- •Федеральное агентство по рыболовству
- •Содержание
- •Лабораторная работа №1 Изучение классов неорганических соединений Введение
- •Номенклатура оксидов
- •Получение оксидов
- •Химические свойства оксидов
- •Кислоты
- •Номенклатура кислот
- •Кислородсодержащие кислоты хлора
- •Получение кислот
- •Химические свойства кислот
- •Специфические свойства кислот
- •Основания (гидроксиды металлов)
- •Номенклатура оснований
- •Получение оснований
- •Химические свойства оснований
- •Номенклатура солей
- •Получение солей
- •Химические свойства солей
- •Степень окисления элементов.
- •Графические формулы оксидов, кислот, оснований, солей
- •Экспериментальная часть Приборы и материалы
- •Варианты экспериментальных задач
- •Оформление лабораторной работы
- •Пример оформления лабораторного опыта
- •Тестовые задания для самоконтроля Вариант № 1
- •Вариант № 2
- •Вариант № 3
- •Вариант № 4
- •Вариант № 5
- •Укажите формулы оксидов, не реагирующих со щелочами
- •Вариант № 6
- •Вариант № 7
- •Вариант № 8
- •Вариант № 9
- •Вариант № 10
- •Вариант № 11
- •Вариант № 12
- •Вариант № 13
- •Вариант № 14
- •Вариант № 15
- •Задачи для самостоятельной работы
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •Лабораторная работа № 2 Приготовление раствора кислоты заданной концентрации Введение
- •1. Цели и задачи
- •2. Теоретическая часть
- •Классификация растворов
- •Примеры расчета концентрации растворов
- •3. Экспериментальная часть
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Плотность растворов некоторых неорганических кислот и щелочей в воде при 20ºС
- •Лабораторная работа № 3 Скорость химических реакций и химическое равновесие Введение
- •1. Цели и задачи
- •2. Теоретическая часть
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Исследование зависимости скорости гомогенной реакции от концентрации
- •3.2. Исследование зависимости скорости гомогенной реакции от температуры
- •3.3. Исследование влияния изменения концентрации на смещение равновесия
- •3.4. Исследование влияния изменения температуры на смещение равновесия
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа № 4 Ионно-обменные реакции Введение
- •1. Цели и задачи
- •1.1. Приобрести системные знания о теории электролитической диссоциации, изучить условия протекания реакций обмена в водных растворах электролитов.
- •2. Теоретическая часть
- •2.1. Электролитическая диссоциация. Диссоциация кислот, оснований, амфотерных гидроксидов и солей в водных растворах
- •2.2.Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты
- •2.3 Константа диссоциации
- •2.4. Реакции обмена в водных растворах электролитов. Ионные реакции и уравнения
- •2.5. Изменение энергии Гиббса и направленность химических процессов
- •Примеры решения задач
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Получение малорастворимых оснований
- •3.2. Получение малорастворимых кислот
- •3.3. Реакции со слабыми электролитами
- •3.4. Получение малорастворимых солей
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа № 5 Водородный показатель и гидролиз солей Введение
- •1. Цели и задачи
- •2. Теоретическая часть
- •2.1. Ионное произведение воды, рН - растворов
- •2.2. Гидролиз солей
- •Примеры решения задач
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Определение реакции среды при помощи индикаторов
- •Определение рН при помощи универсального
- •Индикатора
- •3.3. Реакция среды растворов различных средних солей
- •3.4. Факторы, влияющие на степень гидролиза
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа № 6 Окислительно-восстановительные реакции Введение
- •1. Цели и задачи
- •2. Теоретическая часть
- •2.1. Степень окисления.
- •2.2.Окислители и восстановители
- •2.3. Методика составления овр
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Окислительные свойства галогенов
- •3.2. Окислительные и восстановительные свойства пероксида водорода н2о2
- •3.3. Окислительные свойства перманганат - иона MnO4-
- •3.4. Влияние среды на протекание окислительно-восстановительных процессов
- •3.5. Внутримолекулярная окислительно-восстановительная реакция
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа № 7
- •Электрохимическая активность металлов и гальванический
- •Элемент
- •Введение
- •1. Цель и задачи
- •2. Теоретическая часть
- •2.1. Электродный потенциал. Химическая активность металлов
- •2.2. Устройство и работа гальванического элемента
- •3. Экспериментальная часть
- •3. 1. Качественное определение различной электрохимической активности металлов
- •3.2. Изготовление медно-цинкового гальванического элемента
- •3.3. Изготовление медно-никелевого гальванического элемента
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа № 8 Электролиз водных растворов солей Введение
- •1. Цель и задачи
- •2. Теоретическая часть
- •2.1. Сущность электролиза. Электролиз расплава электролита
- •2.2. Законы Фарадея
- •2.3. Электролиз растворов электролитов
- •3. Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 9 Коррозия металлов и методы защиты от коррозии Введение
- •1. Цели и задачи
- •2. Теоретическая часть
- •Химическая коррозия
- •Электрохимическая коррозия
- •Примеры решения эталонных задач
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Образование микрогальванопар
- •3.2. Электрохимическая коррозия железа
- •3.3. Действие ионов, активирующих процесс коррозии
- •3.4. Ингибиторы раствора
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа № 10 Химический контроль качества воды Введение
- •1. Цели и задачи
- •2. Краткий теоретический материал
- •3. Экспериментальная часть
- •3.1. Определение жесткости воды
- •3.2. Определение щелочности воды
- •3.3. Определение водородного показателя
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа № 11 Полимеры Введение
- •1. Цели и задачи лабораторной работы
- •2.Теоретическая часть
- •2.1. История развития науки о полимерных материалов
- •2.2. Классификация полимерных соединений
- •2.3.Получение полимеров
- •2.4.Особенности строения полимеров
- •2.5. Свойства полимеров
- •2.5.1. Растворы полимеров
- •2.5.2 Набухание
- •2.6. Использование полимеров.
- •3. Экспериментальная часть
- •1.Определение примерной плотности полимеров1
- •2.Термопластичность полимеров
- •3. Горение
- •4.Отношение полимеров к растворам кислот и щелочей
- •5.Отношение полимеров к окислителям.
- •4. Задачи для самостоятельной работы
- •Литература
2.5. Свойства полимеров
Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и пленки, способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластичном состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов. Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высоко-эластичным деформациям.
Полимеры могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Необходимое условие кристаллизации - регулярность достаточно длинных участков макромолекулы. В кристаллических полимерах возможно возникновение разнообразных надмолекулярных структур (фибрилл, сферолитов, монокристаллов), тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) полимерах менее выражены, чем в кристаллических.
Незакристаллизованные полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Полимеры с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластичное состояние называются эластомерами, с высокой - пластиками. В стеклообразном состоянии происходит колебательное движение атомов или групп атомов, образующих макромолекулы, около положений равновесия. Это – твердое, жесткое аморфное состояние. Высокоэластическое состояние характеризуется подвижностью сегментов, однако движение макромолекул как отдельных кинетических единиц невозможно. При высокоэластическом состоянии развиваются значительные обратимые высокоэластические деформации. Это состояние характерно только для полимеров. В вязкотекучем состоянии происходит интенсивное тепловое движение отдельных звеньев, сегментов и перемещение цепи как единого целого. Полимер в этом состоянии способен течь под действием приложенного напряжения.
Переходы полимеров из кристаллического состояния в аморфное и обратно называются фазовыми переходами. Различают фазовые переходы первого и второго рода. Плавление и кристаллизация являются фазовыми переходами первого рода. Этим переходам соответствует скачкообразное изменение внутренней энергии, объема, энтропии и теплового эффекта.
Для фазовых переходов второго рода характерно непрерывное изменение внутренней энергии, объема, энтропии, т. е. теплота не выделяется и не поглощается.
Механические свойства. Полимерам наряду с обычной упругой деформацией свойствен ее оригинальный вид — высокоэластическая деформация, которая становится преобладающей при повышении температуры. Переход из высокоэластического состояния в стеклообразное, характеризующееся лишь упругой деформацией, называется стеклованием. Ниже температуры стеклования Тст состояние полимера твердое, стекловидное, высокоупругое, выше—эластическое. Если температура стеклования выше температуры эксплуатации, то полимер используется в стеклообразном состоянии, если Тст<Тэкс— в высокоэластическом. Температура стеклования разных полимеров находится в пределах 130...300 К. Для детальной характеристики полимеров в специальных условиях в справочной литературе приводятся также значения температур перехода в хрупкое состояние и холодостойкость.
Теплофизические свойства. Коэффициент теплопроводности полимеров значительно ниже, чем других твердых тел,—около 0,2... 0,3 В/(м*К), поэтому они являются теплоизоляторами. Однако высокая эластичность полимеров и сравнительно небольшой интервал рабочих температур позволяет широко применять их в виде пленок, нанесенных на поверхность любых материалов. Диапазон температур, при которых можно эксплуатировать полимеры без ухудшения их механических свойств, ограничен. Нагревостойкость большинства полимеров, к сожалению, очень низка — лишь 320...400 К и ограничивается началом размягчения (деформационная стойкость). Помимо потери прочности повышение температуры может вызвать и химические изменения в составе полимера, которые проявляются как потеря массы.
Химические свойства. Химическая стойкость полимеров определяется разными способами, но чаще всего по изменению массы при выдержке образца в соответствующей среде или реагенте. Для полимеров характерна высокая стойкость по отношению к неорганическим реактивам и меньшая — к органическим. В принципе все полимеры неустойчивы в средах, обладающих резко выраженными окислительными свойствами, но среди них есть и такие, химическая стойкость которых выше, чем золота и платины. Особенность полимеров состоит еще и в том, что они по своей природе не являются вакуумплотными. Молекулы газообразных и жидких веществ, особенно воды, могут проникать в микропустоты, образующиеся при движении отдельных сегментов полимера.
Для большинства полимеров характерно старение — необратимое изменение структуры и свойств, приводящее к снижению их прочности. Совокупность химических процессов, приводящих под действием агрессивных сред (кислород, озон, растворы кислот и щелочей) к изменению строения и молекулярной массы, называется химической деструкцией. Наиболее распространенный ее вид — термоокислительная деструкция—происходит под действием окислителей при повышенной температуре. При деструкции не все свойства деградируют в равной мере: например, при окислении кремнийорганических полимеров их диэлектрические параметры ухудшаются несущественно, так как Si окисляется до оксида, который является хорошим диэлектриком.
Электрические свойства. Как правило, полимеры являются диэлектриками, по многим параметрам лучшими в современной технике. Величина удельного объемного сопротивления зависит не только от строения, но и от содержания ионизированных примесей — анионов Сl-, F-, I-, катионов Н+, Na+ и других, которые чаще всего вводятся в смолу вместе с отвердителями, модификаторами и т.д Наличие даже весьма малых количеств влаги также способно значительно уменьшить удельное объемное сопротивление полимеров. Это происходит потому, что растворенные в воде примеси диссоциируют на ионы, кроме того, присутствие воды способствует диссоциации молекул самого полимера или примесей, имеющихся в нем.
При повышенной влажности значительно уменьшается удельное поверхностное сопротивление некоторых полимеров, что обусловлено адсорбцией влаги.
Строение макромолекул, характер их теплового движения, наличие примесей или специальных добавок влияют на вид, концентрацию и подвижность носителей. Так, удельное сопротивление полиэтилена повышается в 10... 1000 раз после очистки от низкомолекулярных примесей... Для полимеров, как ни для одних других диэлектриков, характерны процессы накопления поверхностных зарядов — электризация. Эти заряды возникают в результате трения, контакта с другим телом, электролитических процессов на поверхности. Механизмы электризации до конца неясны.