Шпаргалка к экзамену по химии МГТУ им. Баумана. Шпора к экзамену. 1Развитие представлений о строении атома. Модель атома Резерфорда. Теория Н. Бора. Уравнение волны Л. Де Бройля. Принцип неопределенности Гейзенберга
 Скачать 0.64 Mb.
|
|
Порядок связи:  - показатель прочности молекулы. Если ПС = 0, значит энергия связи в молекуле равна нулю. Магнитные свойства молекул: характер распределения е по МО может объяснить магн. св-ва частиц. Молекулы, суммарный спин которых = 0 проявляют диамагнитные свойства (во внешнем магнитном поле их собственные магнитные моменты ориентируются против магнитного поля), суммарный спин которых не равен 0 проявляют парамагнитные св-ва (наоборот). 8Кристаллы. Свойства кристаллических веществ. Элементарные ячейки кубической системы и их характеристики. Виды связи в кристаллах. Атомные, молекулярные, ионные, металлические кристаллы. Примеры. Для кристаллического состояния характерно строго определенное расположение частиц во всем объеме – дальний порядок. Это обуславливает анизотропию, или векторность свойств, кристаллов – различие физических свойств, таких как теплопроводность, сжимаемость, прочность на разрыв, коэффициент преломления света – в разных направлениях. Располагаясь в кристалле определенным образом, частицы образуют крист. решетку – трехмерное упорядоченное геометрическое распределение в пр-ве точек, называемых узлами. Элементарная ячейка – это мысленно выделенная часть кристаллической решетки, включающая все элементы симметрии данного кристалла, параллельная трансляция которой по всем направлениям дает тело кристалла. (n-число частиц, требуемое для построения куба, K –координационное число (число одинаковых частиц, расположенных на кратчайшем расстоянии от данной частицы (число ближайших соседей )Кубическая система: элементарный куб (тип NaCl), n=1, K=6, но т.к. в узлах элем. ячейки находятся ионы Na и Cl n=1/2NaCl, т.е. требуется половина молекулы для построения ячейки. Объемоцентрированный куб – тип CsCl. K=8, n=1/8*8+1=2. Так же нужно учесть, что в узлах находятся ионы Cs и Cl.В соответствии с природой составляющих частиц крист. решетки м.б. ионными, атомными(ковалентными или металлическими) и молекулярными. Ионные КР построены из катионов и анионов, между кот. действуют электростатические силы притяжения. Ионы м.б. простыми, как, например в кристалле NaCl, или сложными, как в кристалле (NH4)2SO4. В узлах атомно-ковалентной КР находятся атомы одинак. или разл. Э, осуществляющие направленные или ковалентные связи, кол-во которых определяется валентными возможностями атомов. В металлических КР атомы удерживаются металлической связью, которая определяет построение решетки по принципу плотной упаковки и такие хар-е св-ва металлов, как высокая тепло- и электропроводность. 9. Положение металлов в периодической таблице элементов. Типы кристаллических решеток. Общие физические и химические свойства металлов: взаимодействие с элементарными окислителями, водой, растворами кислот и щелочей. Условная диагональ бор-кремний-мышьяк-теллур-астат. Над ней расположены неметаллы, а под ней – металлы. Общие физические свойства металлов: Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы . Блеск, серый цвет и непрозрачность. Это связано с взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.Электропроводность. Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов.Теплопроводность обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло); самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом. Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий - литий); самый тяжелый –осмий Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть (т.пл. = -390C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t0пл. = 33900C). Металлы с t0пл. выше 10000C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими. Общие химические свойства металлов: 1) Взаимодействие с неметаллами: 2𝑀𝑒 + 0.5𝑛𝑂2 = 𝑀𝑒2𝑂𝑛 2) Взаимодействие с водой: 𝑀𝑒 + 𝑛𝐻2𝑂 = 𝑀𝑒(𝑂𝐻)𝑛 + 0.5𝑛𝐻2⬆ 3) а) Взаимодействие с кислотами-неокислителями (HCL): 𝑀𝑒 + 𝐻𝑥𝐴𝑛𝑦 = 𝑀𝑒𝑥𝐴𝑛𝑦 + 𝐻2⬆ б) Взаимодействие с кислотами-окислителями (𝐻2𝑆𝑂4 конц. ): 𝐶𝑢 + 𝐻2𝑆𝑂4конц. = 𝑆𝑂2⬆ + 𝐶𝑢𝑆𝑂4+2𝐻2𝑂 в) Кислоты-окислители пассивируют такие металлы как Al, Fe, Cr, Ti : 𝐴𝑙 + 𝐻2𝑆𝑂4конц ≠ (Пассивирование, пассивация металлов, - переход поверхности металла в пассивное состояние, при котором резко замедляется коррозия. Пассивирование вызывается поверхностным окислением металлов.) 4) Со щелочами взаимодействуют те металлы, гидроксиды которых проявляют амфотерные свойства (Al, Cr, Zn, Sn, Cu): 2𝐴𝑙 + 6𝐻2𝑂 + 2𝑁𝑎𝑂𝐻 = 2𝑁𝑎⌈𝐴𝑙(𝑂𝐻4 )⌉ + 3𝐻2⬆ 11Жесткость воды. Виды жесткости. Единицы измерения жесткости. Методы устранения жесткости воды.Жёсткость воды—совокупность химических и физическихсвойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»). Различают карбонатную (временную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2. Она отвечает той части содержащихся в воде катионов Ca2+ ,Mg2+ ,Fe2+, которая эквивалентна содержащимся в ней анионам HCO3— и CO32—. Некарбонатную (постоянную) жёсткость, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов, хлоридов, силикатов и нитратов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2), она отвечает той части содержащихся в воде катионов Ca2+,Mg2+ ,Fe2+, которая эквивалентна содержащимся в ней анионам Cl—, SO42—, NO3—и др. Общую жесткость (сумма временной и постоянной).Единицы измерения жёсткости:Концентрация в воде катионов кальция и магния. СИ: моль на кубический метр(моль/м³). На практике: градусы жёсткости и миллиграмм-эквиваленты на литр (мг-экв/л). 1 °Ж соответствует концентрации щелочноземельногоэлемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л).Методы устранения жесткости: а) Термическая обработка: нагревание воды до 70-80°С или кипячение. 𝐶𝑎(𝐻𝐶𝑂2)2 + нагр. = 𝐶𝑎𝐶𝑂3 ⬇ + 𝐶𝑂2⬆ + 𝐻2𝑂 б) Химическая обработка (реагентный способ): устранение как временной, так и постоянной жёсткости путём обработки воды специальными реагентами (Ca(OH)2, CaO, Na2CO3, различные фосфаты натрия), образующими с катионами жёсткости малорастворимые соединения H(карб/временная): 𝐶𝑎(𝐻𝐶𝑂2)2 + 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 = 2𝐶𝑎𝐶𝑂3 ⬇ + 2𝐻2𝑂 Ca(HCO3)2+CaO=2CaCO3 ↓+H2O H(некарб/пост.): 3𝑀𝑔𝑆𝑂4 + 2𝑁𝑎3𝑃𝑂4 = 𝑀𝑔3(𝑃𝑂4)⬇ + 𝐶𝑂2⬆ + 3𝑁𝑎2𝑆𝑂4 𝐶𝑎𝑆𝑂4 + 𝑁𝑎2𝐶𝑂3. = 𝐶𝑎𝐶𝑂3 ⬇ + 𝑁𝑎2𝑆𝑂4 в) Ионный обмен: данный способ позволяет не только уменьшить жёсткость воды, но и осуществить её глубокую отчистку (обессоливание). 17. Термодинамические функции состояния: энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Критерии самопроизвольного протекания процессов. Способы расчета изменения энергии Гиббса в ходе химической реакции.Термодинамическая функция состояния — некая функция, зависящая от нескольких независимых параметров, которые однозначно определяют состояние ТДС. Энергия Гиббса —этовеличина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на вопрос о возможности протекания химической реакции: ΔG = ΔH – TΔS.Энергия Гельмгольца - Разность между внутренней энергией и произведением ТД температуры на энтропию: А = U – TΔS.Критерии самопроизвольного протекания процессов: 1) В изобарно-изотермических условиях: а) при ΔG=0 система находится в состоянии термодинамического равновесия. б) при ΔG<0 процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении, т.е термодинамически возможен.в) при ΔG>0 процесс самопроизвольно протекает только обратный процесс, прямой процесс термодинамически невозможен 2) В изохорно-изотермических условиях: а) при ΔА =0 система находится в состоянии термодинамического равновесия .б) при ΔА<0 процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении, т.е термодинамически возможен. в) при ΔА>0 процесс самопроизвольно протекает только обратный процесс, прямой процесс невозможен. Из уравнения ΔG = ΔH – ТΔS следует, что протекание самопроизвольной химической реакции зависит от двух факторов: 1) ΔH – стремление системы обладать минимальным запасом внутренней энергии. 2) ТΔS – стремление системы принимать состояние с наиболее возможным беспорядком Способы расчета изменения энергии Гиббса 1)ΔrG2980= rH2980-T rS2980 (ΔG = ΔH – ТΔS) 2)  , где j – продукты реакции, i – исходные вещества. 3) G=-R*T*ln(Kp0). |