Частицы раств вещ-ва и растворителя находятся в беспорядочном тепловом движении и равномерно распределяются по всему объёму раствора. Диффузия - самопроизв процесс перемещения частиц вещ-ва, приводящий к вырав-ю концентрации раствора. Если растворы с различной конц-ией разделить полупроницаемой мембраной, пропускающей только молекулы раств-ля (бычий пузырь, цалафан), то диффузия может стать односторонней. если в сосуд из полупрониц мембраны, переходящий в узкую трубку, поместить раст-р сахарозы и погрузить в чистую воду, то вырав-ие кон-ии будет происходить только за счет молекул воды, кот в большем кол-ве диф-ют в раст-р чем обратно. Такая одностор диффузия называется осмосом. в сосуде с раствором созд-ся давление, под действ кот жидкость подним-ся в трубке пока не наступит равновесие между р-ом и раст-ем. Осмотическое давление - это то давление, которое необходимо приложить раствору, что прекратился осмос. это то избыт давление, кот оказывает р-ор на полупрониц перегородку в момент его равновесия с раств-ем. При измерениях осмотического давления различных растворов было установлено, что величина осмотического давления зависит от концентрации раствора и от его температуры, но не зависит ни от природы растворенного вещества, ни от природы растворителя. В 1886 Вант - Гофф показал, что для растворов не электролитов невысоких концентраций зависимость осмотического давления от концентрации и температуры раствора выражается уравнением: Р=СmRТ Здесь Р-осмотическое давление раствора, Па; С - его мольно-объемная концентрация (молярность), моль/л; R- универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/(моль*К); Т - абсолютная температура раствора. Молярность раствора С представляет собой отношение числа молей растворенного вещества n к объему раствора V (л) С=n/V а число молей вещества равно его массе m, делённой на мольную массу М. Отсюда для молярности раствора получаем С=m/MV Представляя это значение С в уравнение Вант-Гоффа, найдём pV=1000m/M*RT Это уравнение позволяет по величине осмотического давления раствора определять мольную массу. стенки растит клеток, живых орг-ов пред-ют полупрон мембрану, через кот свободно проходят мол-лы воды, но зад-ся вещ-ва, раствор-ие в клеточном соке.
31. Давление пара над растворами. Кипение и кристаллизация водных растворов. Закон Рауля. Равнов состояние вода-пар, при кот скорость испар жидк-ти=скор-ти конден-ии. Пар при таком сост-ии наз-ся насыщ-ым, а его давление – давлением насыщ пара. При данной температуре давление насыщенного пара над каждой жидкостью- величина постоянная.Опыт показывает, что при растворении в жидкости какого-либо вещества давление насыщенного пара этой жидкости понижается, т.к. часть поверхности раствора занята мол-ми нелетучего раств вещ-ва, кот сниж скорость испарения молекул раств-ля. Таким образом, давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем при той же температуре. В 1887 французский физик Рауль, изучая растворы различных нелетучих жидкостей и веществ в твердом состоянии, установил следующие законы: 1) в разбавленных р-ах неэл-ов при пост темп с пониж давления нас пара над раст-ом пропорц-но молярной доле раств вещ-ва. р0-р/р0=m/M, где р0-давление нас пара над чистым раст-ем, р-давление нас пара над раст-ом, m-число молей раств вещ-ва, M-число молей раств-ля. Следствием снижения давления нас пара над раст-ом явл-ся повыш темп кипения и пониж темп замер-я по сравнению с чистым раст-ем. 2)повышение темп кип-я и пониж темп зам-я раст-ов неэл-ов пропорц-но молярной конц-ии р-ра Ñtкип=кэб*Сm, Ñtзам=ккр*Сm, где кэб-эбуллиоскопическая константа, ккр-криоскопичекая константа. Кэб и ккр равны изм-ю темп кип и замер одномолярных раст-ов. На понижении темп зам растворов основано действие антифризовых жидкостей с низ темп зам, применяемых для охлаждения двигателей автомобилей. Действие противоморозных добавок поз-ет произ-ть бетонирование при низких темп-ах – метод холодного бетона. Раствор кипит и крист-ся в некот интервале темп-р. Темп-ра крист-ии и темп кипения.
28. Растворы элэктролитов. Теория электролитической диссоциации. Все растворы делятся на электролиты и неэлектролиты. Электролиты – вещ-ва, водные растворы и расплавы кот проводят эл ток. К ним относятся почти все соли, кислоты, основания – вещ-ва с ионной или сильно полярной ковалентной связью. Э лектролитич диссоциация – процесс распада молекул электролита на ионы под действием молекул растворителя. Сущ-ет теория э/д для водных раст-ов слабых электролитов, кот была сформулирована Арениусом в 1887г. Положения: 1)электролиты в растворе распадаются (диссоциируют) на полож (катионы) и отриц (анионы) заряженные ионы, 2)ионы обладают другим запасом энергии чем молекулы и имеют др сво-ва, 3)ионы в раст-ре наход-ся в хаотич движении, под действием эл поля полож ионы движ к катоду, а отриц к аноду, 4)диссоциация – обрат процесс, одноврем с ним идет соединение ионов в молекулы (молеризация). Механизм э/д. При раствор вещ-ва диполи воды концентрируются около (+) и (-) ионов вещ-ва. возникает иондипольное взаимодействие, ионы отрываются от кристалла и в гидратированном виде переходят в раствор, идет диссоциация. Процесс диссоциации полярных молекул осущ-ся с переходом полярной структуры в ионную и послед-им образованием гидратированных ионов. Кислоты – эл-ты, при дис-ии кот в качестве катионов образ-ся только ионы Н+. Бескислородные и кислородсодержашие. Многоосновные могут дис-ть ступенчато. Н+обуслав кислую среду. Основания – эл-ты, при дис-ии кот в кач-ве анионов образ-ся только гидроксид-ионы ОН-. Обуславл щелочную среду, изменение окраски индикаторов и мыльность наощупь. Может проходить ступенчатая дис-ия. Соли - средние, кислые, основные, двойные. Амфотерные электролиты – соединения двойст-ого хар-ра. В кислой среде проявл сво-ва основания и диссо-т с отщеплением ОН-. В щелочной среде проявл сво-ва кислот и дис-ют с отщепл катионов Н+. Амфотерность объясн малым различием прочности связей R-O и OН.
29. св-ва кислот, оснований, солей с точки зрения электролитической диссоциации. Амфотерные электролиты. 1)К-ты диссоциируются собр катионов водорода, к-ые обусл взаимод с основаниями измен окраски индикатора, кисл вкус обусл кислую среду. 2) основания диссоц с отцепл гидроксианионов ОН к-ое обусл взаимод к-тама изменение окраски индикатора, мыльность на ощупь, щелочная среда. 3) Многие соли – вещества с ионной связью, состоят из положительных и отрицательных ионов, связанных за счет притягивания противоположных зарядов. При растворении в воде происходит гидратация ионов – взаимодействие ионов с полярными молекулами воды. Это уменьшает притяжение между ионами соли и делает возможным переход гидратированных, т.е. связанных с молекулами воды, ионов в раствор (этому способствует тепловое движение частиц).При выпаривании соли из раствора часть воды может оставаться в составе получаемых кристаллов – кристаллизационная вода. Например, сульфат меди (II) при выпаривании из раствора образует медный купорос (синего цвета), содержащий 5 моль воды на 1 моль соли. Формула медного купороса записывается как CuSO4•5H2O – точка обозначает связь между молекулами воды и ионами в составе сульфата меди(II).При длительном нагревании медного купороса кристаллизационная вода улетучивается и соль приобретает белый цвет. Синий цвет растворов, содержащих ионы меди (II), свидетельствует о том, что в растворе находятся гидратированные ионы.4) амфотерные гидроксиды(электролиты)- соединения двойств хар-ра. в кислой среде проявл св-ва оснований и диссоциир с отщепл гидроксид ионов. В щелочной среде проявл св-ва кислот и диссоциир с отщепл катионов водорода. Двойств хар-р объясн малым разл прочностей связей.
30-31. Сильные и слабые электролиты. Степень, константа диссоциации слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда. Э лектролитич диссоциация – процесс распада молекул электролита на ионы под действием молекул растворителя. Но лишь часть электролита диссоциирует в растворе на ионы. Сущ-ет понятие степени дис-ии a. a - отношение числа молекул, распавшихся в данном растворе на ионы, к общему числу молекул в растворе. выражается в долях единиц или процентах. Если a=1 – полная диссоц-я, сильный электролит, если a=0 – нет дис-ии, неэлектролит. a повыш с ростом температуры и разбавлением раствора. По степени ди-ии растворы делятся на сильные и слабые электролиты. Сильные эл-ты – практически полностью дис-ют на ионы. К ним относятся неорганич кислоты HCl, HBr, H2SO4, HMnO4, основания щелочных и щелочнозем металлов, почти все соли. Вследствии полной дис-ии сильных эл-ов конц-я ионов в растворе высокая и возникает притяжение между ионами. Каждый ион окр-ся слоем противоположнозаряж ионов в виде ионного облака – ионной атмосферы, что уменьшает подвижность ионов. Эл-ты прояв себя как будто их конц-я меньше действительной. В рез-те при опред a меньше 100% и называется кажущейся степенью диссоциации. aэкспер>30% - сильный эл-т (табличное значение). Для учета суммарных влияний межионных и межмолекулярных взаимод-ий в растворе сильного эл-та используют понятие, называемое активностью a=Cf. A – реальная конц-я ионов, C- истинная конц-я, f- эффект активности, кот учитывает все виды взаимод-я частей в растворе. Опред-ся опытным путем, f<1. Слаб электролиты незначит дис-ют на ионы, a<3%. К слабым электролитам относится большинство органических кислот, а из важнейших неорганических соединений к ним принадлежат Н2СО3, Н2S, НСN, Н2SiО3 и NН4ОН, основания нещелочных и нещелочноземельных металло Mg(OH)2, Cu(OH)2, Al(OH)3, соли HgCl2, CoCl2, вода. Слабые электролиты хар-ся константой диссоциации, кот равна константе равновесия, установившегося в рез-те дис-ии слабого электролита. НСN=Н++СN- Кр=[Н+][СN-]/[НСN]=Кд. Кд зависит от температуры и природы эл-та и не зависит от конц-ии. С повышением темп-ры Кд понижается. Многоосновные слабые кислоты и многокислотные основания дис-ют ступенчато. Причем Кд по каждой последней ступени на несколько порядков ниже, чем по предыдущей. Между a и Кд сущ-ет зависимость, кот носит название закона разбавления Оствальда. Примем исход молярную конц-ю за С, а степень диссоциации в данном растворе за a. Тогда концентрация каждого из ионов будет Сa, а концентрация недиссоциированных молекул С(1-a).Тогда уравнение константы диссоциации принимает вид: К=(Сa)2/С(1-a) или К=Сa2 /(1-a). Оно даёт возможность вычислять степень диссоциации при различных концентрациях электролита, если известна его константа диссоциации. Пользуясь этим уравнением, можно также вычислить константу диссоциации электролита, зная его степень диссоциации при той или иной концентрации. для очень слабых эл-ов a гораздо меньше 1. След-но ее значением можно пренебречь. Кд=(Ca)2 . Степень диссоциации увелич с разбавлением раствора, пониж конц-ии и увелич Кд.
32. Реакции обмена в растворах электролитов и условия их протекания. Электролиты – вещ-ва, водные растворы и расплавы кот проводят эл ток. К ним относятся почти все соли, кислоты, основания – вещ-ва с ионной или сильно полярной ковалентной связью. В растворах электролитов могут протекать реакции обмена. Это реакции, вызванные взаимодействием между ионами растворенных вещ-в. протекают с высокими скоростями, т.к. реагенты находятся в антивирусном состоянии. Обязательным условием протекания реакции ионного обмена является смещение химического равновесия в сторону образования малорастворимых веществ (осадков), газов, слабых электролитов. При составлении ионно-молекулярных уравнений сильные эл-ты зап-ся в виде ионов, слабые – осадки, газы – в виде молекул. Для составления этих уравнений надо знать какие соли растворимы в воде и какие практически нерастворимы.
33. Ионное произведение воды. Водородный показатель. рН-среды. чистая вода очень плохо проводит эл ток, т.е. вода – слабый электролит, незначительно дис-ет на ионы. Кд=[Н+][ОН-]/[Н2О]=1,8*10-16 (при 22 градусах). Кд воды очень мала, т.к. доля молекул, участвующих в дис-ии очень маленькая, поэтому конц-я недис-их молекул воды практически равна молярной концентрации молекул в жидкой воде (1000/18=55,5 моль/л). Для воды и разбавленных водных растворов при неизменной температуре произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная. Эта постоянная величина называется ионным произведением воды.Численное значение её нетрудно получить, подставив в последнее уравнение концентрации ионов водорода и гидроксид - ионов. В чистой воде при 220С [Н+]*[ОН-]=Кд*Cm=1.8*10-16*55.5=10-14 КU=10-14 – ионное произведение воды. Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксид - ионов одинаковы, называются нейтральными (10-7моль/л). В кислых растворах больше концентрация ионов водорода, в щелочных - концентрация гидроксид -ионов.Но какова бы ни была реакция раствора, произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов остаётся постоянным. пользоваться значениями концентрации с отриц степенями неудобно, поэтому на практике для хар-ки среды применяют водородный показатель рН. Вместо концентрации ионов водорода указывают её десятичный логарифм, взятый с обратным знаком рН= -lg[Н+] В нейтральном растворе рН=7. В кислых растворах рН<7, и тем меньше, чем кислее раствор. Наоборот, в щелочных растворах рН>7, и тем больше, чем больше щёлочность раствора. Для измерения рН существуют различные методы. Приближенно реакцию раствора можно определить с помощью специальных реактивов, называемых индикаторами, окраска которых меняется в зависимости от концентрации ионов водорода. рН метр или универсальный индикатор. Лакмус: фиолет, красный, синий; метилорандж: оранж, красный, желтый; ф/ф: бесцветный, бесцветный, малыновый.
34. Гидролиз солей. Различные случаи гидролиза. Гидролиз (в переводе разложение водой) – процесс взаимод ионов соли с ионами воды, в рез-те кот образуется слабый электролит, что сопровождается связыванием одного из ионов воды, смещением равновесия диссоциации воды и изменением рН раствора. Различают зидролиз по катиону и аниону. 1)Если соль образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, то гидролиз идет по катиону c образованием ионов Н+. Если катион многозарядный, то гидролиз протекает по первой стадии с образованием соли. CuCl2+HOH«CuOHCl+HCl, CuOHCl+HOH«Cu(OH)2. Накопление ионов Н+ приводит к уменьшению ионов ОН-. Кислая реакция среды. 2) Если соль образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, то гидролиз идет по аниону, приводит к связыванию ионов Н+, накапление ОН-, среда реакции нщелочная. Если анион соли многозарядный, то гидролиз идет по первой стадии с образов кислой соли. Na2CO3+HOH«NaHCO3+NaOH, NaHCO3+HOH«H2CO3+NaOH. 3)Если соль образована катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, то гидролиз идет по катиону и аниону. Реакция среды зависит от относит силы образ-ся кислоты и основания. NH4CN+HOH«NH4OH+HCN. 4)Если соль образована слабым многокислотным основанием и слабой многоосновной кислотой, то гидролиз идет до конца и практически необратим. В рез-те образуется осадок и выделяется газ. 5)Если соль образована сильным основанием и сильной кислотой, гидролиз не идет.KCl+HOH®гидролиз не идет. нейтрализация в этом случае сводится к процессу Н++ОН-= Н2О а обратная реакция-диссоциация молекулы воды на ионы - протекает в ничтожно малой степени. реакция среды нейтральная.
35.Состояние в-ва на границе раздела фаз. Поверхностная Е, поверхностное натяжение, поверхностно-активные в-ва. Сорбция и сорбционные процессы. Адсорбция, абсорбция, хемосорбция, капиллярная конденсация. Все жидкости и твердые тела ограничены внешней поверхностью, на которой они соприкасаются с фазами другого состава и структуры, например, с паром, другой жидкостью или твердым телом. Свойства вещества в этой межфазной поверхности, толщиной в несколько поперечников атомов или молекул, отличаются от свойств внутри объема фазы. Внутри объема чистого вещества в твердом, жидком или газообразном состоянии любая молекула окружена себе подобными молекулами. В пограничном слое молекулы находятся во взаимодействии или с разным числом молекул (например, на границе жидкости или твердого тела с их паром) или с молекулами различной химической природы (например, на границе двух взаимно малорастворнмых жидкостей). Чем больше различие в напряженности межмолекулярных сил, действующих в каждой из фаз, тем больше потенциальная энергия межфазовой поверхности, кратко называемая поверхностной энергией. Работу, затрачиваемую на изотермическое и обратимое образование единицы новой поверхности раздела фаз и равную изменению энергии Гиббса в соответствующем процессе, называют удельной свободной поверхностной энергией (
). В случае границы двух конденсированных фаз эту величину называют пограничным, а для границы жидкости с её парами — поверхностным натяжением. Поверхностное и пограничное натяжение выражаются и единицах работы, деленных на единицы площади. Растворенные в-ва или понижают поверхностное натяжение(ПАВ) р-ии или повышают, или не влияют на величину пов-ного нятяжения р-ии. В водн р-рах поверностно активны полярные органические соединения(спирты, сислоты, амины). ПВА делятся на 2 подгруппы: 1) истинно растворимые. Представляют собой молекулы с короткими углеводородными радикалами. 2) мицеллярные коллоиды. Дифильные молекулы с длинными углеворор радикалами, малораств в воде. Сорбция – любой процесс поглощения одного в-ва (сорбтива) другим (сорбентом), независимо от механизма поглощения. Адсорбция – измен концентр в-ва на границе раздела фаз. Абсорбция – поглощ одного в-ва другим происходящее во всем объеме сорбента. Капиллярная конденсация состоит в сжижении паров над вогнутым мениском жидкости в смачиваемых ею узких капиллярах меньше, чем давление насыщенного пара надплоской пов-тью жидкости при этой же температуре.
36. Коллоидные р-ры. Методы получения. Оптические, электрические, молекулярно-кинетические св-ва. Строение мицелл. Устойчивость коллоидных р-ров. Коагуляция, седиментация, пептизация. Защитные коллоиды. Коллоидные растворы - высокодисперсные гетероген системы с размером частиц дисперсной фазы 1-100 нм. Для получ и длит сущ-я кол р-ов необх 1)взаимная нераств-ть дисп фазы и диспер среды 2)достиж коллоидной степени диспер-ти частиц дисп фазы 3)наличие стабил-ра, прида-го системе уст-ть(избыток одного из реагентов) или поверх-актив вещ-ва(мыло, белки, желатин). Методы получения: 1)дисперсионный – основан на измел частиц дисп фазы до коллоид сост-я (мехки в шаровых и коллоид мельницах, с пом ультразвука, распыл в электр дуге) 2)конденсационный – основан на объедин молекул, атомов, ионов с образ-ем частиц коллоид размеров (путем замены растворителя, путем хим реакций, проводимых в опред усл-ях, в рез кот образ труднораств соед-я – реакции гидролиза, ОВР, реакции обмена). Золи – кол р-ры с жидкой подвижной дисп средой. Свойства: 1)молек-хим сво-ва проявл в тепловом движ частиц, диффузии, седиментацион(кинет) устойчивости. Частицы дисп фазы золя перем-ся в процессе теплового движ-я, выз-ого беспоряд ударами со стороны мол-л среды, и распред по всему объему системы. Диф-ют не охлаждаясь под действ силы тяжести. 2)оптич – мелкие частицы кол рас-ов нельзя увидеть в обычн микроскоп, только в ультрамик-п. частицы дисп фазы золей меньше длин волн лучей видимого света, поэтому они рассеив свет, но не отраж его. При боков освещ-ии бесц золи имеют голубов окраску. На темном фоне набл-ся свят конус. Золи имеют различн окраску, что опред-ся природой, строением, конц-ей р-ра и услов набляд золя. 3)электрич – при пропуск пост эл тока в силу электростат притяж кол частиц противоионы диф слоя взаимод др с др. при этом наблюд электрофарез (передвиж частиц дисп фазы к электроду), электроосмос(перемещ дисп среды через порист перегородку), агрегат уст-ть(спос-ть сохран опред размеры частиц дисп фазы). Наличие эл заряда у кол гранул приводит к их значит гидратации. Полярные молекулы воды ориент-ся около заряж частиц, образуя гидрат оболочки, что умен стремл частиц к укрупл. По хар-ру взаимод диспер фазы с диспер средой различ лиофоб и лиофил системы. У лиофил кол-ов (золи желатина, крахмала, белков, глин вещ-в) прояв значит взаимод диспер фазы и диспер среды. За счет адсорбции на пов-ти кол частиц образ сольватные (гидратные) оболочки из мол-л дисп среды. Лиофил агрегатно очень устойч за счет защитн дейст-я гидрат оболочек, коаг-ют при большом избытке эл-та, обратимы. При коаг-ии образ гель. Лиофоб кол-ды (золи Au,Cu,S, мульфидов, солей). Слабо взаимод с дисп средой. Неуст. Коаг при небол кол-ве эл-та, осаждаясь в виде хлопьев или порошка. Необратимы. Даже при длит хранении не застуднев. Повысить уст-ть можно добавлением лиофил. Кол защита. Уст-ть золей можно нарушить, устранив заряд коллоид частиц и электрозащит гидратную оболочку. При этом частицы слип-ся под дейст-ем межмолек сил, укрупняясь в размерах. Процесс объедин кол частиц в более крупные агрегаты – коаг-я. Процесс осажд укруп частиц под действ силы тяжести – седиментация. Пептизация – процесс перехода получ при коаг осадка в золь. Строение кол систем. Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl, FeCl3+H2O=Fe(OH)3+3HCl, H2S+CuSO4=CuS+H2SO4. При столк-ии слип-ся, образуя более крупные частицы, на опред этапе обр-ся агрегат кол частицы, состоящие из молекул m. На пов-ти агрегата адсорб потенциал опред ионы nFe3+. Они опред заряд кол частицы. Агрегат и потен-опред ионы притяг из р-ра противоионы Cl-. Причем их большая часть 3(n-x)Cl- нах-ся ближе к ядру кол частицы с потен образ адсорб слой. Меньшая часть 3xCl-распр-ся в диф подвиж слое. Агрегат+адсорб слой=гранула, гранула+противоионы=мицелла.
{m[Fe(OH)3]*nFe3+*3(n-x)Cl-}3x+*3xCl-
37.Свободнодисперсные и связнодисперсные сиситемы. Структурообразование в дисперсных системах. Коагуляционные конденсационные пространственные структуры. Тиксотропия. Свободнодисперсные системы характеризуются тем, что частицы дисперсной фазы в них подвижны (например, в газовых и жидких средах), т.е. относительно "автономны" в своем движении и могут маневрировать. Это наблюдается в процессах седиментации, флотации, ректификации и др. В связнодисперсных системах элементы структуры дисперсной фазы зафиксированы и не могут свободно передвигаться в дисперсионной среде. Связнодисперсная система может переходить в свободнодисперсное состояние. В начальной стадии формирования дисперсные частицы находятся в системе в зафиксированном состоянии, далее при изменении внешних воздействий реализуется переход в свободнодисперсное состояние. Наиболее устойчивы связнодисперсные системы с твердой дисперсионной средой, в которых дисперсные частицы не могут свободно перемещаться (например, поры в адсорбентах и катализаторах). Дисперсные частицы или структурные единицы имеют сложное строение, обусловленное природой и геометрической формой исходных молекул, силами межмолекулярного взаимодействия и другими факторами. При определенных условиях молекулы в исходной системе способны к взаимодействию с образованием надмолекулярных структур (зародыша, кластера, ядра), обладающих высокой поверхностной энергией, в результате чего вокруг ядра формируются адсорбционно-сольватные слои различной толщины. Такая дисперсная частица сложного строения (надмолекулярная структура + адсорбционно-сольватный слой) способна к самостоятельному существованию и получила название сложной структурной единицы (ССЕ). Коагуляционные структуры образуются при потере дисперсной системой агрегативной устойчивости, при достаточном содержании дисперсной фазы обеспечивается армирование всего объема дисперсной системы. Соответствующее содержание коллоидно-дисперсной фазы, способное «отверждать» жидкую дисперсионную среду, может быть очень малым (особенно в случае резко анизометрических частиц), например всего лишь несколько процентов по массе для бентонитовых глин, и еще значительно меньше для нитевидных частиц. Конденсационные стр-ры хрупкая пространственная микросетка к-ая обр-ся из коаг стр в следствии уменьшения в системе жидк фазы. Тиксотропия – способность субстанция уменьшать вязкость от механического воздействия и увел вязкость в состоянии покоя.
38. Металлы. Нахождение в природе, получение. Физические свойства. Металлическая связь. Металлы – большинство элементов период системы. Малоактивные (Cu,Hg,Ag) встреч-ся в самородном состоянии, активные в виде руд (Fe3O4, Fe2S, CaCO3,Al2O3). Содержание в земной коре Al 7.5%, Fe 4.2%, Сa 3,25%, Na 2.4%. методы получения включ обогащение руд (отделение от пустой породы) и извлечение металлов из обогащ руд. Методы обогащения: 1)локтан-ый – основан на различ смягчении компонентов руды водой или лотаторами, 2)гравит-ый – основан на различ плотности пустой породы и руды, 3)магнитная сепарация – основан на различ св-ах компонентов руды. Методы получения основаны на протекании ОВ процессов: 1)пирометаллургический – восстановление мет из руд при повыш темпр-ре коксом (C,CO,H2), 2)гидрометаллургический – основан на переводе соед-ий мет в раст-р спец реагентами (H2SO4, KCN), с послед выделением мет из раствора более актив мет. CuO+H2SO4=CuSO4+H2O, CuSO4+Fe=Cu+FeSO4, 3)электролиз – вос-е активн мет (Na, K, Mg, Al) из расплавов, оксидов, гидроксидов, солей с помощью эл тока. Полученные металлы подверг дополнит очистке: перегонка и переплавка в вакууме, электрорафинирование. Все мет за искл ртути тв крист в-ва. Причиной общности сво-в мет явл-ся сходство в строении их атомов и природа хим связи. В узлах крист решетки мет наход нейтр атомы и полож ионы. Между ними свободно передвиг электроны. Электроныый газ обуславл метал связь. Небольшое число валентных эл-ов однов-но связ-ет большое число атомов. Поэтому в отличие от ковалент, метал связь делокализована и многоцентр-ая, не обладает направл-ю и насыщ-ю вследствии сферич симметрии атомов мет. Энергия метал связи растет с ростом числа валент эл-ов и заряда ядра, что отраж-ся на темп кип и плавл. Al и мет побочных подгрупп имеют более высокие темп кип и плавл, чем щелочн и щелочнозем мет. Свобод эл-ны обусл-ют все общие св-ва тет – непроз-ть, цветность, блеск, большинстов мет серебристо-белого цвета, золотого, желто-красного. Перем-ся эл-ны обусл-ют теплопров-ть и электропровод-ть мет-ов. Отсут-ие направ-ти связи позвол смещать атомные слои крист решетки без разрыва связи, что придает пласт-ть. Поэтому мет легко диф-ся в проволку, поддаются ковке, штамповке. Мет имеют высок механ проч-ть, твердость, что обусл их применение в кач-ве конструк матер-ов. Мет делятся по цвету – черные и цветные, по плотности - легкие<5г/кубсм (щелоч и щелочнозем) и тяжелые(Fe, Pb, Sn) по темп плавления – лекгоплавкие(Pb, Sn, K, Cs) и тугоплавкие(Fe, Cr, W).
39.Механизм возникновения двойного электрического слоя. Стандартные электродные потенциалы. Между атомами, ионами и электронами в кристал решетке существует равновесие Me(атомы)«Men+(ионы)+ne(электроны в металле). Если погрузить пластину активного металла в раствор его соли, ионы с поверх-о слоя мет под действ полярной молекулы воды начинают отрываться и в гидратир-ом виде переходят в раствор. В рез-те пов-ть мет заряжается отриц из-за избытков электронов. Ионы мет в раст-ре конц-ся у поверх-ти пластины вследствии электростатич притяжения. С повышением кон-ии ионов мет у пов-ти пластины выход из мет их ослаб-ся и усил-ся переход ионов из р-ра в решетку мет. Со временем между поверх-ю мет и раст-ом устан-ся подвижное равновесие. Ме(атомы)+mН2О=Меn++mH2O(гидратир ионы)+nе. Металл становится заряженным отрицательно, а раствор -положительно. Положительно заряженные ионы из раствора притягиваются к отрицательно заряженной поверхности металла. На границе мет-раствор образ двойной эл слой и возникает разность потенциала (скачок), называемый равновесным электродным потенциалом j. Состояние равнов-я зависит от актив-ти мет и концентрации его ионов в растворе. По мере перехода ионов в раствор растёт отрицательный заряд поверхности металла и положительный заряд раствора, что препятствует окислению металла. Для некот мет преоблад процесс перехода ионов мет из р-ра на пов-ть мет, пластина заряж +, р-р из-за избытка анионов соли -. На границе мет-раствор также образуется двойной эл слой и возникает j. Абсолютное значение j экспер-но опред невозм. Опред относит электродный потенциал как разность потенциала, измеряемого электрода и стандартного водородного электрода, потенциал кот равен 0. Станд водор электрод представл пластину, покрытую рыхлым слоем платины. Через р-р кислоты подается газообразный Н2 под р=101325Па и Т=298К, кот адсорбир на пластине. Между ионами Н в р-ре кислоты и Н на пластине возник равновесие 2Н+ +2е=Н2 j0=2Н+/Н2=0. Водородный электрод присоед к мет электроду, потенциал кот необход опред. Электродный потенциал, возн-ий при погруж мет в р-р его соли с активностью ионов мет 8моль*ион, измеряемый по отнош к станд водород электроду при t=298, называется стандартным электрод пот-ом мет j0 Меn+/Ме0 Располагая мет в порядке их станд электрод потенциалов получают ряд стандарт электрод пот-ов. j зав-т от природы мет, конц-ии(активности) его ионов в р-ре и тем-ры. Уравнение Нернста: j=j0+0,059/n*lga, где n-заряд ионов тем, а-активность ионов мет. Стандартный электродный потенциал металлов указывают на меру восстановительной способности атомов металла и меру окислительной способности ионов металла. Чем более отрицательное значение имеет потенциал металла, тем более сильной восстановительной способностью он обладает. При протек ОВР конц-ии исход вещ-в падают, а продуктов реакции – возрастают. Это приводит к измен величин пот-ов обеих полуреакций: j ок-ля падает, j вос-ля возраст. Когда пот-лы обоих процессов становятся равными, реакция заканчивается – наступает состояние хим равновесия.
40. Химические свойства металлов. Металлы вступая в реакции отдают валентные электроны, проявляя восстанов сво-ва. 1)Чем более отриц значение имеет потенц мет, тем выше восстанов спос-ть мет, тем они активнее. 2)каждый предыд мет ряда потенциалов восстанавл все послед за ним мет из раств их солей. 3)Мет с отриц значением потенциала (до Н) вос-ют Н2 из разбавл HCl и H2SO4. 4)С водой при обычных условиях реаг только щелочные и щелочнозем мет. 5)Концентрированная H2SO4 и HNO3 любой конц-ии прояв окисл сво-ва за счет аниона кислотного остатка. Взаимод почти со всеми мет. Образ-ся соли кислот, вода и продукты восстан-я, хар-р кот зависит от актив мет и конц-ии кислоты. Me+H2SO4(HNO3)=соль+H2O+продукт восстановления. H2SO4: акт мет – S,H2S; неакт мет – SO2. HNO3(к): акт мет – NO2,N2O; неакт – NO2. HNO3(р):акт – N2O,N2,NH3; неакт – NO. Конц H2SO4 и HNO3 в обычных услов не реаг с Al,Co,Ni,Ag,Fe. 6)В конц щелочах раст-ся ме, оксиды и гидроксиды кот амфотерны. 7)Мет взаимод с водой с выдел-ем Н2 и образ-ся гидроксид. 8)Мет взаимод с немет (O,S,CO2,N2).! С Н2 реаг только щелочные и щелочнзем мет.
41. Химические источники тока: гальванические элементы, аккумуляторы, топливный элемент. Устр-ва, кот примен для непосредс преобр энергии хим ОВ процесса в электр энергию, назыв гальваническими элементами. Их называют также хим источ электр энергии (ХИЭЭ) или хим источн тока. Действие любого гальван элемента основ на протек в нем ОВР. В простейшем случае гальв эл состоит из 2 пластин или стержней, изготовл из различ металлов и погружённых в раствор электролита. Такая система делает возможным пространств разделение ОВР: окисление протекает на одном металле, а восстановление – на другом. Таким образом, электроны передаются от восстановителя к окислителю по внешней цепи. Рассмотрим в качестве примера гальванич эл-т Даниэля-Якоби. Он состоит из Zn и Cu электродов, погр-ых в раст-ры их солей ZnSO4, CuSO4. Они разделены пористой перегородкой. При погруж мет в р-ры солей у каждого из них возник электродный пот-л jZn+2/Zn0=-0.76В, jCu+2/Cu0=+0.34В. jZn более электроопред-ен. При соединении электродов проводником, электроны с Zn электрода переходят на медный и во внеш цепи возник ток, на Zn электроде(аноде) идет окисление – ионы Zn2+ переходят в р-р, анод постеп раств-ся. На медном электроде(катоде) идет восс-ие катионов меди из р-ра CuSO4, мет-ая медь осажд-ся на электроде. Одновр-но часть ионов SO42- переходит из р-ра CuSO4 в р-р ZnSO4. Анодом в гальван элементе явл более активный мет, с более эо потенциалом. Схема (-)А Zn/ZnSO4//CuSO4/CuK(+).A:Zn0-2e=Zn+2(окисление), K:Cu+2+2e=Cu0(Вос-ие). Максим разность потенциалов, кот может быть получена при работе гальван элемента наз-ся электродвиж силой электролита. Она равна разности пот-ов катода и анода. Гальванич элемент Вольта(Zn/H2SO4/Cu). В целом сущ-ет до 600 схем таких эл-ов, они могут быть разнообразного размера и формы. Применение - источники автономного питания радио, фото и электро аппаратуры. Г/э – источники тока одноразового действия, в рез-те их работы анод раз-ся. Этого недостатка лишены ак-ры – хим источники тока многократного исп-я (изобретены в 1860г). в них под действ внеш источ тока накапл хим энергия(зарядка), кот затем переходит в электрич энерг(разрядка). Свинцовый кислотный ак-р. состоит из 2 решетчатых свинцовых пластин, заполн перед зарядкой пастой из оксида свинца, и опущ-ых в 25-30% р-р H2SO4. При этом протек хим реакция и образ труднораств PbSO4. PbO+H2SO4=PbSO4+H2O. В ак-ре исп-ся обратность токообраз-ий ОВР. PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4. Зарядка – Pb+2+2e=Pb0, Pb+2-2e=Pb+4. Для накопл хим энергии ак-р заряжают, подключив пластины к ист тока. В рез-те протек процессов одна пластина пок-ся Pb, другая PbO2 и электроды станов различн по ОВ способностям с различн j. j1=-0,36В, j2=+1,68В. Разрядка ак-ра – работа ак-ря подобна г/э. Pb0-2e=Pb+2, Pb+4+2e=Pb+2. Если соед пластины заряж ак-ра проводником по внеш цепи от Pb к PbO2, происх перенасыщ електронами – возник эл ток. Со врем степ ок-я на электродах выравн, ак-р разряж-ся. Кол-во циклов в ак-ре 250-300. Для получ источ тока с большим напр-ем ак-р соедин с батареей. Применение: старторные ист тока для двиг внутр сгор автомобилей, ист питания для рельс и безрельс транстпорта, энергоснаб систем освещения, средств сигнал-ии, связи, в космич и воен технике.
42. Коррозия металлов. Виды коррозии и формы разрушений. Защита металлов от коррозии. Коррозия – самопроизв процесс разрушения мет-ов под действием агрес окр среды (от лат corrodere -разъедать). по механ протеканию различ хим, электрохим и биолог коррозии. Хим – разр-ие мет без возникн тока в системе. Делится на 1) газовую (под действ сухих газов O2, Cl2, H2S, SO2) при высок темп-ахх, подверг детали двигателей внутр сгорания 2) неэлектролитах (под действ агрессивн органич жидкостей нефть, бензин, масла), подверг двигатели внутр сгорания. Электрохим – разруш мет с возникн тока в систнме, протекает при контакте 2 разных мет или мет и немет. Делится на 1) атмосферную 2) грунтовую (почвенную) 3) электролитах – в водн р-ах кислот, щелочей, мор воды 4) электрокоррозия – возник под действ блуждающих токов от метро, трамваев, ж/д. При электрохим коррозии происх образ местных гальван пар. Участки с более отриц пот-ом явл анодом, и на них происх окис-е мет. Мет разр-ся. Участки с более полож пот-ом явл катодом и на них происх восст-е ок-ля. В кислой среде К:2Н++2е=Н2. Во влажной атмосфере, грунте, воде, электролите К:О2+2Н2О+4е=4ОН-. В нейтр среде К:О2+4Н++4е=2Н2О. В условиях атмосф или почвен кор экспл-ся до 80% строит мет. В дождлив время атмосфера загр-ся промыш отходами SO2, CO2, H2S. Короз-ая акт-ть грунта опр-ся пористостью, влажн-ю, солевым составом, присут-ем микроорг-ов. Наиб скорость коррозии при влажн-ти 25-30% и рН<3 – торфян и болотистые грунты. Почвен коррозии подверг трубопроводы, подзем сооруж, сваи. Биолог – вызыв-ся ж/д микроорганизмов, исп-их мет как питат среду или выде-их продукты ж/д, разр-ие мет. S®SO2®SO3®H2SO4. По хар-ру разр-я пов-ти мет различ след формы корроз разр-ий: 1) сплошная (равномер и неравномер) 2) местная (в виде точек, пятен и пигментов, привод к сквозн отверст) 3) подповерх-ая (вспучив и расслоение) 4) межкристал-ая (по границам зерен кристаллов, ухудш мех сво-ва, потеря прочности и пластичности) 5) транскрист-ая (растрескив-ие, в издел на изгиб) 6) селективная (избират, отдел компоненты более актив мет в сплаве). Методы защиты предусм в ходе проектир, изготовл и эксплу-ии конструкций. 1)применение химически стойких сплавов с антикор сво-ми (нержав сталь до 12% Cr, до 10% Ni; легирован сталь с добавл Ni, Co, V, Cr, Cu, Mn) 2)защита поверхности металла покрытиями. Мет покрыт делятся на анодные (издел покрыв более акт мет, при нарушении целостн пок-я образ-ся гальванопара, в кот анод кор-ет, а изделие-катод нет) и катодные (издел покрыв менее актив мет, при наруш целост пок-я кор-ет изд-ие, катодное пок-ие защ-ет мет при отсут пор и поврежд). Немет покрытия - лаки, эмали, крастки, смолы, пленки. 3) измен сво-в корроз среды (достиг-ся умен конц-ии окисл-ей, созд-ие защитн атмосфер, с помощтю ингибиторов – вещ-в, замедл скорость коррозии, образуя защит пленки, каталит снижение скорости коррозии) 4) электрохим методы (основаны но создании микрогальвано пары, у кот катодом явл защитн конструкц, анодом – жертвен анод). при катод защите конст-я просоед к отриц полюсу внешн ист тока, к полож – жертв анод и он разр-ся. Радиус действия 2км, для защиты подземн сооруж и трубопроводов. При протект защите к констр присое-ся мет с более отриц пот-ом – протектор. Образ-ся гальванопара, в кот протектор раз-ся. Радиус действия 50м. Примен для защиты конст-ий в мор воде, влажных грунтах.
43. Электролиз расплавов и растворов электролитов. ОВ процессы при электролизе. Применение. Электролиз – ОВ процесс, протек на электродах при прохожд эл тока через раствор или расплав электролита. На электроде, подключ к отриц полюсу внеш ист тока (катоде) идет процесс вос-я, на электроде, подключ-ом к положит полюсу источ тока (аноде) идет процесс окис-я. Различ электролиз расплавов и растворов. Примером электролиза расплава NaCl. Если в расплав NaCl погрузить электроды и пропустить эл ток, то катионы Na движ-ся к катоду, приним от него электроны из внеш цепи и вос-ся на катоде до мет. Na++1е=Na. Анионы Cl движ к аноду и, отдают избыт электроны, окисляются до газообраз Cl. 2Сl—2е=2Сl=Сl2. Складывая уравнения процессов, протекающих у электродов, получим суммарное уравнение ОВР, происходящей при электролизе расплава NaСl: 2Na++2Сl-=Na+Сl2. Электролизом расплава получ Na из NaOH и NaCl, Mg из MgCl2, Al из Al2O3. При электролизе водных раств электролитов в процессе ок-я и вос-я могут участв и молекулы воды. Какие электрохим процессы протек у электродов при электролизе зависит от отностит значен электродных потенц электрохис систем. Катодный процесс зависит от актив мет. 1)Li…Al идет вос-ие воды. В кислой среде 2Н++2е=2Н=Н2. В нейтр и щелочной среде 2Н2О+2е=Н2+2ОН-. 2)Ti…Pb идет вост-е мет Меn++nе=Ме и вос-е воды. В кислой среде 2Н++2е=2Н=Н2. В нейтр или щелочной среде 2Н2О+2е=Н2+2ОН-. 3)Sb, Cu…идет вос-е мет. Анодный процесс зависит от кислоты, образ соль. 1)соли кислородсодерж и HF. В щелочн среде 4ОН- -4е=О2+2Н2О. В кислой и нейтр среде 2Н2О-4е=О2+4Н+. 2)соли бескислород кислот. Идет окисл анионов кислотного остатка. Применение электролиза – получен акт мет из расплав, оксидов, гидроксид, солей. Для получ мет из растворов солей. Очистка мет от примесей – рафинирование. Нанесение тонких мет покрытий на мет и немет. Получ мет копий рельефного изоб-я – гальванопластика. Получение отдел продуктов.
44. Полимеры. Полимеры – высокомолекулярные соед-я с молярной массой от сотни до миллиона а.е.м., макромолекулы кот состоят из многократно пов-ся элем-ых звеней (мономеров). По способу пол-я дел-ся на 1)природные (крахмал, белки, каучук), 2)модифицированные (нитроцел-за, ацетилцел-за), 3)сиснтетические (получ процессами полимер-ии и поликонд-ии из низкомолек вещ-в). Полимеризация – процесс многократного просод-я молекул мономера за счет разрыва двойных или тройных связей, или размывание цикла без выделения побочных прод-ов (полиэтилен, поливинилхлорид), степень полим-ии. Поликонд-я – реакция синтеза полимера из сод-ий, имеющих 2 или более функ-ых групп, сопровж-ся выдел за счет этих групп таких соед как H2O, NH3, HCl (полифенолформальдегид). По составу цепи делятся на 1)корбоцепные (полиэтилен, полистирол), 2)гетероцепные (полиэфиры, капрон), 3)элементоорган-ие (содерж в основ цепи атомы Si, Al, Ti). Большрй интерес пред-ют кремнеорган соед-я. При небол степени кон-ии получ-ся жидкости, примен в кач-ве смазочных масел. К их ценным сво-ам относ-ся незначит изменение вязкости в широком интервале тем-р и хим стойкость. При более высокой степ конд-ии получ смолобразные вещ-ва. Весьма стойки к нагрев-ю, хорош электроизол-ые сво-ва. На основе этих смол получ каучукподобные материалы. Кремнеорган-ие соед-я примен для придания несмачи-ти стеклу, бумаге, ткани, строит материалам. По строения цепи полимера разл-ют 1)линейные (полиэтилен, полистирол) – эластичны, способ расв-ся в орган раст-ах, 2)развл-ые (полиэфиры), 3)сетчатые (прочные связи между отд цепями, прочность, плохораств, термореактивны – резины). По отношения к нагреву 1)термопластичные (полиэтилен) 2)термореактивные (разруш необратимо – сетчатые полимеры). Свойства полимеров 1)низкая плотность, в 5-8 раз ниже стали, 2)высок мех прочность, 3)высокие гидро, термо, звукоизол св-ва, 4)в воде не раств, 5)высок стойкость к агрес средам, 6)хор сварив-ть, спос-ть к окраш-ю. Недостатки 1)старение под действ света, окисление 2)полимер теряет эластичность, гибкость, ухудш мех св-ва 3)невысок теплоустой-ь 4)низкая поверх-ая прочность. Исп-ие в строительстве – для покрыт полов, отделки стен, потолков, тепло и звукоизол материалы, кровельное, гирметики, санитарно-техн оборуд-ие, трубопроводы, арматура, клей, мастики, лакокрас материалы. Пластмассы – материалы, содержащие полимер, кот при формировании изделий наход-ся в вязкотенучем состоянии, при его эксп-ии – в стеклообразном. Состав – полимер 30-60%, наполнитель 40-80% (сажа, гранит, известняк), классификатор 1-2%, стабилизатор 1-2%, растворители, пигменты.
45. Органические, элементоорганические, неорганические полимеры, биополимеры, волокна, каучуки. Особенности св-в полимеров. Пластмассы. Применение полимеров. Органическими полимерами называют соединения, содержащие в главной цепи и боковых радикалах атомы углерода, водорода, кислорода, азота, серы и галогенов. Это могут быть также вещества, в состав молекул которых входят и другие элементы, если их атомы не образуют главную цепь и не соединены непосредственно с атомами углерода. К элементоорганическим полимерам относят соединения, цепи которых построены из атомов углерода и элементов, не входящих в состав природных органических соединений (атомы кремния, алюминия, титана, олова и др.), например кремний- органические полимеры. Неорганическими полимерами называют высокомолекулярные соединения, не содержащие атомов углерода, например природные или синтетические силикаты, полифосфаты натрия и др.Простые низкомолекулярные соединения, из которых построены цепи полимеров, а также исходные вещества, образующие полимеры при различных реакциях, называют мономерами. Высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, т.е. полученные совместной полимеризацией нескольких мономеров, называют сополимерами. Полимеры, макромолекулы которых построены из одинаковых мономеров, называют гомополимерами. Биополимеры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Биополимеры состоят из одинаковых (или разных) звеньев — мономеров. Мономеры белков — аминокислоты, нуклеиновых кислот — нуклеотиды, в полисахаридах — моносахариды. Выделяют два типа биополимеров — регулярные (некоторые полисахариды) и нерегулярные (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые полисахариды). Волокно́ (мн.ч. воло́кна) — класс материалов, состоящий из непрядёных нитей материала или длинных тонких отрезков нити. Волокно используется в природе как животными, так ирастениями для удержания тканей (биологических). Волокно используется человеком для прядения нитей, верёвок, как часть композиционных материалов, а также для производства таких материалов, как бумага или войлок. Каучу́ки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционнымисвойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты. В строении полимера можно выделить мономерное звено — повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (—СН2—CHCl—)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами илигетерополимерами.Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты,полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли: поли этилен, поли пропилен, поли винилацетат и т. п. Пластма́ссы (пласти́ческие ма́ссы) или пла́стики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природныевысокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять после охлаждения или отвердения заданную форму. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное состояние. Благодаря ценным свойствам полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении, в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, пленки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых организмов представляют высокомолекулярные соединения.
46. Стекло, получение, состав, свойства, применение в строительстве. Стекло- амфотерный материал. Вещ-ва в амфотерной состоянии не имеют упоряд-ой структуры, медленно текут, изотропны, плавятся при строго опред темп-ах. Сущ-ют сотни видов стекол разл составов. Пром стекла содержат не менее 5 компонентов, спец технические – более 10. Стекло получают сплавлением смеси песка, известника, соды с добавлением кремнозема и магнезита при 1400-1500гр. Na2CO3+ CaCO3+ 6SiO2= Na2O*CaO*6SiO2 +2CO2, Al2O3 - кремнозем, MgCO3=MgO+CO2 (магнезит). Расплав охлаждается до получения стекломассы опред вязкости и напр-ся на изготовление листового стекла, стеклопакетов, стеклоблоков, труб, посуды. Хим состав стекла SiO2 71-72% - созд простр каркас стекла, опред его важнейшие св-ва. Na2O 14-15% - ускор процесс стеклообраз-я, пониж темп плавл массы, умен хим стойкость стекла. CaO 6-7% - повыш хим стойкость стекла. MgO 4% - повыш мех прочность, сниж склонность к крист-ии. Al2O3 2% - повыш прочность и однородность. Красители Cr2O3 – зеленый, CoO – синий, Fe3O4 – коричн, CuO – голубой, CdS – желтый, Au – красный. Свойства 1)прозрачность, 2)хрупкость, 3)малая термостойкость, 4)высокая звукоизол-ая спос-ть, 5)высок хим стойкоймть. При длит соприкосн с водой происходит вымыв с пов-ти ионав натрия – выщелачивание. Щелочи разъедают стекло при длит воздействии. Стеклянное волокно, стеклопластики. 1) каустический магнезит (MgO) получ обжиг-ом магнезита при темпер 750-850. MgCO3(магнезит)=MgO+CO2.MgO размалыв-ся в порошок и упак-ся в стальныет бочки т.к. на воздухе MgO быстро теряет актив-ть
2) каустический доломит (MgO* CaCo3) получ обжигом доломита при температуре 650-750 MgCO3*CaCO3(доломит) =MgO* CaCo3(балласт)+CO2. CaCO3 снижает активность вяжущего. Гидротация (взаимодеистви с водой) MgO идёт медленно, затвердевшии камень малой проч-ти поэтому затворяют магнезиальные вяжущие не водой,а раст-ми солей MgCl2,MgSO4.MgO(вяжущее)+MgCl2+H2O=2MgOHCl(магнезиальный цемент).При затвердении смесь привращ-ся в плотную, белую, легко полиризующеюся массу. В воде разрушается вследствие вымывания растворимых солей (MgCl2,MgSO4)_. Водостоикость повыш добавками Na3PO4
2Na3PO4(добавка)+3MgCl2=Mg3(PO4)(не раств в воде)2+6NaCl.
Применение:Магнезиал вяж прочно связ с древес-ой предохроняя от гниения, в смеси с древ опилками получ ксиломит (для изготовления бесшовных полов,пресованием получ плиты для отделки) в смеси с древесн стружками получ фибролит-плиты огнеустоичевые, легкие,с низкой звукопроницаемостью,теплоизоляционные.
Соединения кремния
. Si по расп-ю на Земле занимает 2-ое место после кислорода. Составляет 27% земной коры. Встреч-ся только в соед-ях, яв-ся основным элементом минералов (полевой шпатель) и горных пород (гранит). Земная кора на 97% состоит из соединений Si: K2O3*Al2O3*6SiO2 – ортоклаз, Na2O*Al2O3*6SiO2 – альбит, CaO*Al2O3*2SiO2 – анортит (полевые шпаты), Al2O3*2SiO2*2H2O – каолин, K2O*3Al2O3*6SiO2*2H2O – слюда (алюмосиликаты). SiO2 - кремнозем – природный полимер, сущ-ет в кристал состоянии. Плав-ся при темп 1555гр и при охлажд затвер-ет в стекловидную массу – кварцевое стекло. Исп-ся для произ-ва кварц ламп, хим посуды. Частицы кварца размером 0,01-2 мм – обычный песок (белый или светло желтый). Полевошпатные пески обр-ся при выветр-ии полевого шпата (разрушение под действ Н2О, СО2 и воздуха). K2O*Al2O3*6SiO2 + CO2 + 2H2O®выветр® K2CO3 + Al2O3*2SiO2*2H2O + 4SiO2(песок). Песок содержит примеси полев шпата, гипса, слюды и имеет окраску от св-желтого до тем-корич. По кач-ву хуже кварц песка. Песок исп-ся в кач-ве запол-ля в цементах, известковых строит р-ах, в произ-е керамики, известково-пескового кирпича, стекла, для уст-ва дорожных насыпей. SiO2 кислотный оксид, не раств в воде при ну. Взаимод с HF(SiF4), щелочами при сплавлении(Na2SiO3), карбонатами. Аморфный кремнозем реаг с Ca(OH)2 при ну, связывая раств гидроксид в нераств сое-е, исп-ся как гидравлич добавка. Оксиду кремния соотв-ют кислоты x SiO2*yH2O. SiO2 *H2O=H2SiO3 – метакр, SiO2*2H2O=H4SiO4 – ортокр, 2SiO2*H2O=H2Si2O3 – поликр. Соли кр кислот – силикаты, в основном нераств в воде, кроме Na и K. Силикаты чрезвычайно распр в природе.
