Шпора. Экзамен по химии. 1. Основные понятия в химии вещество, молекула, атом. Строение атома. Химический элемент. Изотопы. Атомная единица массы. Число Авогадро. Моль
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
34.Галогены и их характеристика: главная подгруппа 7 группы включает F,CL,Br,Y,At.Строение внешнего эн. уровня-ns2np5(2 и 5 степени).У атомов всех элементов кроме F на внешнем уровне имеется свободный d-подуровень, на который в возбужд. состоянии переходят электроны с нижележащих подуровней. При этом число неспаренных электронов в соединениях может быть 1,3,5,7.При этом степень окисл. В соединениях +-1,+3,+5,+7.Молекулы простых в-в двухатомные. Все в-ва типичные неметаллы с выраженными окисл. Св-вами.С увеличением порядкового номера неметал. Св-ва убывают, что проявляется в закономерном изменении физ. Св-в:F2-трудно сжижающийся газ; CL2-легко сжижающийся газ; Br2-жидкость; Y2-твердо кристаллическое в-во. Химическая активность галогенов уменьш. В ряду F2>CL2>Br2>Y2 Более активнее галоген способен вытеснять менее активные из его галогеноводородных соедин. И солей. 2HBr+CL2=2HCL+Br2 2KY+Br2=2KBr+Y2 Все галогены-сильные окислители,F2 настолько сильный что способен разлагать воду с образ.фторида кислорода:H2O+2F2=OF2+2HF Р-ры CL2 и Br2 в H2O соотв.называются хлорной и бромной водой,в этих р-рах галогены диспропорционируют с образ. Смеси к-т CL2+H2O=HCL+HCLO Хлор: применяется для обеззараживания воды. Обеззараживающее действие хлора основано как на высокой окислит. способности самого хлора, так и за счет образования хлорноватистой к-ты(HCLO),которая распадается с образ. Атомарного кислорода-чрезвычайно сильного окислителя HCLO=HCL+O Взаимодействие CL2 и Br2 с р-рами щелочей зависит от температуры. В холодны р-рах образ. Смесь хлоридов и гипохлоритов Na 2NaOH+CL2=NaCL+NaCLO+H2O NaCLO применяется как отбеливающее средство, которое основано на образовании HCLO при гидролизе –сильнейшего окислителя NaCLO+H2O=HCLO+NaOH При пропускании хлора через суспензию извести(Ca(OH)2) образ. Хлорная известь, которая представляет собой смесь гипохлорита и хлорида Ca: 2Ca(ОН)2 + 2CL2=CaCL2+Ca(CLO)2 +2H2O(первые два соединения после = это хлорная известь) Хлорную известь применяют как отбеливающее и дезинфецирующее ср-во, которое при контакте с воздухом образует CuSO4*5H2O-медный купорос При отравлении хлором необходимо выпить р-р Na2S2O3 Na2S2O3+4CL2+5H2O=Na2SO3+8HCL+H2SO4 Активный хлор: это хлор который выделяется в свободном виде при взаимодействии данного в-ва с соляной кислотой. Выделение хлора происходит в рез. Ок.-вост. Реакции HCL с соединениями в которых хлор имеет положительные степени ок. Массовая доля активного хлора в веществе =массе молекулярного хлора который выделяется из 100 г этого вещ. При взаимодействии с избытком соляной к-ты.На практике акт. хлор определяют как массу хлора которая способна выделить из р-ра HJ такое же количество йода что и 100 г анализируемого вещ. Например:из сравнении двух реакций: CL2+2HJ=J2+2HCL NaOCL+2HCL=J2+NaCL+H2O Видно что 1 моль йода выделяется под действием либо 70,9 г CL2 либо 74.5 г NaCLO поэтому содержание активного хлора в NaCLO равно(70,9/74.5)*100=95.2%(считается что в CL2 содержиться 100 % активного хлора) 38. Сорбция и её виды: абсорбция, адсорбция. Коэффициент абсорбции. Удельная адсорбция. Уравнение Ленгмюра, его линейная аппроксимация. Сорбция – процесс самопроизвольного поглощения твердым телом или жидкостью веществ из окружающей среды; гетерогенный процесс, протекающий на границе раздела фаз (ТВ – газ, ж – газ, ж – ж). Вещество, которое поглощает называется сорбентом, поглощаемое вещество – сорбатом. В большинстве случаев сорбция – обратный процесс: наряду с поглощением вещества протекает обратный процесс его десорбции сорбента в окружающую среду. Сорбент + сорбат ↔(сорбция, десорбция) сорбционный комплекс При сорбции вещества с течением времени устанавливается равновесие, которое соответствует равенству скорости сорбции и десорбции. Количественно достигаемое равновесие характеризуется константой сорбционного равновесия. Сорбция, которая сопровождается диффузией вещества вглубь сорбента называется абсорбцией, а сорбция, которая сопровождается концентрированием вещества на поверхности сорбента – адсорбцией. Абсорбция играет важную роль в обмене веществ, в частности в газообмене с окружающей седой. В качестве сорбента выступает жидкая фаза, в которой происходит растворение газов, либо между двумя несмешивающимися жидкостями происходит перераспределение вещества. Абсорбционное равновесие характеризуется константой распределения, где С1 и С2 соответствуют константе вещества в абсорбенте и в окружающей среде. К распр = С1/С2 Значение К распр зависит от природы контактирующих фаз и температуры. В целом выполняется правило: подобное растворяется в подобном, т е полярные вещества будут лучше растворяться в полярных растворителях, а неполярные – в неполярных (HCI; NH3 – очень хорошо растворяются в воде, неполярный кислород хорошо растворяется в перфтордекалине C10F22, J2в CCI4). Если К распр намного больше 1, то сорбируемое вещество преимущественно переходит в абсорбент; если намного меньше 1, то практически не сорбируется. Если извлекаемое вещество газ, то его абсорбция сопровождается резким уменьшением объема системы, что в соответствии с принципом Ле-Шателье означает: растворимость газов возрастает с увеличением порциального давления (закон Генри) С = КгР (х) Кг – константа Генри (константа абсорбционного равновесия); С – концентрация газа в жидкости (моль/л); Р – порциональное давление газа х. Увеличение растворимости газов с ростом давления объясняет кессонную болезнь водолазов, летчиков, которая наблюдается при переходе человека из области высокого давления в область низкого. Количественно абсорбция газов жидкости характеризуется коэффициентом абсорбции – объем газов, который при стандартных условиях может быть поглощен одним объемом жидкости. Если абсорбция сопровождается химическим взаимодействием с растворителем, то коэффициент абсорбции резко возрастает, азот – 0,024 – в 1 л воды растворяется 24 мл азота, кислород – 0,05, SO2 – 80, HCI – 500, NH3 – 1300. При хемосорбции резко изменятся химический состав абсорбента (при растворении SO2 и NO2 в воде увеличивается кислотность среды). SO2 + H2O ↔ H2SO3 ↔ 2H+ + SO32- 2NO2 + H2O ↔ HNO3 + HNO2 ↔ 2H+ + NO2- + NO3- При растворении аммиака повышается щелочность растворов NH3 + H2O ↔ NH4OH ↔ OH- + NH4+ В присутствии электролитов растворимость газов в жидкостях резко уменьшается (высаливание – закон Сеченова) Адсорбция: в отличие от абсорбции адсорбция связана с поглощением вещества на поверхности раздела контактирующих фаз. При адсорбции различают адсорбент – вещество, на поверхности которого протекает адсорбция и адсорбат – компонент, который концентрируется на поверхности адсорбента. Адсорбция бывает: Физическая – обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия и образования Н связей (Э = 4-40 кДж/моль). Благодаря незначительной энергии физическая адсорбция всегда обратима и сопровождается экзотермичностью. Химическая – не обратима, связана с химическим взаимодействием адсорбента и адсорбата (Эсв = 400 кДж/моль). На практике чаще всего используют для поглощения газов, паров, растворимых веществ – твердые адсорбенты (сажа, активированный уголь, аморфный SiO2, Al2O3 и т д). количественно адсорбция характеризуется удельной адсорбцией Г – равновесное количество поглощаемого вещества на единицу поверхности или массы твердого адсорбента Г = n/m [ммоль/Гадс][мэкв/Гадс][мг/Гадс] Адсорбция – чисто поверхностный процесс – молекулы сорбируемого вещества покрывают поверхность адсорбента мономолекулярным слоем. Сорбция протекает на активных центрах сорбента: выступах, впадинах, капиллярах, трещинах, ребрах, углах – для кристаллических сорбентов. Количество поглощаемого газа или пара в твердых сорбентах зависит от следующих факторов: природы и площади поверхности сорбента, природы поглощаемого газа или пара, концентрации или плотности газа (пара). Для кристаллической сорбции удельная поверхность составляет до 10м2. У пористых сорбентов удельная поверхность может достигать 103, 105 м2/г. Чем больше удельная поверхность, тем активнее сорбент. Сорбируемость газа или пара определяется его сродством к поверхности сорбента: полярные молекулы лучше сорбируются на полярных сорбентах (пары воды поглощаются силикогелем SiO2 ); неполярные вещества на неполярные сорбенты (масла активируемым углем). При физической адсорбции многокомпонентной газовой смеси лучше сорбируется тот газ, который легче сжимается (повышение температуры кипения). Т к физическая сорбция – экзотермический процесс, то с ростом температуры в соответствии с принципом Ле-Шателье эффективность адсорбции резко уменьшается. Зависимость удельной адсорбции от концентрации (давления) описывается изотермой Ленгвьюра Г = Г бесконеч * КС/ 1+КС, Г = альфа * с / 1 + ветта*с, где Г бесконеч – максимальная удельная адсорбция, К – константа сорбционного равновесия, С – равновесная концентрация, установившаяся в растворе. Со => С При низких концентрациях в растворе знаменателем можно пренебречь Кс<<1, тогда уравнение принимает вид Г = Г бесконеч КС, т е удельная адсорбция прямо пропорциональна равновесной концентрации. При очень больших С, КС>>1 тогда удельная адсорбция Г => Г бесконеч Таким образом изотерма Ленгвьюра имеет вид 1/Г = f (1/c) y = kx + b 39. Дисперсная система. Их классификация. Мицелла. Дисперсная система- гетерогенная система, состоящая из мелко раздробленных частиц(дисперсная фаза), равномерно распределенная в объеме другой однородной фазы () в дисперсионной среде). Дисперсные системы классифицируются по размерам частиц (микрогетерогенные- размер частиц 10-6 – 10 -4-суспензия, эмульсия ультрамикрогетерогенные - 10-9 – 10 -6 –коллоидные растворы молекулярнодисперсные - 10-10 – 10 -9 –растворы низкомолекулярных веществ агрегатному состоянию: газ, жидкость, твердое по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсной средой: лиофобные системы (золи, суспензии)- слабое взаим. лиофильные системы (коллоидные растворы)-сильное взаимодействие  Мицелла заряжена нейтрально. Двойной электрический слой (межфазный) (ДЭС) — слой ионов, образующийся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из раствора, диссоциации поверхностного соединения или ориентирования полярных молекул на границе фаз. Ионы, непосредственно связанные с поверхностью называются потенциалопределяющими. Заряд этого слоя компенсируется зарядом второго слоя ионов, называемых противоионами. Правила Панета – Фаянса - на поверхности твёрдого вещества преимущественно адсорбируются ионы, которые могут достраивать кристаллическую решётку твердой частицы. 40. Коагуляция коллоидных растворов. Механизм коагуляции: нейтрализационная и концентрационная коагуляция. Порог коагуляции, коагулирующее действие, правило Шульце-Гарди. Коагуляция в присутствии флокулянтов. Коллоидные растворы термодинамически неустойчивы и под действием внешних факторов или самопроизвольно способны разрушаться. Процесс называется коагуляцией – процесс слипания коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов. В результате коагуляции укрупненные частицы дисперсной системы легко сидементируют (осаждаются). Причиной коагуляции могут быть различные факторы: добавление растворов электролитов, концентрирование коллоидных растворов, воздействие электромагнитных полей, ультразвука, радиации. Явление коагуляции лежит в основе многих патологических процессов, протекающих в живых организмах. В живых системах наибольшее значение имеет коагуляция под действием растворов электролитов. Коагуляцию может вызвать любой электролит, но для каждого электролита существует своя минимальная концентрация, которая вызывает коагуляцию. Данная концентрация называется порогом коагуляции – это минимальное количество электролита, которое надо добавить к коллоидному раствору чтобы вызвать заметную коагуляцию – помутнение раствора, изменение окраски. Порог коагуляции можно рассчитать по формуле: Спк = СэлVэл/Vкр+Vэл Сэл – концентрация электролита, Vкр,Vэл – смешиваемые объемы растворов электролита и коллоидного раствора. Величину, обратную порогу коагуляции называют коагулирующим действием ί. ί = 1/Спк Коагулирующее действие электролитов на коллоидные растворы подчиняется правилу Шульце-Гарди: коагуляцию коллоидных растворов вызывают любые ионы, имеющие знак заряда противоположный заряду гранул. Коагулирующее действие ионов тем сильнее чем больше заряд иона-коагулянта. Коагулирующее действие иона-коагулянта прямо пропорционально его заряду в 6 степени (ί = f(z6)). Например коагуляция золя AgJ с потенциал определяющими ионами J- может быть вызвана положительно заряженными катионами при этом коагулирующее действие для катионов: ί (Na+) : ί (Ca2+) : ί (Al3+) = 1:64:729 Коагулирующее действие электролитов следует учитывать при введении растворов солей в живые системы (NaCI нельзя заменить MgSO4, т к его коагулирующее действие больше чем хлорида натрия) Механизм коагуляции: коагуляция может происходить 2 путями: 1)за счет понижения заряда поверхности ядра, т е за счёт понижения межфазового потенциала фи. 2)за счет понижения толщины ионных атмосфер мицелл при неизменном потенциале фи. В связи с этим выделяют 2 вида коагуляции: нейтрализационная и концентрационная. Нейтрализационная коагуляция наступает под действием электролита, который химически взаимодействует с потенциал определяющими ионами (например переводя их в осадок) и тем самым понижается поверхностный заряд ядра. Если к положительно заряженному золю AgJ добавить раствор K2S. То наступает коагуляция данной дисперсной системы вследствие образования малорастворимого Ag2S {mAgJ*nAg+*(n-x)NO3-}x+*xNO3 => (+K2S) Ag2S↓ + AgJ↓ + KNO3 Переводя потенциал определяющие ионы в осадок Ag2S гранула лишается своего заряда что приводит к агрегации коллоидных частиц. Концентрационная коагуляция наступает при введении электролита, который химически не взаимодействует с потенциал определяющими ионами и таким образом заряд гранул не изменяется, в этом случае коагулирующее действие проявляют те ионы, которые являются противоионами по отношению к заряду гранулы. Эти ионы снимают ионную сферу мицеллы коллоидной частицы, заставляя ей проникать в ионы атмосферы ядра. Таким образом, гранулы приобретают нейтральный заряд, что приводит к агрегации коллоидных частиц. {mAgJ*nAg+*(n-x)NO3-}x+*xNO3 + zNO3- => {mAgJ*n Ag+ * nNO3-}0 + zNO3- Коагуляция в присутствии флокулянтов. Коагуляция – агрегирование частиц дисперсной фазы в лиофобных золях или суспензиях под действием небольших количеств высокомолекулярных соединений. В качестве флокулянта наиболее часто применяют полиакриламин или его производные Гидрализованный полиакриламин в аммонийной форме. М может достигать 1-2*10-6 млн г/моль. Макромолекула флокулянта имеет огромное число отрицательно заряженных участков которые вступают в химические взаимодействия с положительно заряженными гранулами коллоидных частиц, сорбируют их, образуя тяжелые хлопья флокулянта коллоидных частиц, которые под силой тяжести осаждаются. Применяют в практике питьевого оснабжения. |