Квантово-механическая модель строения атома. Корпускулярно-волновые свойства электрона: уравнение Де Бройля, принцип неопределенности Гейзенберга (стр. 3 )

20.  Понятие об энергии активации. Гомогенные и гетерогенные катализаторы, каталитические системы, механизм действия катализаторов.

Энергия активации – избыточная энергия, которой должны обладать молекулы, для того, чтобы их столкновение могло привести к образованию нового вещества; это своеобразный энергетический барьер, который отделяет исходные вещества от продуктов реакции. Катализатор – вещество, которое увеличивает скорость реакции, но при этом не расходуется в результате протекания процесса. В большинстве случаев действие катализатора объясняется тем, что он снижает энергию активации реакции. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. В случае гомогенного катализа катализатор и реагирующие вещества образуют одну фазу (газ или раствор). В случае гетерогенного катализа катализатор находится в системе в виде самостоятельной отдельной фазы. Ингибитор – замедляет реакцию, в его присутствии энергия активации увеличивается.

21.  Обратимые и необратимые реакции. Химическое равновесие и его признаки. Константа химического равновесия.

Необратимыми химическими реакциями называют реакции, протекающие только в одном направлении до полного превращения исходных веществ. Обратимыми называют такие реакции, которые одновременно протекают в двух противоположных направлениях - прямом и обратном.

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. Для обратимых реакций наступает состояние химического равновесия, если изменение свободной энергии Гиббса равно нулю: ΔG = 0.

Химическое равновесие является динамическим. В состоянии химического равновесия скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Количественной характеристикой химического равновесия является константа химического равновесия (Кр). Константа равновесия - характерная величина для каждой обратимой химической реакции. Кр = k1/k2 = ([C]c∙[D]d)/([A]a∙[B]b), где [A], [B], [C],∙[D] – равновесные молярные концентрации веществ A, B, C и∙D, [моль/л] соответственно.

В выражение для константы равновесия входят равновесные молярные концентрации. Константа равновесия – отношение констант прямой (k1) и обратной (k2) реакций: k1/k2= Кр. Она зависит от температуры и природы реагирующих веществ, но не зависит от концентраций.

22.  Факторы, влияющие на химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье.

1) температура

При увеличении температуры химическое равновесие смещается в сторону эндотермической (поглощение) реакции, а при понижении в сторону экзотермической (выделение) реакции.

CaCO3=CaO+CO2 -Q t↑ →, t↓ ←

N2+3H2↔2NH3 +Q t↑ ←, t↓ →

2) давление

При увеличении давления химическое равновесие смещается в сторону меньшего объёма веществ, а при понижении в сторону большего объёма.

CaCO3=CaO+CO2 P↑ ←, P↓ →

1моль=1моль+1моль

3) концентрация исходных веществ и продуктов реакции

При увеличении концентрации одного из исходных веществ химическое равновесие смещается в сторону продуктов реакции, а при уменьшении концентрации продуктов реакции в сторону исходных веществ.

S2+2O2=2SO2 [S],[O]↑ →, [SO2]↑ ←

Катализаторы не влияют на смещение химического равновесия!

Равновесие смещается в соответствие с принципом Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий (температура, давление,концентрация), то равновесие смещается таким образом, чтобы компенсировать изменение.

23.  Классификация дисперсных систем. Понятие о растворах. Растворимость. Концентрации растворов.

Дисперсные системы – гетерогенные системы, состоящие из сплошной непрерывной фазы – дисперсионной среды, и находящихся в ней раздробленных частиц того или иного размера и формы – дисперсной фазы.

Количественной характеристикой дисперсности (раздробленности) вещества является степень дисперсности (Д): Д = 1/a, где a – размеры частиц.

Типы гетерогенных дисперсионных систем

(классификация по агрегатным состояниям)

Агрегатное состояние дисперсионной среды	Агрегатное состояние дисперсной фазы
газообразное	жидкое	твердое
Газообразное	-	Г-Ж (туман)	Г-Т (дымы, пыли)
Жидкое	Ж-Г (пены)	Ж1-Ж2 (эмульсии)	Ж-Т (суспензии)
Твердое	Т-Г (твердые пены)	Т-Ж	Т1-Т2

Раствор - это твердая, жидкая или газообразная гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов (составных частей), относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Всякий раствор состоит из растворенных веществ и растворителя, т. е. среды, в которой эти вещества равномерно распределены в виде молекул или ионов.

Растворимость — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов,ионов, молекул или частиц.

Концентрацию растворов можно выражать следующими способами:

1.  Процентная концентрация по массе (ω, %)

ω= (mр. в.·100%)/mр-ра.

2.  Молярность (См) - число моль (n) растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора: См = n/V.

3.  Моляльность (Сm) — концентрация раствора, выраженная числом молей растворенного вещества в 1000 г растворителя

Cm=ν/mр-ля

4.  Мольная доля (Ni) - отношение числа молей данного вещества (n1) к общему числу молей всех веществ (n1, n2), имеющихся в растворе: N1=n1/(n1+n2).

5.  Титр: T=m/v

24.  Физико-химические свойства растворов нелетучих веществ (давление насыщенного пара, температура замерзания, температура кипения, осмотическое давление).

Насыщенный пар — пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава. Давление насыщенного пара сильно зависит от температуры. При равенстве внешнего давления давлению насыщенного пара происходит кипение (жидкости).

Температура Замерзания - температура, при которой меняется ФАЗОВОЕ состояние вещества, и оно переходит из жидкого состояния в твердое. Температура замерзания большинства веществ повышается с повышением давления. Обратный процесс, когда вещество переходит из твердого состояния в жидкое, называется таянием (или плавлением). Температура таяния равна температуре замерзания. 

Температура кипения растворов, температура начала перехода жидкой фазы данного состава в пар. Температура кипения растворов, как правило, ниже температуры конденсации, при которой пар того же состава начинает конденсироваться в жидкую фазу.

Односторонняя диффузия растворителя в раствор через полупроницаемую перегородку называется осмосом. Объём раствора в результате осмоса увеличивается, при этом возникает давление на стенки сосуда, в котором находится раствор. Это давление называется осмотическим (Pосм,, кПа): Pосм = i·См·R·T, где См – молярная концентрация, R – универсальная газовая постоянная, T – температура, К

25.  Понятие об электролитах, степень диссоциации. Растворы сильных электролитов. Ионная сила растворов. Активность ионов.

Электролиты - вещества, обладающие ионной проводимостью; их называют проводниками второго рода – прохождение тока через них сопровождается переносом вещества. К электролитам относится большинство неорганических кислот, оснований и солей. В среде высокой диэлектрической проницаемости (спирты, вода и др.) они распадаются на ионы. Процесс распада молекул на ионы называется электролитической диссоциацией: NaCl Na+ + Cl-.

Количественной характеристикой процесса диссоциации является степень диссоциации (a), которая показывает отношение числа молекул, распавшихся на ионы (Nион), к общему числу растворенных молекул (Nобщ):

a= Nион / Nобщ.

Сильные электролиты, которые в 0,1 М растворе имеют a>30%. К ним относятся: почти все соли (кроме HgCl2, Pb(CH3COO)2 и некоторые другие); сильные минеральные кислоты (HNO3, HCl, H2SO4, HI, HBr, HСlO4); основания щелочных (NaOH, KOH) и щелочно-земельных металлов(Ca(OH)2, Ba(OH)2). Сильные электролиты практически нацело диссоциируют на ионы, и этот процесс можно изобразить следующим образом:

HCl H+ + Cl- ; Na2SO4 2Na+ + SO42-

Ионная сила раствора — мера интенсивности электрического поля, создаваемого ионами в растворе. Полусумма произведений из концентрации всех ионов в растворе на квадрат их заряда. Формула впервые была выведена Льюисом: