- •1.Основные химические законы и понятия.
- •2. Строение атомов. Модель атома по Резерфорду, по Бору.
- •3.Волновые свойства электрона.Принцип неопределенности Гейзенберга.
- •4. Квантовые числа. Главное, орбитальное, магнитное, спиновое числа.
- •5.Принцип Паули. Принцип наименьшей энергии. Правило Гунда. Порядок заполнения атомных орбиталей электронами
- •6. Периодический закон д.И.Менделеева. Структура периодической системы.
- •8.Химическая связь и валентность
- •9. Ковалентная связь. Свойства ковалентной связи. Понятие о теории гибридизации.
- •10.Ионная связь. Типы ковалентных молекул.
- •11.Межмолекулярные взаимодействия, их типы, характеристика.
- •12. Донорно-акцепторная связь. Водородная связь.
- •13. Металлическая связь. Структура твердых тел.
- •14.Элементы химической термодинамики. Первое начало термодинамики.
- •15.Внутренняя энергия и энтальпия. Термохимические уравнения. Теплоты образования и разложения веществ. Закон Гесса и следствие из него.
- •16. Элементы второго начала термодинамики. Энтропия.
- •17.Энергия Гиббса. Направленность химических процессов.
- •18. Скорость гомогенных реакций. Закон действия масс. Константа скорости реакции.
- •19. Влияние температуры на скорость гомогенных реакций. Химическое равновесие в гомогенных системах. Принцип Ле-Шателье.
- •20. Цепные реакции. Гомогенный катализ.
- •21. Скорость гетерогенных реакций. Гетерогенный катализ
- •22.Общая характеристика растворов. Способы выражения концентрации растворов. Растворимость газов, твердых тел, жидкостей в жидкостях
- •23.Первый и второй закон Рауля.Осмотическое давление. Закон Ван-Гоффа.
- •24. Водные растворы электролитов. Особенности растворов кислот, солей, оснований. Теория электролитической диссоциации.
- •25. Степень диссоциации. Виды электролитов. Константа диссоциации слабых электролитов.
- •26. Диссоциация воды. Водородный показатель
- •27. Электродные потенциалы. Механизм возникновения. Зависимость потенциалов от природы электролитов и растворителей.
- •28. Устройство и назначение водородного электрода. Измерение стандартных электродных потенциалов металлов. Ряд напряжений металлов.
- •29. Теория гальванического элементов.
- •Избыточные электроны перейдут с электрода
- •30. Уравнение Нернста. Концентрационные гальванические элементы. Поляризация и деполяризация. Элемент Лекланше.
- •31. Электролиз. Процессы, протекающие на аноде и катоде. Закон Фарадея
- •32. Электролиз растворов с нерастворимыми электродами. Электролиз расплавов.
- •33.Электролиз растворов с растворимым анодом, его применение: гальваностегия, гальванопластика, электролитическое рафинирование.
- •34. Аккумуляторы. Устройство, принцип действия свинцового аккумулятора.
- •35. Топливные элементы.
- •36. Коррозия металлов. Виды коррозионных разрушений. Электрохимическая коррозия.
- •37. Химическая коррозия. Электрокоррозия. Скорость коррозии.
- •38. Методы защиты металлов от коррозии
- •39. Классификация металлов. Кристаллическая структура, физические свойства металлов.
- •40. Получение металлов из руд.Способы получения металлов высокой чистоты.
- •2.Термическое разложение йодидов металлов.
- •41. Общие химические свойства металлов.
- •3.Взаимодействие с растворами кислот.
- •4.Взаимодействие с концентрированной серной кислотой.
- •5. Взаимодействие с азотной кислотой
- •6. Взаимодействие со смесями кислот.
- •42.Легкие конструкционные материалы. Алюминей. Свойства, получение, применение в технике, важнейшие соединения.
- •43 Медь. Свойства, получение, применение в технике, важнейшие соединения.
- •44. Олово.Железо. Свойства, получение, применение, важнейшие соединения.
- •45.Высокомолекулярные соединения, их виды, способы получения вмс.
- •46. Получение вмв с помощью поликонденсации
- •47. Применение полимеров. Основные полимеры,получаемые полимеризацией.
- •48. Основные полимеры, получаемые поликонденсацией. Фенолоформальдегидные смолы, полиамиды, полиэфирные смолы.
16. Элементы второго начала термодинамики. Энтропия.
Второй закон термодинамики. Энтропия.
Второй закон связан с понятием энтропии, являющейся мерой хаоса (или мерой порядка). Второй закон термодинамики гласит, что для вселенной в целом энтропия возрастает.
Существует два классических определения второго закона термодинамики :
Кельвина и Планка: Не существует циклического процесса, который извлекает количество теплоты из резервуара при определенной температуре и полностью превращает эту теплоту в работу. (Невозможно построить периодически действующую машину, которая не производит ничего другого, кроме поднятия груза и охлаждения резервуара теплоты)
Клаузиуса: Не существует процесса, единственным результатом которого является передача количества теплоты от менее нагретого тела к более нагретому. (Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара)
Оба определения второго закона термодинамики опираются на первый закон термодинамики, утверждающий, что энергия убывает.
Второй закон связан с понятием энтропии (S).
Энтропия порождается всеми процессами, она связана с потерей системы способности совершать работу. Рост энтропии - стихийный процесс. Если объем и энергия системы постоянны, то любое измение в системе увеличивает энтропию. Если же объем или энергия системы меняются, энтропия системы уменьшается. Однако, энтропия вселенной при этом не уменьшается.
Для того, чтобы энергию можно было использовать, в системе должны быть области с высоким и низким уровнями энергии. Полезная работа производится в результате передачи энергии от области с высоким уровнем энергии к области с низким уровнем энергии.
100% энергии не может быть преобразовано в работу
Энтропия может вырабатываться, но не может быть уничтожена
Эффективность теплового двигателя
Эффективность теплового двигателя, действующего между двумя энергетическими уровнями , определена в пересчете на абсолютные температуры η = ( Th - Tc ) / Th = 1 - Tc / Th, где η = эффективность, Th = верхняя граница температуры (K), Tc = нижняя граница температуры (K)
Для того, чтобы достичь максимальной эффективности Tc должна быть на столько низкой, на сколько это возможно. Чтобы эффект был 100% -м, Tc должна равнятся 0 по шкале Kельвина. Практически это невозможно, поэтому эффективность всегда меньше 1 (менее 100%). 1.Изменение энтропии > 0- Необратимый процесс
2.Изменение энтропии= 0-Двусторонний процесс (обратимый)
3.Изменение энтропии < 0-Невозможный процесс (неосуществимый)
Энтропия определяет относительную способность одной системы влиять на другую. Когда энергия двигается к нижнему энергетическому уровню, где уменьшается возможность влияния на окружающую среду, энтропия увеличивается.
Энтропия определяется как :S = H / T, где S = энтропия (кДж/кг*К), H = энтальпия (кДж/кг), T = абсолютная температура (K)
Изменение энтропии системы вызвано изменением содержания тепла в ней.
17.Энергия Гиббса. Направленность химических процессов.
Если процесс протекает самопроизвольно, то внутренняя энергия (энтальпия) должны уменьшаться, а энтропия увеличиваться. Для сравнения этих величин их надо выразить в одних единицах, а для этого ΔS умножить на T. В этом случае имеем ΔН – энтальпийный фактор и ТΔS - энтропийный фактор.
В ходе реакции частицы стремятся к объединению, что ведет к уменьшению энтальпии (ΔН < 0), с другой стороны – должна возрастать энтропия, т.е. увеличиваться число частиц в системе (ТΔS > 0). "Движущая сила" реакции определяется разностью между этими величинами и обозначается ΔG.
ΔGp,T = ΔH – TΔS и называется изменением энергии Гиббса (изобарно-изотермический потенциал).
Энергия Гиббса - это часть энергетического эффекта реакции, которую можно превратить в работу, поэтому ее называют свободной энергией. Это тоже термодинамическая функция состояния и, следовательно, для реакции
bB + dD =lL + mM, энергию Гиббса химической реакции можно рассчитать как сумму энергий Гиббса образования продуктов реакции за вычетом энергий Гиббса образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов по формуле: ΔG = lΔfGL + mΔfGM – dΔfGD – bΔfGB.
где ΔfG –энергия Гиббса образования веществ.
Энергия Гиббса образования веществ это изменение энергии Гиббса системы при образовании 1 моль вещества из простых веществ, устойчивых при 298 К.
Энергия Гиббса образования простых веществ ΔfG принимается равной нулю. Если образующееся вещество и исходные простые вещества находятся в стандартных состояниях, то энергия Гиббса образования называется стандартной энергией Гиббса образования вещества ΔfG0. Ее значения приводятся в справочниках.
Полученное значение ΔG является критерием самопроизвольного течения реакции в прямом направлении, если ΔG < 0. Химическая реакция не может протекать самопроизвольно в прямом направлении, если энергия Гиббса системы возрастает, т.е. ΔG > 0. Если ΔG = 0, то реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, т.е. реакция обратима.
Направление химических реакций зависит от их характера. Так, условие ΔG < 0 соблюдается при любой температуре для экзотермических реакций (ΔН < 0), у которых в ходе реакции возрастает число молей газообразных веществ, и, следовательно, энтропия (ΔS > 0). У таких реакций обе движущие силы (ΔН) и (ТΔS) направлены в сторону протекания прямой реакции и ΔG < 0 при любых температурах. Такие реакции являются необратимыми.
Наоборот, эндотермическая реакция (ΔН > 0), в результате которой уменьшается число молей газообразных веществ (ΔS < 0) не могут протекать самопроизвольно в прямом направлении при любой температуре, т.к. всегда ΔG > 0.
Если в результате экзотермической реакции (ΔН < 0) уменьшается число молей газообразных веществ и, соответственно, энтропия (ΔS < 0), то при невысокой температуре ΔН > TΔS и реакция возможна в прямом направлении (ΔG < 0). При высоких температурах ΔH < TΔS и прямая реакция самопроизвольно протекать не может (ΔG > 0), а обратная реакция возможна.
Для определения температуры равновесия можно воспользоваться условием:
Тр = ΔН/ΔS, где Тр – температура, при которой устанавливается равновесие, т.е. возможность протекания прямой и обратной реакций.
Если в результате эндотермической реакции (ΔН > 0) увеличивается число молей газообразных веществ и энтропия системы (ΔS > 0), то при невысоких температурах, когда ΔН > ТΔS, самопроизвольно прямая реакция идти не может (ΔG > 0), а при высоких температурах, когда ΔН < TΔS , прямая реакция может протекать самопроизвольно (ΔG < 0).