18.4 Вопросы для самоконтроля

1. Какие принципы лежат в основе потенциометического и полярографиче­ского методов анализа?

2. В чём различие принципов эмиссионного спектрального и абсорбционного спектрального методов анализа?

3. В чём заключается разница в спектрофотометрии и фотоколориметрии?

4. Рассчитайте уменьшение концентрации цианид-ионов в сточных водах после ОН-анионирования, если концентрация ионов ОН^– возросла на 34 мг/л.

5. Рассчитайте уменьшение концентрации ионов кадмия в сточных водах по­сле Na-катионирования, если концентрация ионов натрия возросла на 46 мг/л.

6. Рассчитайте уменьшение концентрации ионов ртути в сточных водах после Na-катионирования, если концентрация ионов натрия возросла на 69 мг/л.

7. Рассчитайте теоретический часовой расход гипохлорита натрия на окис­ление цианид-иона в сточных водах, содержащих 26 мг/л CN^–, если в сутки сбрасыва­ется сточная вода массой 1000 т (пл. 1,02 г/см³).

8. Вычислите предел обнаружения вещества, если предельная концентрация составляет 10^–7 моль/л, а объем раствора 20 мл.

Общее заключение

Химия, изучающая вещества и законы их превращения, охватывает огромную область человеческих знаний. В настоящем учебнике излагается наиболее общие законы химии и химические процессы, которые либо не изучались, либо частично изучались в школе: квантово-механическая модель атомов и периодический закон элементов Д.И.Менделеева, модели химической связи в молекулах и в твёрдых телах, элементы химической термодинамики, законы химической кинетики, химические процессы в растворах, а также окислительно-восстановительные, электрохимические, ядерно-химические процессы и системы. Рассмотрены свойства металлов и неметаллов, некоторые органические соединения и полимеров, приведены основные понятия химической идентификации. Показано, что многие экологические проблемы обусловлены химическими процессами, вызванными деятельностью человека в различных сферах. Указаны возможности химии по защите окружающей среды.

Химия находится в непрерывном развитии. К особенностям современной химии можно отнести боле глубокое развитие основных законов и развитие теоретических её основ (законов поведения электронов в атомах и молекулах, теории химической связи, разработка методов расчёта структур молекул и твёрдых тел, теорий химической кинетики, растворов и электрохимических процессов и др.). Вместе с тем, пред химией стоят многие нерешенные пока задачи, такие как разработка общей теории растворов, катализа, развитие химии твёрдого тела и др.

Теоретические законы и эксперименты позволяют химикам синтезировать новые химические соединения, которые находят применение в практике, например, соединения благородных газов, соединения, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью, высокой ионной проводимостью (суперионики), фуллерены, полимеры с особыми свойствами, например, полимерные проводники первого и второго рода, соединение включения (клатраты) и слоистые соединения, конструкционная керамика, композиты и т.д.

В значительной мере благодаря успехам химии создаются новые области промышленности, например, получение топлива для атомной энергетики, полупроводниковая техника, производство интегральных и компьютерных схем, средств телекоммуникации, новых источников тока, киро-, плазмохимические и мембранные технологии и др.

Важная роль отводиться химии в решении кардинальных проблем, стоящих перед человечеством, таких как более полная комплексная переработка природного сырья, в том числе, ископаемого топлива, освоение энергии Солнца, использование сырьевых богатств Мирового Океана, борьба с болезнями, повышение плодородия почвы и продуктивности животноводства. Особенно ответственные задачи стоят перед химией в решение экологических проблем, сохранении природной среды. В учебнике приведены некоторые примеры решения этих проблем. Однако краткий курс химии мог включить в себя лишь относительно небольшое число таких примеров. Кроме того, развитие химии приведёт к открытию новых явлений, эффектов и процессов и новых материалов.

Полученные в курсе химии знания необходимы при изучении следующих курсов, таких как сопротивление металлов, материаловедение, основы теплопередачи, теоретические основы различных технологических процессов в электротехнике, электронике, микроэлектронике, радиотехнике, энергетике, авиационной и космической технике, машиностроении и приборостроении, в строительстве и других направлениях подготовки специалистов.

Знания химии полезны в деятельности специалистов в любой отрасли техники. Заранее невозможно предусмотреть все задачи, в решении которых специалистам потребуются химические знания. Однако понимание основных законов химии, умение пользоваться монографической и справочной литературой, непрерывное повышение квалификации позволять специалистам находить оптимальное решения стоящих перед ним задач, в том числе с использованием законов химии, химических процессов и веществ.

Знания химии полезны любому человеку, поскольку он постоянно сталкивается с различными веществами и с различными процессами, так как научно-технический процесс вызывает к жизни всё новые материалы, новые машины, аппараты и приборы, в которых широко используются достижение химии.

Литература

1. Коровин Н. В. Общая химия. – М.:Высшая школа, 2002, 558с.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. – Л.; Химия, 1985,704с.

3. .Некрасов Б.В. Учебник по общей химии. – М.; Химия, 1981,560 с.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1998,743 с

5. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 2000, 592 с.

6. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2000, 527 с.

7. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. / Под ред. Рабиновича В.А. и Рубиной Х.М. Л.: Химия, 1987, 272 с.

8. Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии. М.: Высшая школа, 1997, 387 с.

9. Егоров А. С., Ермакова В. К., Шевченко Р. В., Шлюкер К. Д. Химия. Пособие-репетитор для поступающих в ВУЗы/2-е., перераб. и доп. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2001, 768 с.

10. Васильева З.Г. , Грановская А.А., Макарычева Е.П., Таперова А.А., Фриденберг Е.Э. Лабораторный практикум по общей химии. - М.; Химия, 1969, 304с.

11. Романцева Л.М., Лещинская З.Л., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей химии. – М.; Высшая школа, 1980, 228с.

12. Коровин Н.В., Мингулина Э.И., Рыжова Н.Г. Лабораторные работы по химии. / Под ред. Коровина Н.В. М.: Высшая школа, 1998, 256 с.

13. Ефимов А.И., Белорукова Л.И., Васильева И.В., Чечев В.П. Свойства неорганических соединений. Справочник. / Под ред. Рабиновича В.А. Л.: Химия, 1983, 389 с.

14. Егоров А.С., Шацкая К.П. Химия. Пособие-репетитор для поступающих в ВУЗы – Ростов на Дону: Феникс, 2001, 768 с.

15. Лидин Р.А. Неорганическая химия в вопросах. М.: Химия, 1991, 256 с.

Содержание

Предисловие	3
Модуль 1. Строение вещества	4
Введение	4
1.1 Наука и научное знание	4
1.2 Химия. Место химии в системе естественных наук	5
1.3 Цели и задачи дисциплины	6
1.4 Структура и методология изучения курса химии	7
1.5 Возникновение и развитие химии	8
1.6 Значение химии в изучении природы и развитии техники	11
1.7 Вопросы для самоконтроля	12
2 Основные понятия и законы химии	13
2.1 Основные понятия химии	13
2.2 Основные стехиометрические законы химии	16
2.3 Химические реакции	19
2.4 Вопросы для самоконтроля	23
3 Строение атома	25
3.1 Открытие субатомных частиц. Первые модели строения атома	25
3.2 Теория строения атома по Н.Бору	26
3.3 Представления о корпускулярно-волновом дуализме электрона	29
3.4 Уравнение Э.Шредингера. Квантовые числа	30
3.5 Принципы заполнения атомных орбиталей	32
3.6 Современные представления о строении атома. Кварковая модель строения атома	33
3.7 Вопросы для самоконтроля	36
4. Периодическая таблица Д.И. Менделеева. Электронная структура атомов	37
4.1 Периодический закон Д.И. Менделеева	37
4.2 Структура периодической системы и ее связь с электронной структурой атомов	38
4.3 Основные понятия, необходимые для изучения реакционной способности и химической связи	39
4.4 Основные закономерности изменения свойств элементов и их соединений в периодической таблице Д.И. Менделеева	40
4.5 Вопросы для самоконтроля	41
5 Химическая связь	43
5.1 Понятие химической связи. Основные виды химической связи	43
5.2 Метод валентных связей	46
5.3 Метод молекулярных орбиталей	51
5.4 Вопросы для самоконтроля	55
6 Взаимодействие между молекулами. Комплексные соединения	56
6.1 Вандерваальсовы силы	56
6.2 Водородная связь	58
6.3 Комплексные соединения	60
6.4 Вопросы для самоконтроля	65
7 Агрегатные состояния вещества	66
7.1 Химические системы	66
7.2 Газообразное состояние вещества	68
7.3 Плазма	69
7.4 Жидкое состояние вещества	69
7.5 Твёрдые вещества	71
7.6 Зонная теория кристаллов	73
7.7 Вопросы для самоконтроля	74
Заключение по модулю 1. Строение вещества	75
Модуль 2 Химическая термодинамика. Растворы	77
8 Химическая термодинамика	77
8.1 Основные определения	77
8.2 Энергетика химических процессов. Первый закон термодинамики	78
8.3 Термохимические расчеты	80
8.4 Энтропия. Второй закон термодинамики	83
8.5 Третий закон термодинамики	84
8.6 Критерии самопроизвольного протекания химического процесса. Энергия Гиббса	85
8.7 Вопросы для самоконтроля	88
9 Химическое равновесие	90
9.1 Химическое равновесие	90
9.2 Способы смещения равновесия	93
9.3 Химическое равновесие в гетерогенных системах	93
9.4 Фазовое равновесие	94
9.5 Адсорбционное равновесие	96
9.6 Вопросы для самоконтроля	98
10 Растворы	99
10.1 Классификация растворов	99
10.2 Общие свойства растворов	100
10.3 Химическое равновесие в растворах	102
10.4 Термодинамика процессов растворения	104
10.5 Теория кислот и оснований	104
10.6 Слабые электролиты	106
10.7 Растворы сильных электролитов	107
10.8 Неэлектролиты	110
10.9 Вопросы для самоконтроля	111
11 Особенности реакций в растворах электролитов	112
11.1 Произведение растворимости	112
11.2 Гидролиз солей	113
11.3 Ионный обмен	116
11.4 Буферные растворы	117
11.5 Вопросы для самоконтроля	118
12 Дисперсные системы	119
12.1 Общие понятия о дисперсных системах	119
12.2 Коллоидные растворы	119
12.3 Методы получения коллоидных растворов	120
12.4 Оптические свойства коллоидных растворов	121
12.5 Кинетические свойства коллоидных растворов	121
12.6 Электрические свойства коллоидных растворов	121
12.7 Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных сис­тем	122
12.8 Коллоидные растворы в природе и технике	124
12.9 Вопросы для самоконтроля	124
Заключение по модулю 2. Химическая термодинамика. Растворы	125
Модуль 3. Химическая кинетика. Окислительно-восстановительные процессы	127
13 Химическая кинетика	127
13.1 Скорость химической реакции	127
13.2 Влияние природы реагирующих веществ на скорость химических реакций	129
13.3 Зависимость скорости химической реакции от концентрации	129
13.4 Зависимость скорости реакции от температуры	132
13.5 Зависимость скорости гетерогенных химических реакций от поверхности соприкосновения реагирующих веществ	134
13.6 Влияние катализатора на скорость химических реакций	135
13.7 Механизмы химических реакций	137
13.8 Вопросы для самоконтроля	141
14 Окислительно-восстановительные процессы	142
14.1 Классификация химических реакций	142
14.2 Определение степени окисления элементов в соединениях	145
14.3 Окислительно-восстановительные свойства элементов	146
и их соединений
14.4 Подбор коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях	146
14.5 Зависимость реакций окисления-восстановления от среды	148
14.6 Направление протекания окислительно-восстановительных процессов	149
14.7 Гальванический элемент Даниеля-Якоби	151
14.8 Стандартный водородный электрод. Стандартные электродные потенциалы металлов и стандартные окислительно-восстановительные потенциалы	153
14.9 Уравнение Нернста	155
14.10 Электролиз	156
14.11 Вопросы для самоконтроля	159
15 Коррозия и защита металлов	161
15.1 Определение и классификация коррозионных процессов	161
15.2 Химическая коррозия	162
15.3 Электрохимическая коррозия	165
15.4 Защита металлов от коррозии	169
15.5 Вопросы для самоконтроля	173
Заключение по модулю 3. Химическая кинетика. Окислительно-восстановительные процессы	174
Модуль 4 Избранные вопросы химии	176
16 Металлы	176
16.1 Простые вещества и соединения	176
16.2 Физические и химические свойства металлов	177
16.3 Получение металлов	180
16.4 Металлические сплавы и композиты	183
16.5 Химия s-металлов	186
16.6 Химия некоторых p-металлов	188
16.7 Основные закономерности химии d-элементов	190
16.8 Вопросы для самоконтроля	193
17 Элементы органической химии. Полимеры	195
17.1 Особенности, теория химического строения и классификация органических соединений	195
17.2 Органические полимерные материалы	198
17.3 Вопросы для самоконтроля	203
18 Химическая идентификация и анализ вещества	204
18.1 Химическая идентификация вещества	204
18.2 Количественный анализ. Химические методы анализа	208
18.3 Инструментальные методы анализа	211
18.4 Вопросы для самоконтроля	215
Общее заключение	216
Литература	218
Содержание	219

221