Получение сплавов
Имеется способ уменьшения коррозии металлов, который строго нельзя отнести к защите, - это легирование металлов, т. е. получение сплавов. Например, в настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчины, но их поверхностная коррозия хотя и с малой скоростью, но имеет место.
Лакокрасочные покрытия
Одним из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали, других металлов. Лакокрасочные покрытия наиболее доступны для широкого круга людей.
Электрохимический способ
В  производственных условиях используют также электрохимический способ – обработку изделий переменным током в растворе фосфата цинка при плотностях тока 4 А/ дм и напряжении 20 В и при температуре 60 – 70 С. Фосфатные покрытия представляют собой сетку плотносцепленных с поверхностью фосфора металлов. Сами по себе фосфатные покрытия не обеспечивают надежной коррозийной защиты. Преимущественно их используют как основу под краску, обеспечивающую хорошее сцепление краски с металлом. Кроме того, фосфатный слой уменьшает коррозионные разрушения при образований царапин или других эффектов.
Эмали
Для защиты металлов от коррозии используют стекловидные и фарфоровые эмали – силикатные покрытия, коэффициент теплового разшерения которых должен быть близок к таковому для покрываемых металлов. Эмалированные осуществляют нанесением на поверхность изделий водной суспензии или сухим напудриванием
Металлические покрытия
Широко распространенным способом защиты металлов от коррозии является покрытие их слоем других металлов. Покрывающие металлы сами коррозирует с малой скоростью, так как покрываются плотной оксидной пленкой. Покрывающий слой наносят различными методами: кратковременным погружением в ванну с расплавленным металлом (горячие покрытие), напылением (металлизация), обработкой порошками при повышенной температуре в специальном барабане (диффузионное покрытие), с помощью газофазной реакции
Пассивация металлов.
Металлы можно перевести в пассивное состояние под действием окислителей, электрохимически, подав на них положительный потенциал.
Способность металлов пассивироваться широко используют для защиты от коррозии.
Ингибиторы коррозии металлов. Применение ингибиторов – один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах (в атмосферах, в морской воде, в окислительных условиях и т.д.). Ингибиторы - это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их.
2. Напишите формулу, объясняющую правило фаз Гиббса.
Гиббса правило фаз, основной закон гетерогенных равновесий, согласно которому в гетерогенной (макроскопически неоднородной) физико-химической системе, находящейся в устойчивом термодинамическом равновесии, число фаз не может превышать числа компонентов, увеличенного на 2 Для любой равновесной системы сумма числа фаз j и вариантности v равна числу компонентов k, увеличенному на число параметров n, определяющих равновесное состояние системы: j + v = k + n. При этом параметры состояния - температура Т, давление р, напряжённости электрического и магнитного полей и др. - должны быть одинаковыми во всех фазах. Если состояние системы может изменяться лишь под действием Тир, причём размеры фаз таковы, что можно пренебречь величиной их поверхностной энергии, то Ф. п. принимает вид:
v = k + 2-j.
3. Напишите варианты реакций получения оснований при взаимодействии соли и щелочи.
C r2(SO4)3 + 6KOH = 2Cr(OH)3 + 3H2SO4
Cu(NO3)2 + Ba(OH)2 = Cu(OH)2 + Ba(NO3)2
K2SO4 + 2NaOH = 2KOH + Na2SO4
Na3PO4 + 3KOH = 3NaOH + K3PO4
Билет № 33
1. Что такое гомологические ряды органических соединений, и какие виды изомерии бывают у них?
Гомологический ряд – это бесконечный ряд органических соединений, имеющих сходное строение и, следовательно, сходные химические свойства и отличающихся друг от друга на любое число СН2– групп (гомологическая разность). Среди многообразия органических соединений можно выделить  группы веществ, которые сходны по химическим свойствам и отличаются друг от друга на группу CH2.Соединения, сходные по химическим свойствам, состав которых отличается друг от друга, на группу
CH2, называются гомологами. Гомологи, расположенные в порядке возрастания их относительной молекулярной массы, образуют гомологический ряд. Группы CH2 называется гомологической разностью.
Примером гомологического ряда может служить ряд предельных углеводородов (алканов). Простейший его представитель –
метан. Гомологами метана являются: этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан и т.д. Формула любого последующего гомолога может быть получена прибавлением к формуле предыдущего углеводорода гомологической разности. Состав молекул всех членов гомологического ряда может быть выражен одной общей формулой. Для рассмотренного гомологического ряда предельных углеводородов такой формулой будет CnH2n+2, где n – число атомов углерода.
Существуют следующие гомологические ряды: Алканы Алкены Алкины Диеновые углеводороды Циклоалканы Арены Одноатомные спирты Карбоновые кислоты Альдегиды Эфиры сложные Амины
Гомологические ряды могут быть построены для всех классов органических соединений. Зная свойства одного из членов гомологического ряда, можно сделать выводы о свойствах других представителей того же ряда. Это обусловливает важность понятия гомологии при изучении органической химии.
Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, одну и ту же молекулярную формулу, но разное строение и, обладающие поэтому разными свойствами.
Среди структурных изомеров выделяют 2 группы:
1) соединения, содержащие различные функциональные группы и относящиеся к различным классам органических соединений (например нитроэтан и аминоуксусная кислота) 2) соединения, отличающиеся положением заместителя или кратной связи в молекуле (бутан СH3-CH2-CH2-CH3, 2-метилпропан) 3) соединения, отличающиеся положением заместителя или кратной связи в молекуле (бутен-2 СH3-CH- - CH – CH3, бутен-1 CH3-CH2-CH - - CH2). Стереоизомеры можно разделить на 2 типа: геометрические изомеры и оптические изомеры. Геометрическая изомерия характерна для соединений, содержащих двойную связь, или цикл. Оптическими изомерами называют молекулы, зеркальны изображения которых несовместимы друг с другом
2. Кинетические уравнения реакций первого, второго и третьего порядков. Молекулярность реакции.
Молекулярность реакции – это минимальное число молекул, участвующих в элементарном химическом процессе. По молекулярности элементарные химические реакции делятся на молекулярные (А →) и бимолекулярные (А + В →); тримолекулярные реакции встречаются чрезвычайно редко. Если реакция протекает последовательно через несколько гомогенных или гетерогенных элементарных стадий, то суммарная скорость всего процесса определяется самой медленной его частью, а молекулярность заменяется порядком реакции – формальным показателем при концентрации реагирующих веществ. Поэтому весь процесс в целом лучше характеризует порядок реакции. Кинетическое уравнение реакции только для элементарных стадий совпадает с выражением ЗДМ. В этих случаях молекулярность и порядок реакции совпадают, хотя и не всегда. Так, при избытке одного из компонентов элементарной реакции А + В (А >> В) скорость реакции будет практически зависеть от изменения концентрации вещества В (А = const), поэтому порядок бимолекулярной реакции понижается до первого. Аналогично тому, что скорость реакции может характеризоваться по любому веществу, участвующему в реакции, для реакции aА + bВ → кинетические уравнения по веществу А и веществу В выглядят соответственно (V с индексом А=K*C в степени х с индексом а и V с индексом В=kC с индексом b в степени у)
а общее кинетическое уравнение – V с индексом А = K*C в степени х с индексом а * C с индексом b в степени у=kC во торой степени
3. Напишите варианты ОВР: межмолекулярных, внутримолекулярных и диспропорционирования
ОВР – это реакция, протекающая с переносом электрона или электроновот восстановителя к окислителю. Реакции бывают:
межмолекулярныe
H 2S + Cl2 S + HCl
Восст ок ox red
Внутримолекулярные(одна часть молекулы – восстановитель, другая - окислитель)
2NO2 2NO + O2
Диспропорционирования (самоокисление, самовосстановление, внутримолекулярные, но с одинаковыми атомами)
Cl2 + H2O HCl + HClO
Билет № 34
1. Какие бывают типы органических реакций и реагентов (дайте примеры)
Многообразие органических реакций сводится к пяти типам: замещения, присоединения, отщепления, перегруппировки и окислительно-восстановительные.В реакциях замещения водород или функциональная группа замещается на неводородный атом или другую функциональную группу: CH4+Cl2=CH3Cl+HCl хлорметан СH3-CH2-Cl+NaOH=CH3-CH2-OH+NaCl этанол
Реакции присоединения сопровождаются разрывом кратных связей:
H-C===C-H +Br2=CH2Br-CH2Br 1,2 дибромэтан
| |
H H
Реакции отщепления (элиминирования) приводят к образованию непредельных углеводородов: (хлорэтилен)
С2H5Cl= H-C===C-H +HCl этан
| |
H H
Реакции перегруппировки (изомеризации) приводят к образованию изомеров: (пентан) СH3-CH2-CH2-CH2-CH3=CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 (2-метилбутан) Реакции окисления и восстановления протекают с изменением степени окисления углеродного атома: Полное окисление (сгорание) СH2+3,5O2=2CO2+3H2O; Частичное окисление
Напишите формулы, отражающие основные законы стехиометрии
Основные законы стехиометрии, включающие законы количественных соотношений между реагирующими веществами с помощью уравнений химических реакций, вывод формул химических соединений, составляют раздел химии, называемый стехиометрией. Стехиометрия включает в себя законы Авогадро, постоянства состава, кратных отношений, Гей-Люссака, эквивалентов и сохранения массы. В основу составления химических уравнений положен метод материального баланса, основанный на законе сохранения массы (М. В. Ломоносов, 1748, А. Лавуазье, 1789). Закон сохранения массы веществ : Масса реагирующих веществ равна массе продуктов реакции.
Стехиометрические коэффициенты
В химической реакции число взаимодействующих атомов остается неизменным, происходит только их перегруппировка с разрушением исходных веществ. Взаимодействие водорода и кислорода с образованием воды может быть записано с помощью уравнения химической реакции 2H2+O2=2H2O
Коэффициенты перед формулами химических соединений называются стехиометрическими.
Закон постоянства состава (Ж. Пруст): Химическое соединение, имеющее молекулярное строение, независимо от метода получения характеризуется постоянным составом.
Такие соединения называют дальтонидами или стехиометрическими в отличие от бертолидов , состав которых зависит от способа получения. Такие соединения состоят не из молекул, а из атомов или ионов.
Закон кратных отношений (Д. Дальтон): Если два элемента образуют между собой несколько молекулярных соединений, то масса одного элемента, приходящаяся на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.
При взаимодействии азота с кислородом образуются пять оксидов. На 1 грамм азота в образующихся молекулах приходится 0,57, 1,14, 1,71, 2,28, 2,85 грамм кислорода, что соответствует отношением 2:1, 1:1, 2:3, 1:2, 2:5 в этих оксидах; их составы N 2O, NO, N 2O 3, NO 2, N 2O 5.
Закон эквивалентов (И. Рихтер): В молекулярных соединениях массы составляющих их элементов относятся между собой как их эквиваленты.
Химический эквивалент – реальная или условная частица вещества, способная соединиться и заместить 1 моль атомов водорода в реакциях присоединения и замещения или принять (отдать) 1 моль электронов в окислительно-восстановительных реакциях.
Химический эквивалент
Э Эл.=молекулярная масса М Эл/валентность
Э к-ты=Молекулярная масса М к-ты/основность к-ты
Э осн=Молекулярная масса М осн/кислотность осн.
Э о.в.=Молекулярная масса М соед/число электронов
Закон простых объемных отношений (Ж. Гей-Люссак): При равных условиях объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных продуктов как небольшие целые числа.
Так, в реакции образования аммиака из простых веществ отношение объемов водорода, азота и аммиака составляет 3:1:2.
Закон Авогадро : В равных объемах любых газов, взятых при одинаковых условиях, содержится одинаковое число молекул.
Из закона Авогадро вытекают два следствия:
Одинаковое число молекул любых газов при одинаковых условиях занимают одинаковый объем.
Относительная плотность одного газа по другому равна отношению их молярных масс.
Число Авогадро – число частиц в моле любого вещества; N A = 6,02∙10 23 моль –1.
Молярный объем – объем моля любого газа при нормальных условиях; равен 22,4 л∙моль –1.
Молярная масса (M) – масса одного моля вещества, численно совпадающая с относительными массами атомов, ионов, молекул, радикалов и других частиц, выраженных в г∙моль –1.
3. Напишите варианты реакций получения органических веществ из неорганических и наоборот.
С3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
2CH2=CH + 5O2 4SO2 + 2H2O |
