Основные газовые законы. Определение молекулярных масс газообразных веществ (стр. 11 )

-ингибиторы коррозии.

вещества, замедляющие процесс разрушения металла.

Пример.

-электрозащита.

защищаемый металл приводят в контакт с менее благородным металлом (цинк или магний).

Поток электронов направляется к защищаемому металлу.

Этот вид защиты используется для магистральных труб, корпусов кораблей и т. д.

54. Кристаллическое состояние вещества. Химическая связь в кристаллах.

Твердые вещества могут находиться в аморфном или кристаллическом состояниях.

Вещества в аморфном состоянии не имеют четкой структуры, их иногда называют «переохлажденными жидкостями с аномально высокой вязкостью».

Кристаллические структуры.

Наименьшая структурная единица – элементарная ячейка. В зависимости от решеток и углов между характеристическими осями различают 7 основных видов (кубическая, ромбоэдрическая и пр.).

Тип кристаллической системы определяется природой и размерами частиц, видом химических связей между ними, температурой и другими факторами.

Многие соединения могут существовать в двух и более кристаллических структурах. Это явление – полиморфизм.

Все кристаллы можно разделить по видам химической связи. Стоит отметить, что существуют кристаллы со смешанными связями.

1. Молекулярная связь.

В узлах кристаллических решеток находятся молекулы, между которыми дейтсвуют вандерваальсовы силы, имеющие невысокую энергию.

Для кристаллов с молекулярными связями характерны низкие температуры плавления и высокая сжимаемость.

2. Ковалентная связь.

В узлах кристаллов располагаются атомы, образующие прочные ковалентные связи.

Это обуславливает высокую энергию решетки.

Кристаллы с ковалентной связью - диэлектрики или полупроводники. Типичными примеры: алмаз и кремний.

3. Ионная связь.

Структурные единицы – положительно и отрицательно заряженные ионы, между которыми происходит электростатическое взаимодействие, характеризуемое высокой энергией.

Кристаллы с ионной связью при низких температурах являются диэлектриками. При температурах близких к температуре плавления они становятся проводниками электричества.

4. Металлическая связь.

Специфические свойства металлов (высокая проводимость, теплопроводность, ковкость, пластичность, металлический блеск) можно объяснить особым типом связи – металлическая.

Во всех узлах кристаллической решётки расположены положительные ионы металла. Между ними беспорядочно движутся валентные электроны, отщепившиеся от атомов при образовании ионов. Эти электроны удерживают вместе положительные ионы, в противном случае решётка распалась бы под действием сил отталкивания между ионами.

5. Смешанная связь.

Тот или иной вид связи встречается редко, обычно – наложение двух или более связей.

55. Составные части системы и компоненты. Правило фаз.

Составные части системы – химически индивидуальные вещества, составляющие данную систему и способные к самостоятельному существованию.

В равновесной системе имеются 3 составных части.

Константа равновесия:

Если известны парциальные давления двух участников реакции, система определена.

Независимые компоненты – индивидуальные вещества, наименьшее число которых необходимо и достаточно для образования всех фаз системы.

Число независимых компонентов – разница между числом составных частей и числом связывающих уравнений.

В данном примере: 3-1=2.

Степени свободы – независимые переменные, которые можно произвольно менять, не нарушая состояния системы (числа и характера фаз).

Правило фаз позволяет определить число фаз в системе при равновесии и изменение этого числа при изменении какого-либо параметра.

С – число степеней свободы, К – компоненты, Ф – фазы.

Если и выражение

Пример. Определить кол-во фаз в системе

С=К-Ф+2=4-Ф. Максимальное число фаз=минимум С.

57.Диаграмма состояния однокомпонентной системы на примере воды.

Диаграмма состояния системы - диаграмма, указывающая, в каких фазовых состояниях находится система в зависимости от условий: температура, давление и состав.

Примечание автора. Обязательна графическая иллюстрация.

В качестве системы возьмем воду. K=1 => состав как переменная отпадает, и фактически имеем Р-Т диаграмму.

С=К-Ф+2=3-Ф; максимальное число фаз, находящихся в равновесии, равно 3.

1 - поле СОВ-область существования твердой фазы – льда.

2 – СОА – жидкая фаза –вода.

3 – АОВ – водяной пар.

Линия ОА - сосуществование двух фаз (ж-г) (равновесие “испарение-конденсация”).

Линия ОВ – две фазы (т-г) (равновесие “сублимация-конденсация”).

Линия ОС – две фазы (т-ж) (равновесие “плавление-кристаллизация”)

Точка”О” отвечает равновесному сосуществованию 3 фаз.

Точка D: С=3-Ф=3-1=2, т. е.оставаясь на поле, можно менять 2 переменные-Р и Т.

В т.1: С=3-Ф=3-2=1, т. е. на линии можно произвольно менять только 1 переменную. Допустим, что Р из исходного состояния 1 повысилось до произвольной т. m,при этом весь пар сконденсируется, и чтобы сохранить при давлении m обе фазы, нужно повысить T, переведя систему в точку n.

В т.0: С=3-Ф=3-3=0, т. е. это точка нонвариантного равновесия, положение ее строго определено: Р=4,6 мм рт. ст., Т=+0,01º С.

56.Сущность термографического анализа. Кривые нагревания и охлаждения.

Термографический анализ – кривые нагревания или кривые охлаждения системы. Диаграммы плавкости (частный вид диагарамм состояния) строят исходя из кривых охлаждения, которые изображаются в координатах: температура(Оу), время(Ох). Рассмотрим кривые охлаждения двух систем. Система I в интервале t1-t2 не испытывает никаких фазовых превращений, температура меняется монотонно. Кривая II отвечают охлаждению воды от 150 o C (пар при атмосферном давлении) до 0 o C и ниже. При 100 o C наблюдается горизонтальный участок, отвечающий фазовому переходу – процессу конденсации пара, температура поддерживается неизменной, пока не исчезнет весь пар. Постоянство температуры обеспечивается за счёт выделения в процессе конденсации пара теплоты испарения воды. От 100 o C до 0 o C наблюдается монотонный ход кривой охлаждения – остывает жидкая вода. При 0 o C наблюдается второй горизонтальный участок, отвечающий фазовому переходу – процессу кристаллизации. Температура поддерживается постоянной за счет выделения теплоты плавления.

Рассмотрим кривые охлаждения чистого металла (I) и сплава с так называемой эвтектикой (II). На кривой охлаждения (I) чистого металла А наблюдается одна площадка bc, отвечающая процессу кристаллизации металла. При tпл в равновесии находятся жидкая и твердая фазы одинакового состава. Образование твердой фазы сопровождается выделением теплоты плавления.

Кривая II отвечает охлаждению сплава А-В. От “а” до “a’ “ температура меняется монотонно, остывает жидкая фаза. При достижении точки a’ из жидкой фазы начинают выпадать кристаллы А – одного из компонентов сплава, при этом жидкая фаза за счет этого начнет обогащаться компонентом В. Таким образом, в интервале a’-b в равновесии находятся жидкая и твердая фазы различного состава, площадки на кривой охлаждения не наблюдается. За счет выделения при кристаллизации А теплоты плавления этого компонента темп охлаждения сплава замедляется, и на кривой наблюдается перелом. Выпадение кристаллов А продолжается до тех пор, пока жидкая фаза не достигнет так называемого “эвтектического состава”. Основной особенностью эвтектического сплава является то, что он кристаллизуется подобно чистому компоненту – на кривой охлаждения наблюдается площадка. Из жидкой фазы одновременно выпадают кристаллы А и В и, таким образом при tЕ (отрезок bc) в равновесии находятся жидкая и твердая фазы одинакового состава. Отрезок cd отвечают охлаждению твердого сплава.

Остановки в падении температуры могут наблюдаться и на кривой охлаждения уже твердого металла, указываю на переходы металла из одной аллотропной формы в другую.

58.Основные принципы построения диаграммы плавкости бинарных систем.

Диаграмма состояния системы - диаграмма, указывающая, в каких фазовых состояниях находится система в зависимости от условий: температура, давление и состав.

Диаграммы плавкости – частный вид диаграмм состояния.

Курнаков сформулировал 2 принципа, устанавливающих связь геометрических образов диаграммы с химическим состоянием системы.

1. Принцип непрерывности.

При непрерывном изменении температуры, давления, концентрации свойства отдельных фаз системы меняются также непрерывно. Свойства системы в целом изменяются непрерывно лишь до тех пор, пока не изменится число или характер ее фаз. При появлении новых или исчезновении имеющихся фаз свойства системы в целом меняются скачком.

2. Принцип соответствия.

Каждой совокупности фаз, находящихся в равновесии в данной системе, отвечает на диаграмме определенный геометрический образ. В двухкомпонентной системе одной фазе на диаграмме соответствует участок плоскости, кристаллизации твердой фазы- кривая начала кристаллизации, равновесию между тремя фазами - точка пересечения кривых, и т. д.