Лекции для сдачи экзамена по курсу Химия

Подождите немного. Документ загружается.

стороны), КДис на кажд след ступени-на неск порядков ниже предыдущей. Вычисление

pH р-ра: 1.Рассчитать С

ИОН

=[Н

]= К

ДИС

С или [ОН

]= К

ОСН

С 2. Найти pH.

28. К сильным электролитам относятся: кислоты HCl, HBr, HI, HNO

, H

, HClO

;

основания (щелочи) LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)

, Ba(OH)

, Sc(OH)

;

соли(почти все) Al

(SO

)

KMnO

, NaCl, Na

. Типы взаимодействия в р-х: 1.ММВ 2. И-

д 3.И-и.(Степень взаимод частиц в р-ре выше,чем больше плотность их зарядов и чем

меньше среднее расстояние между ними) Диссоц практич полностью. (→) Основные

характеристики: a – активная концентрация, I – ионная сила, f

– коэффициэнт активности.

Сильные электролиты: из-за ион-ионного взаимодействия для р-ра сильных электролитов

вводят понятие активной концентрации(а). а=f

C f

= а/C<1(обычно). f

– по таблицам в

зависимости от ионной силы р-ра. Принято считать, что при С

≤0,01 f

=1 – граница

полной гидратации. Ионная атмосфера. (Сумм заряд Ион Атм=заряду центральн иона и

против по знаку.Все ионы равноправны-кажды-центральный и является одновременно в

ион атм другого)Ионная сила р-ра(I) I=½∑С

, С

-концентрация, Z

-заряд. Вычисление

pH р-ра: 1.Рассчитать I 2.Определить f

. 3.Рассчитать

= f

4.Найти pH Растворы

сильных электролитов не подчиняются закону действующих масс. Конст равновесия:

=[a

(Am+)

(Bn-)

]/a

(AnBm)

29. Очищ вода-незначит эл проводимость, возраст с повыш Т. Из-за того,что молек

воды-распадаются на ионы частично-Н2О-слаб эл-т. Самоионизация(автопотолиз):

Н2О+Н2О↔Н3О

+ОН

. Или Н2О↔Н

+ОН

. К

=(а

+а

он

)/а

Н2О.

(*) При н.у. на ионы

распадается 1 из 10

молекул. Акт ионов заменяют их конц-ей. Общ конц-я воды-

нераспавш молек.Конц молек=Мааса 1л/массу моля.(1000/18)=55,5моль/л (*)-можно

записать: [Н

][ОН

]=К

55,5=К

-ион произ воды.При 295К К

=10^(-14),то

[Н

]=[ОН

]=√К

=10^(-7)моль/л Дис воды-эндотерм проц-зависит от Т. К

=а

+а

ОН

–для

расчетов с рас-ми эл-тов. К

не завис от активн ионов. Н-носит кисл св-в, ОН-осн св-ва, от

их конц-и зависит рН р-ра. Для хар-ки среды введен показатель-рН-водородн показ –

взятый с обр знаком десятичн лог активн ионов Н

в р-ре. рН= -lg а

Н+

, рОН=К

-рН.

Индикаторы: в-ва,меняющ окраску в опред области значений рН р-ра. М.б.- слаб огр кисл

и основания (HInd, IndOH) Лакмус: нейтр-фиолет, кисл-красн, щел-синий, ФФ: нейт,кисл-

бесц, щел-мал-красн. Метилоранж:нейтр-оранж. кисл-мал, щел-желт. Пикриновая к-та:

кисл-бесц, щел-желт. Фенол красн:кисл-желт, щел-красн. Ализариновый желт: кисл-желт,

щел-оранж.

30. Насыщ- р-р в равновесии с растворяемым в-вом. Ненасыщ-в-ва в р-ре меньше, чем

это определяется его растворимостью. Перенасыщ-в-ва больше, чем это определяется его

растворимостью. Из-за ограниченности растворимости в-в в воде в системах часто

встречается осадок и насыщ р-р электролита. Скорость процесса равновесия осадка будет

совпадать со скоростью обратн процесса кристаллизации. Для гетерог р-и проц-процесс

на пов-ти осадка. Константа равновесия- К

=ПР(AnBm)=a

(Am+)

(Bn-)

. Произв активн ионов

электролита, содерж в его насыщ рас-ре при данной температуре, есть величина

постоянная-Произв Рас-ти эл-та =ПР. Конст гетерог равн-величина произв раствор-

ти(ПР)- конст показывающая рас-ть малораств в-ва. В природе нет в-в абсолютно

растрорим. Условие образования осадка: (произвед конц-и ионов, образующ нераств в-во)

ПК>ПР(табличное).

31. Гидролиз – обменное взаимодействие соли с водой приводящее к образованию

слабого электролита и смещающее равновесие диссоциации воды, что сказывается на хар-

ре среды. Любую соль можно представить, как продукт взаимодействия к-ты и

основания. Слаб к-та(HCN, HNO2, H2S, H2CO3) (HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HCClO4)

Слаб осн (NH

OH, Mn(OH)

, Al(OH)

), Сильн осн (NaOH, Ba(OH)

, KOH). 1тип Слаб к-та+

сильн осн-гидролиз по аниону 1)KCN=KOH+HCN-сл к-та. 2) KCN=K

+CN

3) Гидролиз:

a)CN+ HOH=HCN (слаб к-та)+ OH

(pH>7) Сокр ион ур-е гидролиза отображает мех-м

процесса (слаб к-та-щел среда-вывод гидролиз по аниону) б)K

+CN

+H2O=HCN+OH

в) KCN+H2O=HCN+KOH –молек. Ур-е гидролиза. 2тип слаб осн+ сильн к-та –гидролиз

по катиону. 3тип Слаб к-та+слаб осн – гидр по кат и аниону одновременно 4тип сильн к-

та+сильн осн - не подверг гидролизу. Ступ гидролиз: Если гидролиз подвергается

многозарядн ион,то проц идет по ступеням.Число ступеней равно заряду иона.Посл

ступень практич не идет. При ступ гидр по аниону- образ кислые соли и среда становится

щелочной. Колич хар-ка гидролиза β=Cгидр ион/С –степ гидр, Конст гидр – К

=К

ДИС СЛАБ К-ТЫ.

+HOH=HАn(сл к-та)+OH

- Ур-е гидр по аниону в общ виде. К

=[НAn]

[OH

]/[An

][H2O] – const K

[H2O]=K

=[HAn][OH

]/[An

] [OH

]=K

] K=[HAn]K

/[An

]

] –перв конст дис. При гидр по аниону: К

=К

/К

ДИС СЛАБ К-ТЫ.

При расч Кг по 1й ступени

в ф-лу подставляется Кд по последн ступени. Степень гидр β=Cгидр ион/С Кг=Сβ

β=√(Кг/С)= √(К

)/(К

СЛ. К-ТЫ

*С) Зв-ть для конст гидролиза и степени гидролиза при

гидролизе по катиону и аниону, выводится аналогично. Влияет на гидролиз – Т,С.

32. ОВР – р-и в к-х имеет место изменение степеней окисления взаимодействующих

атомов Степень окисления – формальный заряд на атоме, вычисленный из

предположения, что молекула состоят из ионов. СО Н=+1,искл гидроксиды щелочных

металлов NaH

О=-2, искл Н2О

-1

ОF

Окислитель – если взял электрон и

восстановился. Типичные окислители О

, галогены, элементы в высших степенях

окисления. Восстановитель – если отдал электрон и сам окислился. Типичные

восстановители – металлы, водород, элементы в низших степенях окисления. СО min= №

группы-8 СО max=№ группы Типы ОВР: 1Межмолекулярные ОВР протекает в разных

молекулах. 2Al+3Cl=2AlCl

. 2.Внутримолекулярное ОВР – разные атомы внутри 1й

молекулы. 2KClO

=2KCl+3O

3 Диспропорционирования (самок-я/вос-я) – атомы одного

элемента Cl

+H2O=YCl+HClO. Если расположить в порядке возрастания СО азота, то

получим ряд: NH3 N2H4 N2 N2O NO N2O3(HNO2) NO2 HNO3 (влево-вос-е, вправо-

ок-е.) Элемент в низшей СО – только восстановитель, элемент в высшей СО – только

окислитель, элементы в промежуточных СО м.б либо окислителем, либо восстановителем,

в зависимости от партнера в р-и С сильным ок-м – восстановитель, с сильным вос-м –

окислитель. Мет с HNO3 – не выдел водород. Отметим, что иногда ок-ль расходуется не

только на ОВР, но и на Солеобразование. Тогда уравнивание идет с прав части Ур-я с

учетом расхода на солеобразование.

33. Эл хим проц – прямое и обр превращ хим энерг в электрич. Система состоит из 2х

эл-дов и ионного проводника между ними. Эл-ды замыкаются мет проводником. Ион пров

2го рода-рас-ры и расплавы эл-тов, тверд эл-ты. Эл-ды – пров, имеющие эл-ю

проводимость(пров 1-го рода), находящиеся в контакте с ион проводником., ТД и

Кинетика эл-хим проц -общ зак-ти- З-н Фарадея :1. Кол-во в-ва, испытавшего эл-хим

превращ на эл-де, прямо пропорц кол-ву прошедш эл-ва. 2. Массы прореаг на эл-дах в-в

при пост кол-ве эл-ва относятся друг к другу,как хим эквиваленты. На зак-х Фарад

основаны счетчики кол-ва эл-ва. Эл-е потенц – на границе мет-р-р –двойной эл слой –

разность потенциалов. Ионы переходят в р-р с пов-ти мет,и обратно.Если мет пласт в р-р

своей соли,то быстрее будет равновесие. Потенциал (в усл равновесия электр р-и)-

равновесный. Нельзя точно опред абсол знач пот. Для харектеристики эл проц – разность

потенциалов берут. Станд эл потенц – равновесн эл пот, возникающий на границе мет-р-

р пластинки, погруженной в р-р соли (своей-сил эл-ты) –активностью 1 при н.у.

измеренный к водор электроду, потенц к-го принят=0. Если расположить мет в порядке

возраст их электродн потенциалов – шкалу станд эл пот. Электроды – газовые с Pt-

проводник эл тока.(водородные эл-ды, кислородн,хлорные), металлич., амальгамные эл-

ды(мет в ртути)

34. Потенциал водор эл-да принят за 0.

35. Два эл-да в рас-х собств ионов .ГЭ- устр-во для получения электрич тока за счет

энергии хим р-и, соотв для создания ГЭ необх: 2 электрода в р-ре своих солей, внешняя

цепь и внутр цепь полупрониц перегородка или солевой мостик (U-трубка с солью.)

36. Два одинак эл-да, 2 одинак эл-та с разн конц-й. Zn|ZnSO4||ZNSO4|Zn C

Известно – работа точ заряда A=-nFE

=∆G

– соотв изоб-изотерм потенц. Е

= Е

-Е

. Е

= -

∆G*10

/nF. (Е

=1,1В, ∆G=-212,72)

37. Причиной замедл протекания электродного акта может быть возникновение фазовых

или адсорбционных пленок на пов-ти эл-да. Теория замедл разряда – кинетич зак-ти

переноса заряда ч/з границу раздела фаз. Для выбора оптимал услов проведения эл-хим

процесса необходимо узучать ЛИМИТИРУЮЩУЮ(сам медл р-ю) стадию- выявление ее

мех-ма позволяет подобрать ДЕПОЛЯРИЗАТОРЫ. Ур-е Нернста – выражение

отражающее завис-ть электродн потенц от внешн условий.

38. Гальванический первичный элемент - устройство для прямого преобразования

химической энергии реагентов в электрическую. Реагенты (окислитель и восстановитель)

входят непосредственно в состав гальванического элемента и расходуются в процессе

работы. Источник тока одноразового действия. Н-р, батарейки.В ГЭ – возле А(-) – полож

ионы, возле К(+) –отр ионы. Чем больше сила тока, тем меньше реальная разность

потенциалов. Поляриз- изменение величины потенц при прохождении тока.

∆Е(поляр)=Еi(Пот эл-да при прохожд тока)+Ер(равнов пот). Если известна причина

поляризации – перенапряжение.Концентрационная и электрохимическая. Гетерог эл-хим

проц(массопереноса):1.Подвод реаг к эл-ду(массоперенос в-ва) из объема к пов-ти эл-

дов(поглощ пов-тью.),2. Адсорбция в-ва на пов-ти эл-да. 3.Переход заряж частиц ч/з

границу раздела фаз мет/р-р эл-та,т.е. ионизация – эл-хим стадия. 4.Десорбция в-ва с пов-

ти. 5. Отвод продуктов от эл-да вглубь. Концентрац поляр вызвана 1,2,4,5 стадиями.

Электрохим поляриз опред 3 стадией –ОВР. Из-за поляриз может изменяться ход

процессов – начинал выделяться газ,но из-за поляризации резкой его выделение

приостанавливается. В присутствии кат поляриз – быстрее. На эл-хим поляриз влияет

плотность тока, природа частиц, материал и х-р пов-ти эл-дов, наличие посторонн ионов и

ПАВов, Т. При прохожд тока возник оба вида поляриз – соотнош между ними зависит от

вида эл-та и усл работы ГЭ.

39. Электролиз Электролиз – процесс на электродах под действием электрического

тока, подаваемого от внешнего источника, при этом происходит процесс преобразования

Эл. Энергии в химическую энергию продуктов р-и. Ячейка для электролиза –

электролизер. Состоит из двух электродов и электролита. Процесс при электролизе

противоположен процесс в ГЭ. При электролизе катод заряжен отрицательно, так как

присоединен к «-» источника тока, анод заряжен положительно, т.к. присоединен к «+»

источника тока. Характер процессов на электродах зависит: 1. От природы электролита

(расплав или раствор) 2. Природы анода(растворим/нерастворим) 3. Концентрации, Т,

плотности тока и рН. U=E

+Ir+ΔE

ПОЛЯРИЗАЦИИ

Энергия затрачиваемая на преодоление

омических потерь и поляризацию превращается в теплоту, что приводит к перерасходу

энергии при электролизе. Е(min)А(+)-ок-е, E(max)К(-)-вос-е. Типы электродов

Необратимые – изменение направления эл.тока влияет на процесс.Серебряная пластинка

в р-ре кислоты. Обратимые – изменение направления эл.тока не влияет на

процесс.Серебряная пластинка в р-ре нитрата серебра. В зависимости от свойств в-в и

свойств заряженных частиц обратимые электроды подразделяются: Электроды 1го рода а)

Металлическая пластинка в р-ре своей соли.б) Амальгамные электроды – металл в ртути.

(Элемент Вестана) в) Газовые электроды: водородный, кислородный. Электроды 2го рода

– металлическая пластинка. Покрытая слоем малорастворимого в-ва этого металла,

погруженная в насыщенный раствор соли,содержащей одноименный анион с осадком.

Имеют постоянный потенциал. ОВ-электрод Платиновая проволока, контактирующая

одновременно с окислительно-восстановительной парой. ИСЭ(ионно-селективные

электроды) – датчики, потенциалы к-х линейны, зависят от логарифма концентрации

определяемого иона. Поляризация электродов – это изменение потенциалов электродов

при прохождении тока по сравнению с равновесным значением. При прохождении тока

потенциал анода увеличивается, а потенциал катода уменьшается по сравнению с

равновесным. Поляризационная кривая – графическая зависимость потенциалов

электродов от плотности. Поляризация – концентрационная(вызвана изменением

концентрации реагентов в приэлектродной зоне при прохождении тока) и

электрохимическая ( вызвана замедленностью собственно электрохимической р-й, к-я

объясняется существенной перестройкой структуры реагирующих частиц в ходе р-и –

перенапряжение) ЭДС – максимальная разность потенциалов электродов, к-я может быть

получена при работе ГЭ. Электродный потенциал – разность потенциалов между

металлом и раствором, обусловленная возникновением двойного электрического слоя.

Стандартный электродный потенциал – при н.у и активности ионов металла 1 моль/л.

Равновесный электродный потенциал – при установлении равновесия электродной р-и.

ТОР(токообразующая р-я) – суммарная р-я протекающая в ГЭ, включающая процессы

окисления и восстановления. Анод – электрод, на к-м протекает процесс окисления. В

гальванических и коррозионных элементах имеет более отрицательный потенциал, чем

катод. При электролизе заряжен положительно, т.к. подключен к + источника. Катод -

электрод, на к-м протекает процесс восстановления. В гальванических и коррозионных

элементах имеет более положительный потенциал, чем анод. При электролизе заряжен

отрицательно, т.к. подключен к – источника.

40. З-н Фарадея :1. Кол-во в-ва, испытавшего эл-хим превращ на эл-де, прямо

пропорц кол-ву прошедш эл-ва. 2. Массы прореаг на эл-дах в-в при пост кол-ве эл-ва

относятся друг к другу,как хим эквиваленты. m=MIt/nF m=M

*Q/F V=V

*Q/F υ

(кол-ва

эл-ва)=υ

(в-ва на А)=υ

(в-ва на К) It/F=V/V

=m/M

=Qпр/Qобщ B

=Vг пр/Vг

теор*100 B

пр/v

теор n=m пр/m теор*100

41. Получение Cu, Zn,Cd, Ni, Co, Mg – гидрометаллургия. Рафинированием -Нераствор

аноды, на К – разряд ионов Ме из рас-ра. Анод=сам очищаемый метал:Cu, Au, Ag, Pb, Sn.

На А раств осн мет и примеси, потенц прим –положительнее осн мет. Прим выпадают из

А в виде шлама. Электр расплавов – чист в-ва. На К выдел мет с более полож потенц-

примеси ост в р-ре. Гальванопластика –получение рельефн изображ, гальваностегия,

электрополирование – оксидн пленка и налет – отпадает под действием тока, анодное

оксидирование – основано на пассивации металла анода – он покрывается окс пленкой.

42. Коррозия – процесс самопроизвольного разрушения металлов в результате

сложного физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Газовая коррозия

– возникает при контакте металлов с газами в отсутствия электропроводящих растворов. В

природе встречается редко. Часто используется в металлургических и химических

производствах. Для борьбы с этим видом коррозии – легирование металлов (сплавление с

Ni, Cr, Va, W), а также использование инертных газов при температурной обработке

металлов. Жидкостная химическая коррозия – в среде жидкостей-неэлектролитов

(расплавленная сера, бром, нефть, бензин, керосин) защищают от этого вида коррозии с

помощью нанесения защитных покрытий. Электрохимическая коррозия –

Атмосферная, морская, подземная, внешним и блуждающим током. При э-х коррозии на

поверхности металла возникают анодные и катодные зоны, а при наличии электролита

образуется микрогальванический элемент (МГЭ), продуцирующий электрический ток. На

аноде – окисление металла, на катоде – восстановление окислителей (О

, Н

). Окислители

при коррозии называют деполяризаторами. Благоприятствующие для коррозии условия –

неоднородность сплавов по составу, неоднородность электролита. Условие образования

МГЭ Е

(Ме

/Me

)<Е

ОКИСЛИТЕЛЕЙ

А(-) Me|Me

[Me]К(+) (→H+|H2) →O2|OH

(Pt-только

подкладка под газовый эл-д) Концентрационная поляризации при выделении Н

не

значительна, т.к. малы размеры протона, высока его подвижность, т.е. нет недостатка

реагентов в электродной зоне. Чтобы снизить скорость водородной деполяризации

необходимо: 1)уменьшение концентрации ионов Н

; 2)очистить металл от примесей

3)понизить температуру. Кислородная деполяризация – молекула О

больше по

размеру(100тыс раз), менее подвижны концентрационная поляризация более значительна.

Но природа катодных участков не влияет на поглощение кислорода. Чтобы снизить

скорость кислородной деполяризации: 1)уменьшение концентрации кислорода у

поверхность электрода 2)снизить P(O

) над раствором 3)изолировать металл от

окислителя Деполяризаторы ускоряют коррозию. Поляризация снижает скорость

коррозии. Введение деполяризации стимулирует катодный процесс и ускоряет

коррозионное разложение. Алгоритм решения задач: 1)Сравнить Е

контактирующих

металлов, определить анод, Е

<Е

, рассчитать Е

окислителей. 2) Сопоставить Е

окислителей и Е

сделать вывод о виде деполяризации (коррозии). 3)Схема МГЭ

4)Процессы на электродах. рН в Анодн зоне не меняется,в К зоне – кол-во Н+ ум-ся –

среда более щел-я,рН растет. Неоднородность сплавов и электролита – усил коррозию.

Деполяризация ускор корр

43. Эл-хим защ – основана на искусств тормож ан или кат проц. Катодн покрытие –

защ мет(изделие) менее акт мет покрывают. НЕ надежное – при повр покр – изд

разрушается. Епокр> Е защ Ме Анодн покр- покр изделия более акт мет.Надежное – при

поврежд покр – изд остается целым,пока покр полностью не исчезнет. Протект защита.

Легирование – сплавление мет с Ni, Cr, Va, W( в-фрам), использ инертн газов при

обработке мет. Поляризация снижает скорость коррозии. Покрытия – лакокрас-краски

эмали,каучуки,резина, ВМС – полимеры(высш мол соед). Силикатные

покрытия,Оксидирование. Пропитка маслом, Анодирование. Фосфатирование(получ

солей фосфатов на пов-ти изд – FePO4, ZnHPO4, Mg3(PO4)2)-обраб мет ортофосф к-й-

Хорошая АДГЕЗИЯ(сцепляемость)-хор грунт для лакокрас. покр. Измен св-в

коррозионной среды 1) обраб кор ср – кипячение, нагрев, добавл восстановит,

подщелачивание, Добавление ИНГИБИТОРОВ (уротропин), Ингиб адсорбир пов-ю мет и

образ защ пленку. Использ в сист с маломен или пост объемами.

44. Легирование – сплавление мет с Ni, Cr, V(ванадий), W( в-фрам).

45. Измен св-в коррозионной среды 1) обраб кор ср – кипячение, нагрев, добавл

восстановит, подщелачивание, Добавление ИНГИБИТОРОВ (уротропин), Ингиб

адсорбир пов-ю мет и образ защ пленку. Использ в сист с маломен или пост объемами.

46. Топл эл-ты – преобраз хим энерг ОВР горения топлива в эл энерг. В кач=-ве окисл

в-в можно применять обычн топливо- уголь,кокс, прир и иск горюч газы, в кач-ве ок-ля-

кислород(воздух). Ок-ль и вост-ль хранятся вне элем-та и подаются во время работы. Уд

энерг ТЭ выше, чем ГЭ. Жидкие и газообр -вост-ли(водор, гидразин, метанол,

углеводороды), ок-ли(Кислород и пероксид водорода. Для эффект работы ТЭ –

катализаторы на электрод, , для водор эл-да(платиновые мет), для кислородн(смеш

катализ из Co b Al или Fe, Mn, Ag), увеличение пов-ти эл-дов, повыш Т, повыш конц(давл)

реагентов. ТЭ в спутниках и косм кораблях используются. Водор-кисл- изгот с

применением мелкопористых угольн или никелевых эл-дов, погруж в щел р-р

электролита. (Ni) H2| KOH (30-40%)|O2 (Ni). A: 2H

+ 2OH

=2H

O+2e (*2) K:

O2+2H

O+4e=4OH

=2H

O -НИЗКОТЕМП – нельзя исп прир виды

топлива(нефтепрод) из-за высок поляризации. Сист сост из батареи ТЭ, устройств для

подвода топлива и ок-ля, вывода из элемента продукта- ЭЛ-ХИМ ГЕНЕР.

47. Аккумуляторы – устр-ва где эл эн – в хим и наоборот. Под возд внешн ист тока

эн-я вначале накапливается (аккумулируется - зарядка), а затем расходуется, т.е.

превращается в эл-ю. Проц зар(как электролизер) и разр(как ГЭ работает) повторяются

многокр. Кислотн Устр-во: Пластмасс бачок, в к-м располож ряды электродов в виде

свинц решеток, в к-е запрессован оксид свинца PbO. Заполнен эл-том с ω=30-40%,(если

выше – падает эл-пров-ть- оптимально 32-39%) т.е. Плотн=1,27-1,31. Сам сосуд – пластм

коробка – кислотоупорный мат – эбонит, полипропилен. СЕПАРАТОРЫ – разделители из

изолир материалов, помещаются между пластинами-фиксируют расст межд эл-дами и

удерживают активн массу. PbO+H2SO4=PbSO4+H2O. Далее формирование эл-дов,

многократно повт зарядки и разрядки – образуется разрыхленная акт масса, покрывающ

эл-ды в виде PbSO4 с большой сильноразвитой пов-тью. Зарядка: (-)K PbSO4+2e=Pb

(+)A: PbSO4-2e+2H

O= Pb

+ SO

+4H

Сумм Ур-е зарядки ак-ра: 2PbSO4+

2H2O= Pb

+Pb

+2H

Далее работает ГЭ: Эл-ды из Pb и PbО2 –выраб ток. Проц

при разр: (-)А Pb

-2e+ SO

= PbSO4 (+)К Pb

+2e+ 4H

+SO

= PbSO4+2H

O В рез-

те акт масса на «-» становится пористой массой свинца. Сум Ур-е разрядки:

+Pb

+2H

=2PbSO4 + 2H2O Напряж при заряде с течением времени достигает

значений дост для разлож воды на А-О2, на К – Н2. Пузырьки()закипание – признак

окончания заряда свинц акк-ра. Плюс Прост устройство, КПД 80%, Высок ЭДС,

Дешевый Минус Тяжелый, Невысок эн-я, Взрывоопасен при долг и неправ работе,

Склоен к саморазрядке. Щел АК-РЫ +(К) метагидроксид никеля, -(А) кадмий(или

железо) Эл-т – 20-23% р-р КОН. 2H2O+ 2NiOOH+Cd=2Ni(OH)2+Cd(OH)2 (вправо –

разряд, влево-заряд) (Fe-тогда все тоже, и коэф-ты.) Ni-Fe Щел ак-ры – дешевле, хуже

показатели на ед массы- питание электро-паровых погрузчиков, рудничных электровозов.

– приемники, магнитофоны, эл аппаратура.

48. ХИТы-хим ист тока. Устр: Медно-цинк стакан – Анод, Катод – смесь MgO2 с

графитом. Токоотвод из графита с метал колп. Эл-т – NH4Cl +крахмал или др загуститель

(паста). Zn|Zn

| NH4Cl +крахмал| MnO2, C A: Zn

-2e=Zn

K: MnO2+ e+NH4

MnOOH+ NH3 ТОР: Zn

+ 2 MnO

+ 2NH

= Zn

+2MnOOH+2NH

NH3 – внутр сфера

комплексн иона цинка. КЧ Zn =4(или 6) Если удвоить коэфф и дописать противоионы –

Связать ионы в молек, то - 2Zn+4MnO

+ 4 NH

Cl= [Zn(NH

)

]Cl

+ 4MnOOH+ ZnCl

МЦЭ

– Для питания радиоаппаратуры, связи и в кач-ве батареек для карм фонариков,

магнитофонов. Эл-ть – кол-во эл-ва, к-е отдает ист тока при разрядке. Зависит от

природы, массы, степ превращ реаг-в. Энерг – произвед емк на напряж. Уд эн-я – эн-я,

отнесенная к ед массы. Сохраняемость – срок хранения ГЭ при к-м хар-ки остаются в

заданных пределах. Ухудшение – из-за коррозии… Если эл-т взять КОН – уд эн возраст.

Если нужна высокая сохранность – использ Zn|Zn

|KOH|HgO, C Еще ГЭ в слух апп и

кардиостимулят, из сохр экологии – меньше исп Hg ищут замену.В часах – индий. Li –

больше всего исп, но при контакте с водой – саморазрядка

49. Хемотроны- электрохим преобраз- приборы и отдельн элем устройств, принцип

действ основан на зак-х электрохимии. Диоды, датчики, интеграторов, запоминающих

устройств и соотв – ф-и выпрямления, усиления и генерирования электр сигналов,

измерения неэлектр величин. Там процессы преобраз электр эн-и в хим, а также мех эн-и

в электрич. Заряды переносятся ионами. По з-ну Фарадея, кол-во вещ-ва на эл-де

пропорционально кол-ву эл-ва. Измеряя кол-во в-ва можно определить кол-во эл-ва –

интегрировать эл сигналы. Эл-хим р-я дол.быть – обратимой(р-и на А и К обратны),

единственной – иначе интегр тока – затруднено, эл-ты и эл-ды – устойчивы во времени,

р-и на эл-дах проходят с высок скоростями. Р-и с потенц между водор и кислородн

потенц. ИНТЕРГРАТОР При пропускании тока – в А пр-ве повыш конц-я I, в К пр-ве –

конц-я KI. По изменению С определяют кол-во Q. С определяют Фотоколориметрически

(по поглощ света окрашен рас-ми) Измерением ЭДС и далее по Ур-ю Нернста расчет

конц-й. Сист можно регенерировать пропустив ток в обр направлении. Кулонметры (э-х

ячейки) для опред кол-ва прошедш эл-ва. Счетчики времени (интеграторы), управляемые

сопротивления (ячейки с анодным раств Cu ), ячейка памяти (мемистр), диоды,датчики

давления и скорости,вибрации, модуляторы света. Плюс простота, выс чувствит, малое

потребл эн-и, мал цена,размеры. Мин Нельзя работать на токах высок частоты, при

напряж выше 1В, инерционны.

50. (Со-когда неск видов мономеров)Полимеризация- р-я многократн присоед молек

моном за счет разрыва двойн/тройн связей или размыкания цикла мономеров без выдел

поб прод. Поликонденсация – р-я образ полимера за счет взаимод функц групп

мономеров, к-я сопровожд выделением побочн соед (H2O, NH3, HCl..) ВМС – гибкие,

диэлектр, нелетучи, анизотропия, Высокая энергия межмолек взаимодействия, высокая

прочность, хим стойкость к агр средам, низк теплопров, термостойкость, Полупров св-ва.

51. Капрон – полиамидная смола. Полиэтилен

– термопласт, получаемый методом

радикальной полимеризации при температуре до 320

С и давлении 120 – 320 МПа

(полиэтилен высокого давления) или при давлении до 5 МПа с использованием

комплексных катализаторов (полиэтилен низкого давления). Полиэтилен низкого

давления имеет более высокие прочность, плотность, эластичность и температуру

размягчения. Полиэтилен химически стоек во многих средах, но под действием

окислителей стареет. Хороший диэлектрик, может эксплуатироваться в пределах

температур от – 20 до + 100

С. Облучение может повысить теплостойкость полимера.

Изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры,

изоляционные плёнки и оболочки кабелей, плёнки. Упаковочный материал. Заменители

стеклотары. Полипропилен - кристаллический термопласт, получаемый методом

стереоспецефической полимеризации. Обладает высокой термостойкостью (до 120 – 140

С ), чем полиэтилен. Имеет высокую мехническую прочность, стойкость к многократным

изгибам и истиранию, эластичен. Применяется для изготовления труб, плёнок,

аккумуляторных баков и др. Полистирол – термопласт, получаемый радикальной

полимеризацией стирола. Полимер стоек к действию окислителей, но не устойчив к

воздействию сильных кислот, он растворяется в ароматических растворителях, высокая

механическая прочность и диэлектрические свойства. Высококачественный

электроизоляционный, конструкционный и декоративно-отделочный материал в

приборостроении, электротехнике, радиотехнике, бытовой технике. Гибкий эластичный –

оболочки кабеля. На его основе выпускают пенопласты. Поливинилхлорид - термопласт,

изготавливаемый полимеризацией винилхлорида, стоек к воздействию кислот, щелочей и

окислителей. Растворим в циклогексаноне, тетрагидрофуране, ограничено в бензоле и

ацетоне. Трудногорюч, механически прочен. Диэлектрические свойства хуже чем у

полиэтилена. Изоляционный материал. Который можно соединять сваркой.

(грампластинки, плащи, трубы…) Политетрафторэтилен (фторопласт) - термопласт,

получаемый методом радикальной полимеризации тетрафторэтилена. Обладает

исключительной химической стойкостью к кислотам, щелочам и окислителям.

Диэлектрик. Диапазон эксплуатации (от - 270 до + 260

С). При 400

С разлагается с

выделением фтора, не смачивается водой. Используется для нанесения антифрикционных,

гидрофобных и защитных покрытий, покрытий сковородок. Фенопласты – пластмассы на

основе фенолоформальдегидных смол. Наполнителями для них служат бумага или картон

(гетинакс), ткань (текстолит), древесина, кварцевая и слюдяная мука и др. Стойки к

воздействию воды, кислот, солей и оснований, органических растворителей,

трудногорючи, атмосферостойки, диэлектрики. (Используются - печатные платы, корпуса

электро и радиотехнических изделий, фольгированных диэлектриков…) Волокна: 1.

ацетатное – горит быстро, образуя нехрупкий спёкшийся шарик тёмно-бурого цвета. 2.

капрон – плавится, образуя твёрдый блестящий шарик тёмного цвета, распространяя

неприятный запах Синтетические каучуки : Натуральный каучук – цис-полиизопрен,

т.е. полимер, элементарные звенья которого соответствуют изопрену (2-метилбутадиену –

1,3) и находятся в цисконфигурации. Каучук в котором все элементарные звенья

находятся или в цис- или в трансконфигурации, называется стереорегулярным. При

нагревании каучука с серой (до 8%) образуется резина, происходит сшивание полимерных

цепей за счет сульфидных мостиков, а это приводит к увеличению прочности,

устойчивости к истиранию, к действию органических растворителей и др-х веществ.

Сейчас есть несколько видов синтетического каучука в них в качестве мономеров

используют изопрен, бутадиен, хлоропрен, стирол и т.д. Есть резины на основе

сополимеров алкадиенов с сопряжёнными двойными связями и производных алкенов.

Свойства: морозоустойчивость, прочность и эластичность, масло-бензостойкость,

пониженная газопроницаемость, устойчивость к действию ультрафиолета, окислителей.

52. Химическая идентификация (обнаружение) – это установление вида и

состояния фаз, молекул, атомов, ионов и других составных частей вещества на основе

сопоставления экспериментальных и соответствующих справочных данных для

известных веществ. Идентификация является целью качественного анализа. При

идентификации обычно определяется комплекс свойств веществ: цвет, фазовое

состояние, плотность, вязкость, температуры плавления, кипения и фазового перехода,

растворимость, электродный потенциал, энергия ионизации и др. Для облегчения

идентификации созданы банки химических и физико-химических данных. При анализе

многокомпонентных веществ всё более используются универсальные приборы

(спектрометры, спектрофотомеры, хроматографы, полярографы и др.), снабжённые

ПЭВМ, в памяти которых имеется справочная химико-аналитическая информация. На их

базе создаётся автоматизированная система анализа и обработки информации. В

зависимости от вида анализируемых частиц различают элементарный, молекулярный,

изотопный и фазовый. В основном рассмотрим элементарный и молекулярный анализы. В

зависимости от массы сухого вещества или объёма раствора анализируемого вещества

различают макрометод (0,5 – 10 г или 10 – 100 мл.) и ультрамикрометод (ниже 1 мг или

0,1 мл) идентификации. Качественный анализ характеризуется пределом обнаружения

(обнаруженный минимумом) сухого вещества, т.е. минимальным количеством надёжно

идентифицируемого вещества, и предельной концентрацией раствора С

х, min

. Имеются

некоторые реакции, которые позволяют обнаружить то или иное вещество или ион и

присутствии других веществ или других ионов. Такие реакции называют специфическими.

Примером таких реакций могут быть обнаружение ионов NH

действием щёлочи или

нагреванием. Однако в большинстве случаев реакции обнаружения вещества не

являются специфическими, поэтому мешающие идентификации вещества переводят в

осадок, слабодиссоциирующее или комплексное соединение. Анализ неизвестного

вещества проводят в определённой последовательности, при которой то или иное

вещество идентифицируют после обнаружения и удаления мешающих анализу других

веществ, т.е. применяют не только реакции обнаружения веществ, но и реакции отделения

их друг от друга. Свойства вещества зависят от его чистоты. Качественный анализ -

Позволяет обнаружить в анализируемом образце те или иные элементы, ионы,

молекулы, или доказать их отсутствие. Методы качественного анализа: Физические;

Химические; Физико-химические.

52. Химическая идентификация веществ. Аналитический сигнал.

Качественный анализ.

Химическая идентификация (обнаружение) – это установление вида и состояния

фаз, молекул, атомов, ионов и других составных частей вещества на основе

сопоставления экспериментальных и соответствующих справочных данных для

известных веществ.

Идентификация является целью качественного анализа.

При идентификации обычно определяется комплекс свойств веществ: цвет,

фазовое состояние, плотность, вязкость, температуры плавления, кипения и фазового

перехода, растворимость, электродный потенциал, энергия ионизации и др.

Для облегчения идентификации созданы банки химических и физико-химических

данных.

При анализе многокомпонентных веществ всё более используются универсальные

приборы (спектрометры, спектрофотомеры, хроматографы, полярографы и др.),

снабжённые ПЭВМ, в памяти которых имеется справочная химико-аналитическая

информация. На их базе создаётся автоматизированная система анализа и обработки

информации.

В зависимости от вида анализируемых частиц различают элементарный,

молекулярный, изотопный и фазовый.

В основном рассмотрим элементарный и молекулярный анализы.

В зависимости от массы сухого вещества или объёма раствора анализируемого

вещества различают макрометод (0,5 – 10 г или 10 – 100 мл.) и ультрамикрометод (ниже 1

мг или 0,1 мл) идентификации.

Качественный анализ характеризуется пределом обнаружения (обнаруженный

минимумом) сухого вещества, т.е. минимальным количеством надёжно

идентифицируемого вещества, и предельной концентрацией раствора С

х, min

. Эти две

величины связаны друг с другом соотношением:

х, min















10)(

)(

ìëîðàÎáúåìðàñòâ

ìêãðóæåíèÿÏðåäåëîáíà

В качественном анализе применяются только такие реакции, пределы обнаружения

которых не превышают 50 мкг.

Имеются некоторые реакции, которые позволяют обнаружить то или иное

вещество или ион и присутствии других веществ или других ионов. Такие реакции

называют специфическими. Примером таких реакций могут быть обнаружение ионов

действием щёлочи или нагреванием

CL + NaOH = NH



+ H

O + NaCL

Реакция йода с крахмалом с тёмно-синим окрашиванием, обнаружение NO

помощью реакции со смесью сульфаниловой кислоты H

 

2463

NHHCSO



нафтиламина C

, в результате которой появляется красное окрашивание.

Однако в большинстве случаев реакции обнаружения вещества не являются

специфическими, поэтому мешающие идентификации вещества переводят в осадок,

слабодиссоциирующее или комплексное соединение. Анализ неизвестного вещества

проводят в определённой последовательности, при которой то или иное вещество

идентифицируют после обнаружения и удаления мешающих анализу других веществ, т.е.

применяют не только реакции обнаружения веществ, но и реакции отделения их друг от

друга. Свойства вещества зависят от его чистоты.

Качественный анализ - Позволяет обнаружить в анализируемом образце те или

иные элементы, ионы, молекулы, или доказать их отсутствие.

Методы качественного анализа:

 Физические;

 Химические;

 Физико-химические.

51. Свойства и области применения основных полимеров на примере

полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилхлорида, фторопласта,

фенопласта, дивинилового и изопренового каучуков, капронового и ацетатного

волокна.

В настоящее время широко применяется большое количество различных

полимеров.

Физические и химические свойства некоторых термопластов приведены в

таблицах:

Физические свойства некоторых полимеров

Свойство Полимер

полиэтилен

полипропи

лен

полистирол

поливинил

хлорид

полиметил

метакрилад

политетраф

торэтилен

Плотность г/см

0,91-0,97 0.90-0.92 1.04 – 1.05 1.35-1.43 1.19 2.15-2.24

Температура

стеклования,

102-137* 160-175* 82 -95 75-80 115 – 120 327*

Предел прочности при

растяжении МПа

7-45 24 - 40 40 – 50 40-60



78 14-29

Относительное

удлинение при разрыве

100-1200 200 – 800 --- --- --- 250-500

Удельное

электрическое

сопротивление Ом*см

- 10

Диэлектрическая

проницаемость

2,2 – 2,4 --- 2.5 – 2.6 3.5 - 4.5 2.8 - 3.5 1,9-2,2

Химические свойства некоторых полимеров

Свойство

полимеры

полиэтилен полистирол

поливинил

хлорид

полиметил

метакрилад

силиконы

фторопласт

Устойчивость к

действию:

а) растворов кислот Стоек

Стоек в

слабых

растворах

Стоек

Стоек в

минеральн

ых

кислотах

стойки Стоек