Химическое равновесие. Закон действующих масс. Принцип Ле-Шателье-Брауна. — КиберПедия 

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Химическое равновесие. Закон действующих масс. Принцип Ле-Шателье-Брауна.

2017-11-16 565
Химическое равновесие. Закон действующих масс. Принцип Ле-Шателье-Брауна. 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причем скорости в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой.

А + В ⇄ С + D

Закон действующих масс устанавливает соотношение между массами реагирующих веществ в химических реакциях при равновесии, а также зависимость скорости химической реакции от концентрации исходных веществ.

Принцип Ле Шателье — Брауна (1884 г.) — если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий (температура, давление, концентрация), то равновесие смещается таким образом, чтобы компенсировать изменение.

22. Способы выражения концентрации растворов. Факторы, влияющие на растворимость веществ.

Наиболее часто используют массовую долю растворённого вещества, молярную и нормальную концентрацию.

Массовая доля — отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Массовая доля измеряется в долях единицы.

где:

m1 — масса растворённого вещества, г (кг);

m — общая масса раствора, г (кг).

Молярная концентрация C(B) показывает, сколько моль растворённого вещества содержится в 1 литре раствора.

C (B) = n(B) / V = m(B) / (M(B) · V)

где М(B) - молярная масса растворенного вещества г/моль.

Молярная концентрация измеряется в моль/л и обозначается "M"

Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л.

где:

ν — количество растворённого вещества, моль;

V — общий объём раствора, л.

Нормальная концентрация — количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор содержащий 0,1 моль/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

где:

ν — количество растворённого вещества, моль;

V — общий объём раствора, л;

z — число эквивалентности.

Факторы, влияющие на растворимость вещ-в:

Растворимость газов в жидкости зависит от температуры и давления. Растворимость жидких и твёрдых веществ — практически только от температуры.

23.

Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или при плавлении.

Степень диссоциации — величина, характеризующая состояние равновесия в реакции диссоциации в гомогенных (однородных) системах.

Электролиты, жидкие или твёрдые вещества и системы, в которых присутствуют в сколько-нибудь заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение электрического тока.

Сильные Электролиты практически полностью диссоциированы на ионы в разбавленных растворах. К ним относятся многие неорганические соли и некоторые неорганические кислоты и основания в водных растворах

Молекулы слабых Электролитов в растворах лишь частично диссоциированы на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К слабым Электролиты относится большинство органических кислот и многие органические основания в водных и неводных растворах.

24.

Кисло́ты — сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов, и кислотных остатков.

Основания — вещества, молекулы которых состоят из ионов металлов или иона аммония и одной (или нескольких) гидроксогруппы (гидроксида) -OH. В водном растворе диссоциируют с образованием катионов и анионов ОН−. Название основания обычно состоит из двух слов: «гидроксид металла/аммония». Хорошо растворимые в воде основания называются щелочами.

Со́ли — вещества, состоящие из катионов металла (или катионов аммония; известны соли фосфония или гидрозония) и анионов кислотного остатка.

Согласно теории Аррениуса, кислоты — это вещества, при электролитической диссоциации в водном растворе образующие катионы водорода Н+ и анионы кислотного остатка. Основания — это вещества, в водном растворе подвергающиеся электролитической диссоциации с образованием катионов металла и гидроксид-анионов ОН−

Согласно теории Брёнстеда, кислота — это соединение, способное отдавать основанию катионы водорода Н+ (является донором протонов). Основания — это соединения, способные принимать у кислоты катионы водорода Н+ (является акцептором протонов). Таким образом, в этой теории одно и то же вещество в зависимости от взаимодействия может быть и кислотой, и основанием. Например, вода при взаимодействии с протоном H2O + H+ = H3О+ является основанием, а реагируя с аммиаком NH3 + H2O = NH4+ + OH− — является кислотой.

В теории Льюиса было ещё более расширено понятие кислоты и основания. Кислота — это молекула, имеющая вакантные электронные орбитали, вследствие чего она способна принимать электронные пары, например BF3, AlCl3. Основание — это молекула, способная быть донором электронных пар. Например, основания Льюиса — все анионы, аммиак и амины, вода, спирты, галогены.

ПРИМЕРЫ:

Кислоты - плавиковая кислота - может растворять даже стекло

Основания - каустическая сода и Аммиак

Классификация солей

Получение солей.

Получение основных солей:

1. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой

ZnCl2 + H2O = [Zn(OH)]Cl + HCl

2. Добавление (по каплям) небольших количеств щелочей к растворам средних солей металлов AlCl3 + 2NaOH = [Al(OH)2]Cl + 2NaCl

3. Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями

2MgCl2 + 2Na2CO3 + H2O = [Mg(OH)]2CO3 + CO2 + 4NaCl

Химические свойства кислот.

характеризуются их взаимодействием с кислотами, щелочами, металлами и солями.

32.

Водоро́д (H) — первый элемент периодической системы элементов. Широко распространён в природе.

Молекула водорода:

Двухатомная молекула с одинарной неполярной ковалентной связью, образованной единствеными s-электронами атомов водорода. Молекула, следовательно, неполярна.

Физич. Свойства

Водород может существовать в двух формах (модификациях) — в виде орто- и пара- водорода. В молекуле ортоводорода o-H2 (т. пл. −259,10 °C, т. кип. −252,56 °C) ядерные спины направлены одинаково (параллельны), а у параводорода p-H2 (т. пл. −259,32 °C, т. кип. −252,89 °C) — противоположно друг другу (антипараллельны). Равновесная смесь o-H2 и p-H2 при заданной температуре называется равновесный водород e-H2.

Химич. Свойства

-Молекулы водорода Н2 довольно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

-Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция:

и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:

-С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении:

-Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:

-Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода.

-С галогенами образует галогеноводороды:

реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,

реакция протекает со взрывом, только на свету.

-С сажей взаимодействует при сильном нагревании

Применение

Химическая промышленность

Пищевая промышленность

Авиационная промышленность

Топливо

33.

Вода́ (оксид водорода) — прозрачная жидкость, не имеющая цвета (в малом объёме), запаха и вкуса.В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром.

Строение

Химическое строение воды достаточно простое: молекула состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, ее химическую формулу обычно записывают так: H2O.

Свойства

Физические свойства

При таянии льда его плотность увеличивается. Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.

При нагревании вода сжимается. Соответственно, при остывании - плотность падает. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.

Высокая температура и удельная теплота плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг [1]), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.

Высокая теплоёмкость жидкой воды.

Высокая вязкость.

Высокое поверхностное натяжение.

Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

Химические свойства

С формальной точки зрения вода имеет несколько различных корректных химических названий:

Оксид водорода

Гидроксид водорода

Монооксид дигидрогена

Гидроксильная кислота

англ. hydroxic acid

Оксидан (англ. oxidane)

Дигидромонооксид

34.

Галоге́ны — химические элементы главной подгруппы VII группы таблицы Менделеева.

Строение внешнего уровня атомов галогенов одинаково. Этим объясняется общность их свойств

Реакционная способность и соединения. Все галогены реагируют с металлами непосредственно, образуя соли, ионный характер которых зависит и от галогена, и от металла. Так, фториды металлов, особенно металлов подгрупп IA и IIA, являются ионными соединениями.

35.

Щелочные и щелочноземельные металлы

химические элементы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Относятся ко 2-й группе элементов по новой классификации ИЮПАК. Названы так потому, что их оксиды — «земли» (по терминологии алхимиков) — сообщают воде щелочную реакцию. Соли щёлочноземельных металлов, кроме радия, широко распространены в природе в виде минералов.

Свойства

Физические

Все щелочноземельные металлы — серые, твёрдые при комнатной температуре вещества. В отличие от щелочных металлов, они существенно более твёрдые, и ножом преимущественно не режутся (исключение — стронций)

Химические

Щелочноземельные металлы имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns², и являются s-элементами, наряду с щелочными металлами.

Химическая активность щелочноземельных металлов растёт с ростом порядкового номера.

38. Дисперсные системы. Свойства и применение коллоидных растворов

Дисперсная система - гетерогенная система, состоящая из двух или большего числа фаз, одна из которых раздроблена и распределена в другой в виде мельчайших частиц. Дисперсная система имеет два характерных признака: гетерогенность и дисперсность. Гетерогенность означает, что система состоит как минимум из двух фаз. Признак дисперсности состоит в том, что одна из фаз должна быть обязательно раздробленной. Вещество, находящееся в раздробленном состоянии, называется дисперсной фазой. Сплошная среда, в которой распределено раздробленное вещество, называется дисперсионной средой.

Фаза считается дисперсной, если вещество раздроблено хотя бы в одном направлении. Если вещество раздроблено только по высоте, образуется пленка (ткани, пластины). Если вещество раздроблено и по высоте, и по ширине, то образуются волокна, нити, капилляры. Если вещество раздроблено по всем трем направлениям, дисперсная система состоит из дискретных частиц.

Раздробленность приводит к резкому увеличению поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой. В связи с этим определяющими являются свойства поверхности, а не частиц в целом. Характерными являются процессы, протекающие на поверхности, а не внутри фазы.

1. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем

В 1914 г. немецкий физико-химик Вольфганг Оствальд обратил внимание широкой научной общественности на мир, как он назвал его, «обойденных величин», т.е. таких дисперсных систем, частицы которых больше размеров молекул, но невидимы в микроскоп. Для подобных систем характерны особые молекулярно-кинетические свойства.

Молекулярно-кинетические свойства обусловлены непрерывным хаотическим движением молекул и атомов. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов проявляются в броуновском движении, диффузии и осмосе.

3.1. Броуновское движение

Броуновское движение - самопроизвольное беспорядочное движение частиц микроскопических и коллоидных размеров дисперсной фазы в жидкости или газах, за счет воздействия молекул дисперсионной среды.

Броуновское движение обусловлено столкновениями молекул среды, находящимися в непрерывном тепловом движении, с взвешенными в ней частицами микроскопических или коллоидных размеров. В результате этих столкновений частица дисперсной фазы испытывает огромное число ударов со всех сторон. Результат этих ударов зависит от размеров частиц.

Если частицы имеют сравнительно большие размеры, то число одновременных ударов так велико, что в соответствии с законами статистики, результирующий импульс равен нулю. Кроме того, частицы большой массы обладают значительной инерционностью и мало чувствительны к ударам молекул.

Если частица сравнительно мала, то число получаемых ею одновременных ударов со стороны молекул среды значительно меньше, поэтому вероятность неравномерного распределения импульсов, получаемых с разных сторон, увеличивается. Это обусловлено как разным количеством ударов, так и различной энергией молекул среды, сталкивающихся с частицей. В результате частицы приобретают поступательное, вращательное или колебательное движение. При диаметре частицы превышающим»5 мкм броуновское движение прекращается.

Количественной характеристикой броуновского движения принято считать средний сдвиг частицы за определенный промежуток времени, т.е. отрезок прямой, соединяющий начальную точку (в момент времени t = 0) c положением частицы в момент времени t в плоскости горизонтальной проекции, наблюдаемой в микроскоп.

Средний сдвиг частицы определяется экспериментально путем наблюдения за перемещением частицы в микроскоп. Для того, чтобы не учитывать направление перемещения, используют среднеквадратичное смещение частицы (). Средний сдвиг частицы рассчитывают из уравнения (1):

(1),

где - отдельные проекции смещения частицы на ось х за одинаковые промежутки времени, n - число проекций, взятых для расчета.

Средний квадратичный сдвиг может быть не только определен экспериментально, но и вычислен на основании статистических законов:

(2)

где R - универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура, NA- число Авогадро, t – время наблюдения, h - вязкость среды, r – радиус частицы.

Тогда средний сдвиг может быть найден из уравнения:

(3)

Из уравнения (3) следует, что частицы перемещаются тем быстрее, чем выше температура, меньше размер частиц дисперсной фазы и вязкость дисперсионной среды.

3.2. Диффузия

Диффузия - это самопроизвольный процесс выравнивания концентрации ионов, молекул или коллоидных частиц под влиянием их теплового хаотического движения.

Процесс диффузии является необратимым, он протекает до полного выравнивания концентраций, т.к. хаотическое распределение частиц отвечает максимальной энтропии системы.

Количественной мерой диффузии является коэффициент диффузии (D) – количество вещества, диффундирующее за единицу времени через сечение единичной площади при градиенте концентрации равном единице.

В 1908 г. Эйнштейн вывел уравнение, связывающее коэффициент диффузии с абсолютной температурой:

(4)

Эйнштейн и Смолуховский, постулируя единство природы броуновского движения и теплового движения частиц, установили количественную связь между средним сдвигом частицы и коэффициентом диффузии D:

или (5),

Из уравнения (5) следует, что средний сдвиг частицы пропорционален не времени, а .

Экспериментальное определение коэффициента диффузии позволяет рассчитать размер частиц:

(6).

3.3. Осмотическое давление

Осмос характерен не только для истинных, но и для коллоидных растворов. Осмотическое давление p достаточно разбавленных коллоидных растворов может быть вычислено по уравнению:

(7)

где n - частичная концентрация (число частиц в единице объема).

Молекулярно-кинетические уравнения, справедливые для истинных растворов, применимы и к коллоидным растворам, с той лишь разницей, что масса 1 моля вещества заменяется массой одной частицы. При одной и той же массовой концентрации число частиц (частичная концентрация) в коллоидном растворе значительно меньше, чем в истинном. Поэтому осмотическое давление в коллоидных системах должно быть очень мало по сравнению с давлением в истинных растворах. Возможность применения к золям молекулярно-кинетических законов позволяет их рассматривать как системы, обладающие одновременно свойствами гетерогенно-дисперсных систем и истинных растворов.


Поделиться с друзьями:

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.01 с.