучего компонента препятствуют улетучиванию из раствора молекул растворителя (какая-то часть поверхности просто занята ими), т.е. р0 > р. Таким образом, давление насыщенного пара растворителя над раствором ниже, чем над чистым растворителем. Отсюда:
(р0 – р) – абсолютное значение понижения давления пара растворителя над раствором;
() – относительное понижение давления пара растворителя над раствором.
В 1887 г. французский ученый Ф.М. Рауль открыл закон, согласно которому относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного вещества:
. |
(3.11) |
Из закона Рауля следует, что понижение давления пара над раствором не зависит от природы растворенного вещества, а зависит только от количества частиц растворенного вещества.
Уменьшение давления пара над раствором приводит соответственно к повышению температуры кипения и понижению температуры замерзания раствора.
Температура кипения – это температура, при которой давление пара над раствором становится равным внешнему давлению. Для достижения над раствором данного давления пара растворителя требуется более высокая температура в сравнении с чистым растворителем.
Температура замерзания – это температура, при которой давление пара над раствором станет равным давлению насыщенного пара над кристаллами растворителя. Для раствора, в сравнение с чистым растворителем, температура замерзания ниже.
Для практических расчетов чаще применяются криоскопический и эбулиоскопический законы Рауля, которые имеют вид:
ΔТзам. = К·Сm – криоскопический закон; |
(3.12) |
ΔТкип. = Э·Сm – эбулиоскопический закон, |
(3.13) |
где ΔТзам. – понижение температуры замерзания,
К – криоскопическая постоянная растворителя,
ΔТкип. – повышение температуры кипения,
Э – эбулиоскопическая постоянная растворителя,
Сm – моляльная концентрация растворенного вещества.
Значения криоскопических и эбулиоскопических констант для воды и бензола приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Криоскопические и эбулиоскопические константы
Растворитель |
tКИП., °С |
Э |
tЗАМ., °С |
К |
Вода – Н2О |
100 |
0,52 |
0 |
1,86 |
Бензол – С6Н6 |
80,1 |
2,53 |
5,5 |
5,12 |
Физический смысл криоскопических и эбулиоскопических констант следующий. Они показывают, на сколько градусов выше кипит и на сколько градусов ниже замерзает одномоляльный раствор (содержащий 1 моль растворенного вещества на 1кг растворителя) по сравнению с температурами кипения и замерзания чистого растворителя.
Криоскопическая и эбулиоскопическая константы не зависят от природы растворенного вещества, а являются характеристиками растворителя.
Законы Рауля широко применяются на практике. Например, 58 % (по массе) водный раствор этиленгликоля замерзает при температуре – 50 °С, поэтому используется в качестве антифриза.