Материал: Shpora_polnaya_2009 (1)

Основная причина ускоряющего действия – уменьшение энергии активации.

Во втором случае – разные фазы.

Пример:

Имеет значение не количество катализатора, а состояние его поверхности.

Катализатор чаще всего находится в твердой фазе.

Твердые катализаторы – оксиды, сульфиды, металлы и соли.

Иногда достаточно простого контакта для огромного увеличения скорости.

Пример. при добавлении

Твердые катализаторы могут терять свою активность под действием каталитических «ядов» - соединений мышьяка, фосфора, цианидов, сероводорода, ацетилена, кислорода.

Поскольку малые количества ядов способны отравлять большие массы катализатора. Это говорит о том, что работает не весь катализатор, а лишь его активные центры.

Согласно теории мультиплетов, существуют определенные закономерности, связывающие расстояния между атомами и расстояния между активными центрами катализатора.

Мультиплет – активный центр на поверхности катализатора, состоящий из нескольких атомов или ионов, имеющий правильную конфигурацию, зависящую от строения всей кристаллической решетки катализатора.

Для протекания определенной реакции молекула должна расположиться особым образом относительно двух активных центров.

Отрицательный катализ вызывается ингибиторами. Они могут расходоваться при протекании процесса. Их действие заключается в том, что они связывают положительные катализаторы либо мешают положительному катализу.

С помощью ингибиторов защищают металл от коррозии в жидких средах, тормозят окислительные процессы в маслах и топливе.

Примерно 80% всех производственных процессов основано на катализе: производство аммиака, серной кислоты, азотной кислоты, крекинг (переработка нефтепродуктов), моторное топливо (из каменного угля).

33. Растворы. Растворимость. Способы выражения концентраций растворов.

Раствор - гомогенная система, в которой одно вещество равномерно распределено в среде другого.

Понятие раствор может относиться к любому агрегатному состоянию (газ, жидкий раствор, твердый раствор – смешанные кристаллы).

Раствор - гомогенная система, состоящая из двух или более самостоятельных веществ - компонетнов.

В растворе различают растворитель и растворяемое вещество.

Растворы газа в газе или жидкости в жидкости называют смесями.

Разбавленный раствор – раствор, в котором содержание одного из компонентов намного меньше содержания другого компонента.

Концентрированный раствор - раствор, в котором относительные количества растворенного вещества и растворителя одного порядка.

Насыщенный раствор – раствор, в котором растворенное вещество при данных условиях более не растворяется, даже при продолжительном перемешивании.

Примечание автора. Не стоит путать два понятия – концентрированный и насыщенный.

Концентрация насыщенного раствора - мера растворимости вещества при данных условиях.

Раствор называют пересыщенным, если содержание растворенного вещества значительно превышает предел насыщения данного раствора.

Пример. При можно приготовить 20%-ный раствор (довольно концентрированный, но еще не насыщенный). Концентрация насыщенного раствора при данной температуре составляет 31.5%.

Способы выражения концентраций растворов.

Концентрация раствора – количественное выражение его состава.

1. Молярные доли (дроби) показывают какую долю составляет число молей данного компонента от общего числа молей всех компонентов.

Пример. Компоненты А и В. Массы компонентов Число молей компонентов -

Молярная доля компонента А

2. Процентное выражение концентрации

3. Концентрация, выражаемая через плотность раствора.

Вычисляется с помощью приборов (ареометр, пикнометр, лактометр) и специальных таблиц значений.

4. Молярная концентрация

показывает сколько молей растворенного вещества в одном литре раствора.

М – молекулярная масса вещества.

5. Моляльная концентрация

показывает сколько молей растворенного вещества приходится на 1000 грамм растворителя

6. Нормальная концентрация

показывает сколько грамм-эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 литре раствора

7. Титр – число граммов раствренного вещества в 1 мл раствора.

Пример.

34. Физические и химические процессы при при растворении. Растворимость твердых тел и жидкостей в жидкостях.

Растворам присущи признаки как химического (однородность раствора) соединения, так и механической (изменение состава раствора в широких пределах, а также возможность обнаружения в свойствах раствора свойтсв отдельных слагающих его компонентов) смеси.

Физическая теория растворов (Вант-Гофф).

Растворитель является индифферентной средой, в которой равномерно размешаны молекулы растворенного вещества по всему объему раствора. Взаимодействия между чатицами и молекулами нет. Теория оправдывается для разбавленных растворов неэлектролитов.

Химическая теория растворов (Менделеев).

Растворитель дает с растворенным веществом определенные соединения – сольваты.

Молекулы сольватов образуют с растворителем молекулярную смесь.

Причина образования сольватов – проявление донорно-акцепторных и водородных связей. Вокруг ионов располагаются молекулы растворителя, образуя сольватные слои (оболочки).

Сольваты менее прочны, чем обычные химические соединения. Легко разрушаются даже при небольшом повышении температуры растворов.

Растворение сопровождается выделением/поглощением теплоты, сокращением/увеличением объема.

Теплота растворения вещества – количество теплоты, поглощаемой (выделяемой) при растворении одного моля вещества.

Растворимость твердых веществ в жидкостях.

Зависит от природы твердых тел, природы растворителя и температуры.

С повышением температуры, как правило, растворимость увеличивается (так как теплоты растворения имеют отрицательные значения).

Для идеальных растворов справедливо уравнение Шредера: N1 – растворимость твердого вещества, энтальпия растворения 1 моля вещества в насыщенном растворе.

Растворение твердого вещества можно представить в две стадии: плавление вещества и смешение жидкого вещества с раствором. Тогда энтальпия смешения равна нулю,

Идеальная растворимость увеличивается с повышением температуры (такие системы немногочисленны).

Давление мало влияет на растворимость твердых веществ.

При понижении температуры происходит выпадение вещества в осадок – процесс кристаллизации.

Растворимость жидкостей в жидкостях.

Растворимость увеличивается с повышением температуры и почти не зависит от давления.

Существуют неограниченная растворимость и растворимость до известного предела.

1. жидкости смешиваются в любых пропорциях (спирт и вода).

2. имеет место расслаивание (образование двух слоев – верхний и нижний). пример: эфир и вода.

Расслаивание уменьшается с ростом температуры и исчезает при некоторой (критической) температуре.

36. Законы Рауля.

Особенность растворов: давление пара растворителя над раствором ниже, чем над чистым растворителем.

Первый закон.

Давление пара растворителя над раствором пропорционально мольной доле растворителя в растворе.

или

Относительно понижение давление пара растворителя над раствором равно мольной доли растворенного вещества.

Введем обозначения:

давление пара растворителя над чистым растворителем;

давление пара растворителя над раствором;

абсолютное понижение давления;

относительное понижение давления.

Если система полностью подчиняется закону, на графике наблюдаются прямолинейные зависимости. Однако в реальных системах наблюдаются отклонения.

Примечание автора. Обязательна графическая иллюстрация.

Температура замерзания раствора ниже температуры замерзания чистого растворителя, а температура кипения – выше.

Второй закон.

Повышение температуры кипения раствора и понижение температуры его замерзания пропорциональны моляльной концентрации раствора.

К – константа, характеризующая растворитель.

не зависит от природы вещества, а определяется природой растворителя и моляльностью, т.е. числом растворенных молекул в определенном количестве растворителя.

С помощью законов Рауля можно определять неизвестные молекулярные массы растворенных веществ.

39.Сильные электролиты. Понятие активности и коэффициента активности.

Электролиты – вещества, которые в растворе или расплаве состоят полностью или частично из ионов.

Они не подчиняются законам Рауля: их растворы замерзают при более низких температурах, а кипят при более высоких температурах, чем растворы неэлектролитов той же моляльной концентрации.

По способности диссоциации электролиты делятся на слабые и сильные. Сильные диссоциируют полностью – процесс необратим. Процесс диссоциации слабых обратим (в растворах содержатся как ионы, так и недиссоциированные молекулы).

Сильные электролиты не только в разбавленных, но и в концентрированных растворах диссоциируют практически нацело.

Степень диссоциации примерно равна 1.

Если условно взять какой-либо ион за центр и провести вокруг сферу произвольного радиуса, можно заметить, что каждый ион окружается как бы роем других ионов – ионной атмосферой.

Ионная атмосфера препятсвует передвижению ионов в растворе, что приводит к уменьшению электропроводимости раствора.

Разбавление увеличивает расстояния между ионами, уменьшает из взаимодействие, что приводит к увеличению электропроводности за счет роста скорости ионов, а не за счет роста степени диссоциации.