Xii. основи хімії в'яжучих речовин
1. Які сировинні матеріали використовують для одержання, портландцементу? В якому співвідношенні? Запишіть мінералогічний склад портландцементного клінкеру.
2. Напишіть реакції взаємодії мінералів портландцементного клінкеру з водою. В якому випадку процес протікає з виділенням більшої кількості теплоти?
3. Поясніть процес тужавіння портландцементу. Як змінюється характер середовища в процесі реакцій мінералів з водою? За рахунок яких реакцій?
4. З якою метою в портландцемент вводять гідравлічні добавки? Поясніть хімізм процесу.
5. Чим спричиняється корозія бетону? Поясніть процес вуглекислотної корозії бетону.
6. Чому портландцемент, який містить в своєму складі підвищену кількість 3CaO•Al2O3 не рекомендують використовувати в умовах середовища, що містить іони SO42- ? Поясніть хімізм процесу.
7. Як зменшити корозію бетонуна основі портландцементу з підвищеним вмістом 3CaO•SiO2? Поясніть хімізм процесу.
8. Що таке магнезіальна корозія бетону? Поясніть хімізм процесу.
9. Опишіть відомі вам теорії твердіння неорганічних в’яжучих речовин. Поясніть твердіння гіпсу.
10. Скільки негашеного вапна можна одержати при випалюванні 750 кг вапняку, який містить 18% некарбонатних домішок?
11. Які мінеральні в’яжучі речовини можна добути з природного гіпсового каменю CaSO4•2H2O. Напишіть реакції взаємодії їх з водою.
12. Методи захисту бетону від корозії. Поясніть хімізм процесів при обробці бетону тетрафторидом силіцію SiF4 і гексафторсилікатом магнію Mg[SiF6].
13. Скільки будівельного гіпсу CaSO4•0,5H2O можна добути з 525 кг CaSO4•2H2O який містить 7%домішок?
14. Скільки диоксиду кремнію SiO2 необхідно взяти для отримання рідкого скла з модулем 1,9, якщо для цього використали 230 кг карбонату натрію?
15. Що таке гідравлічно-активні добавки та як вони використовуються?
16. Скільки соди й піску треба взяти, щоб одержати 1 т рідкого
скла з модулем 2,5?
17. 
Які властивості має будівельний гіпс? Як можна впливати на швидкість його тужавіння? Чому вироби з гіпсу використовують тільки для внутрішніх робіт?
18. Що таке магнезіальний цемент, як його одержують? Його властивості й використання.
19. Чому в масовому гідротехнічному будівництві використовують портландцемент, який містить в основному 2CaO•SiO2 і мало 3CaO•SiO2. Напишіть реакції взаємодії цих мінералів а водою.
20. Скільки сульфату натрію і піску потрібно, щоб одержати 1 т розчинного скла з модулем 2?
21. Що таке глиноземистий цемент? Які його властивості, де він застосовується? Наведіть рівняння гідратації глиноземистого цементу.
22. Написати рівняння реакції взаємодії оксиду кальцію з водою. Визначити теплоту гідратації СаО, якщо відома теплота утворення:
СаО - 635 кДж/моль; Са(ОН)2 - 985,5 кДж/моль; Н2О-285,8 кДж/моль.
23. Чим обумовлюється сульфатна корозія портландцементу і як вона відбувається?
24. Методи захисту бетону від сульфатної корозії.
25. Що означає модуль рідкого скла?
26. Напишіть реакцію твердіння будівельного гіпсу. Обчисліть тепловий ефект реакції, якщо відома теплота утворення, кДж/моль:
СаSО4∙2Н2О – (-2033,67); СаSО4∙0,5Н2О – 2004; Н2О - 285,84.
27. «Мокрий» спосіб отримання рідкого скла. Де використовується рідке скло.
28. Карбонатний та сульфатний способи отримання рідкого скла.
29. Навести способи твердіння рідкого скла.
30. Розписати процес отримання будівельного вапна із вапняку.
31. Як отримати будівельний гіпс. Напишіть реакцію твердіння будівельного гіпсу.
32. Чому в бетонах на основі портландцементу не використовують алюмінієву арматуру. Відповідь підтвердити за допомогою рівнянь реакцій.
33. Яка оптимальна температура одержання негашеного вапна? Чому з підвищенням температури випалювання вапняку, отримане вапно повільніше гаситься?
34. Визначити тепловий ефект реакції отримання будівельного гіпсу (CaSO4∙0,5H2O), якщо відома теплота утворення:
Н2О - 285,84 кДж/моль; СаSО4∙2Н2О – (-2033,67)кДж/моль.
СаSО4∙0,5Н2О – 2004 кДж/моль.
ДОДАТКИ
Додаток 1
Таблиця електронегативності елементів (за Л. Полінгом)
| H 2,1 | He - | ||||||||
| Li 1,0 | Be 1,5 | B 2,0 | C 2,5 | N 3,0 | O 3,5 | F 4,0 | Ne - | ||
| Na 0,9 | Mg 1,2 | Al 1,5 | Si 1,8 | P 2,1 | S 2,5 | Cl 3,0 | Ar - | ||
| K 0,8 | Ca 1,0 | Sc 1,3 | Ti 1,5 | V 1,6 | Cr 1,6 | Mn 1,5 | Fe 1,8 | Co 1,9 | Ni 1,9 |
| Cu 1,9 | Zn 1,6 | Ga 1,6 | Ge 1,8 | As 2,0 | Se 2,4 | Br 2,8 | Kr - | ||
| Rb 0,8 | Sr 1,0 | Y 1,2 | Zr 1,4 | Nb 1,6 | Mo 1,8 | Tc 1,9 | Ru 2,2 | Rh 2,2 | Pd 2,2 |
| Ag 1,9 | Cd 1,7 | In 1,7 | Sn 1,8 | Sb 1,9 | Te 2,1 | I 2,5 | Xе - | ||
| Cs 0,7 | Ba 0,9 | La-Lu 1,0-1,2 | Hf 1,3 | Ta 1,5 | W 1,7 | Re 1,9 | Os 2,2 | Ir 2,2 | Pt 2,2 |
| Au 2,4 | Hg 1,9 | Tl 1,8 | Pb 1,9 | Bi 1,9 | Po 2,0 | At 2,2 | Rn - | ||
| Fr 0,7 | Ra 0,9 | Ac 1,1 | Ku - | Ns - |
Додаток 2
Термодинамічні константи деяких речовин
| Речовина | Агрегатний стан | DН°298, кДж/моль | DG°298, кДж/моль | S°298, кДж/моль |
| NH3 O2 NO N2 NO2 H2O CO CO2 CH4 H2 C2H6 C2H4 H2S SO2 Sромб HCl Cl2 H2O ZnO Zn Mg(OH)2 CaSO4×2H2O CaSiO3 CaCO3 CaO Ca(OH)2 Na2CO3 AgNO3 Ag SiO2 NH4Cl Fe2O3 3CaO×2SiO2 BeCO3 Al2O3 Al BaCO3 | г г г г г г г г г г г г г г г г р к т т т т т т т т т т т т т т т т т т | -46,19 90,37 33,89 -241,84 -110,5 -393,51 -84,67 49,04 52,28 -20,15 296,9 -92,30 -285,84 -349,0 -924,66 -2033,67 -1579,0 -1206,0 -635,1 -986,2 -1129,0 -120,7 -859,3 -315,39 -821,32 -3826,9 -981,57 -1675,0 -1202,0 | 16,64 86,69 51,84 -288,8 -137,27 -394,38 -32,89 124,50 68,12 -33,02 -300,37 -95,27 -237,5 -318,19 -833,7 -1495,4 -1128,8 -604,2 -896,76 -1047,7 -32,2 -803,75 -343,64 -740,99 -944,75 -15,76,4 -1138,8 | 192,5 205,3 210,62 191,5 240,45 188,74 197,4 213,6 229,5 130,6 173,2 219,4 205,64 248,1 31,88 186,7 223,0 69,96 43,5 41,59 63,14 193,97 87,45 92,9 39,7 83,4 136,0 140,9 42,69 42,09 94,56 89,96 211,01 199,4 50,94 28,31 112,1 |
Додаток 3
Ряд напруг металів
| Метал | Катіон у розчині | Стандартний потенціал, В | Метал | Катіон у розчині | Стандартний потенціал, В |
| Літій Калій Рубідій Барій Стронцій Кальцій Натрій Магній Берилій Алюміній Титан Цирконій Ванадій Марганець Хром Цинк Залізо Полоній | Li+ K+ Rb+ Ba2+ Sr2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Be2+ Al3+ Ti2+ Zr2+ V2+ Mn2+ Cr2+ Zn2+ Fe2+ Po4+ | -3,01 -2,92 -2,98 -2,92 -2,89 -2,84 -2,74 -2,38 -1,70 -1,66 -1,63 -1,53 -1,18 -1,05 -0,91 -0,76 -0,44 -0,40 | Кадмій Талій Кобальт Нікель Молібден Германій Олово Свинець Водень Бісмут Стибій Арсен Мідь Ртуть Срібло Платина Золото | Cd2+ Ta2+ Co2+ Nі2+ Mo3+ Ge4+ Sn2+ Pb2+ H+ Bi3+ Sb3+ As3+ Cu2+ Hg2+ Ag+ Pt2+ Au+ | -0,40 -0,34 -0,27 -0,23 -0,20 -0,15 -0,14 -0,13 +0,22 +0,24 +0,30 +0,34 +0,798 +0,799 +1,19 +1,7 |
Додаток 4
Добуток розчинності (ДP) важкорозчинних сполук у воді при 25 °С
| Сполука | ДP | Сполука | ДP |
| AgCl | 1,8×10-10 | HgS | 1,6×10-52 |
| AgSCN | 1,1×10-12 | Mg(OH)2 | 6×10-10 |
| Ag2Cr2O7 | 1,0×10-10 | Mn(OН)2 | 2×10-13 |
| Ag2CrO4 | 1,1×10-12 | Mn(OH)3 | 1×10-36 |
| BaCO3 | 4×10-9 | MnS | 2,5×10-13 |
| BaCrO4 | 1,2×10-12 | NiCO3 | 1,3×10-7 |
| BaSO4 | 1,1×10-10 | NiC2O4 | 4×10-10 |
| BaMnO4 | 2,5×10-10 | Ni(OH)2 | 6,3×10-18 |
| CaCO3 | 3,8×10-9  | PbCO3 | 7,5×10-14 |
| CaSO4×2H2O | 2,5×10-5 | PbCl2 | 2×10-5 |
| CdS | 1,6×10-28 | PbCrO4 | 1,8×10-14 |
| CdCO3 | 1×10-12 | Pb(OH)2 | 5×10-16 |
| Co(OH)2 | 2×10-15 | PbS | 2,5×10-27 |
| CuC2O4 | 2,5×10-22 | PbSO4 | 1,6×10-8 |
| Cu2S | 1×10-48 | SnS | 2,5×10-27 |
| CuS | 6×10-38 | Sn(OH)4 | 1×10-57 |
| FeCO3 | 3,5×10-11 | SrCO3 | 4×10-8 |
| Fe(OH)2 | 8×10-16 | SrSO4 | 3,2×10-7 |
| Fe(OH)3 | 6,3×10-38 | Zn(OH)2 | 1×10-17 |
| FeS | 5×10-18 | ZnS | 1,6×10-24 |
Додаток 5
Стандартні електродні потенціали 
деяких окисно-відновних систем у водних розчинах
| № п/п | Електродний процес | , В |
| Ag+ + e = Ag | 0,799 | |
| Al 3+ + 3e = Al | -0,663 | |
| Ca2+ + 2e = Ca | -2,866 | |
| Cu2+ + 2e = Cu | 0,337 | |
| Zn2+ + 2e = Zn | -0,763 | |
| Pb4+ + 2e = Pb2+ | 1,694 | |
| J2(тв) + 2e = 2J- | 0,536 | |
| HIO + H+ + e = ½ J2 + H2O | 1,45 | |
| SiF62- + 4e = Si + 6F- | -1,20 | |
| SiO32- + 3H2O + 4e = Si + 6OH- | -1,73 | |
| H3PO3 + 3H+ + 3e = P + 3H2O | -0,49 | |
| PO43- +2H2O + 2e = HPO32- + 3OH- | -1,05 | |
| H3PO4 + 2H+ + 2e = H3PO3 + H2O | -0,276 | |
| H2SO3 +4H++ 4e = S + 3H2O | 0,45 | |
| SO42- + H2O + 2e= SO32- + 2OH- | -0,90 | |
| SO32- + 3H2O + 6e= S2- + 6OH- | -0,61 | |
| 2SO32- + 3H:O + 4e = S2O32- + 6OH- | -0,58 | |
| SO42- + 2H+ + 2e = H2S04 + H2O | 0,20 | |
| S2O62-+ 4H+ + 2e = H3SO3+ H2O | 0,20 | |
| S + 2e = S2- | -0,48 | |
| SO42- + 8H+ + 8e = S2- + 4H2O | 0,149 | |
| SO42- + 4H+ + 2e = H2SO4 + H2O | 0,17 | |
| 2NO3-+ 2H2O +2e= N2O4 + 4OH- | -0,85 | |
| NO3- + NO + e = 2NO2 | -0,58 | |
| NO2- + H2O + e = NO + 2OH- | -0,46 | |
| NO3- + 5H2O + 6e = NH2OH + 7OH- | -0,30 | |
| N2O22- + 6H2O + 4e = 2NH2OH + 6OH- | -0,73 | |
| N2O+ H2O + 6H+ + 4e = 2NH3OH+ | -0,05 | |
| NO3- +H2O + 2e = NO2- + 2OH- | 0,01 | |
| 2NO2- +3H2O + 4e = N2O +6OH- | 0,15 | |
| HNO2 +5H+ +4e = NH3OH+ +H2O | 0,62 | |
| NO3-+ 3H+ + 2e = HNO2+ H2O | 0,94 | |
| NO3- + 4H+ +3e = NO + 2H2O | 0,96 | |
| HNO3 + H+ + e = NO + H2O | 1,00 | |
| 2HNO3 + 4H+ + 4e = N2O + 3H2O | 1,29 | |
| NH3 + 3H+ + 2e = NH4+ + H2 | 1,96 | |
| Fe2S3 + 2e = 2FeS + S2- | -0,67 | |
| Fe(OH)3 + e = Fe(OH)2 + OH- | -0,56 | |
| Fe2+ + 2e = Fe | -0,440 | |
| Fe3+ + 3e = Fe | -0,037 | |
| Fe3+ + e = Fe2+ | 0,771 | |
| FeO42- +8H++ 3e = Fe3+ +4H2O | 1,90 | |
| Mn(OH)3 + e = Mn(0H)2 + OH- | -0,40 | |
| MnO2 + H2O + 2e = Mn(OH)2 +2OH- | -0,05 | |
| Mn(OH)3 +e= Mn(OH)2 +OH- | 0,10 | |
| MnO4- +2H2O + 3e = MnO2 + 4OH- | 0,57 | |
| MnO42- +2H2O +3e = MnO2 + 4OH- | 0,58 | |
| MnO2 + 4H+ + 2e = Mn2+ +2H2O | 1,23 | |
| Mn3+ + e = Mn2+ | 1,51 | |
| MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O | 1,51 | |
| MnO4- + e = MnO42- | 0,54 | |
| ClO3- + H2O + e = ClO2 + 2OH- | -0,45 | |
| ClO4- +H2O +2e= ClO3- + 2OH- | 0,17 | |
| ClO3- + H2O + 2e = ClO2- + 2OH- | 0,35 | |
| ClO2- + H2O + 2e = ClO- + 2OH- | 0,59 | |
| ClO3- + 3H2O + 6e = ClO- + 6OH- | 0,62 | |
| ClO4- +4H2O +8e = Cl- + 8OH- | 0,51 | |
| 2C1O- + 2H2O +2e = Cl2+ 4OH- | 0,52 | |
| ClO2- + H2O + 2e = CIO- + 2OH- | 0,66 | |
| ClO- + H2O + 2e = Cl- + 2OH- | 0,89 | |
| ClO4- + 2H+ + 2e = ClO3- + H2O | 1,19 | |
| C1O3- + 3H+ +2e = HC1O2 + H2O | 1,21 | |
| ClO4- + 8H+ + 7e = 1/2Cl2 + 4H2O | 1,34 | |
| ClO3- + 6H+ +6e= Cl- +3H2O | 1,45 | |
| Cl2 + 2e = 2Cl- | 1,36 | |
| HC1O + H+ + 2e =Cl- +H2O | 1,49 | |
| HC1O2 +3H+ + 4e = Cl- + 2H2O | 1,56 | |
| CrO42- +4H2O + 3e = Cr(OH)3 + 5OH- | -0,12 | |
| Cr2O72- +14H+ +6e= 2Cr3+ + 7H2O | 1,33 | |
| CrO42- +6H+ + 3e = Cr3+ + 3H2O | 1,335 | |
| Cr3+ + e = Cr2+ | -0,41 | |
| JO3- + 6H+ +5e = 1/2J2 +3H2O | 1,195 | |
| JO3- + 3H2O + 6e = J-+ 6OH- | 0,26 | |
| BrO3- + 3H2O + 6e = Br -+6OH- | 0,61 | |
| BrO-+H2O + 2e = Br- + 2OH- | 0,76 | |
| Br2 + 2e = 2Br- | 1,065 | |
| HBrO + H+ +2e = Br- + H2O | 1,33 | |
| BrO3- + 6H+ + 5e = ½ Br2 + 3H2O | 1,52 | |
| HBrO + H+ + e = ½ Br2 + H2O | 1,59 | |
| ½ H2 + e = H- | -2,23 | |
| 2H+ + 2e = H2 | 0,000 | |
| 2H+ + 2e = H2 (pH = 7) | -0,414 | |
| O2 + e = O2- | -0,56 | |
| O2 +2H2O + 4e = 4OH- | 0,401 | |
| O2 + 4H+ + 4e = 2H2O | 1,229 | |
| O2 + 2H+ + 2e = H2O2 | 0,682 | |
| H2O2 +2H+ + 2e = 2H2O | 1,77 | |
| PbO2 + 4H+ + 2e = Pb2+ + 2H2O | 1,455 |
Фізичні величини та числові значення деяких констант:
- одиниці маси (m) 1 г = 10-3 кг;
- одиниці об’єму (V) 1 дм3 = 1 л = 10-3 м3;
- одиниці густини (r) 1 г/мл або г/см3 = 10-3 г/л або г/дм3 або кг/м3;
- одиниці часу (t) 1 год = 60 хв або 3600 с;
- одиниці тиску (р) 1 атм = 760 мм рт.ст. = 100325 Па = 101,3 кПа або
1мм рт.ст. =1,31×10-3 атм = 133,322 Па;
- одиниці теплоти та енергії (Q, E) 1 кал = 4,1868 Дж або
1 еВ = 1,602×10-19 Дж;
- одиниця електричного заряду (Q, q) 1- = 1,602×10-19 Кл;
- число Авогадро (С12 = 12,0000…..) NА = 6,02252×1023 моль-1;
- заряд електрона - = (4,8030 ± 0,001) × 10-10 ел.ст.од. = 1,602 × 10-19 Кл;
- маса електрона m = 9,1091 × 10-31 кг = 0,00054860 а.о.м.;
- газова стала R = 1,9872 кал× град-1×моль-1 = 8,3143 Дж ×К-1×моль-1 =
= 0,082057 л× атм× град-1×моль-1;
- молярний об’єм (ідеальний газ, 0°С, 1 атм) = 22,414×103 см3×моль-1 =
=22,414 л = 2,241436 ×10-2 м3 ×моль-1;
- стала Планка h = 6,6256 × 10-27 ерг × с = 6,6256 × 10-34 Дж × с;
- швидкість світла у вакуумі = 2,99795 × 108 м × с-1;
- p = 3,14159;
- е = 2,7183;
- ln 10 = 2,3026;
- константа Фарадея F = 96487 Кл/моль;
- абсолютна температура плавлення льоду Т пл. льоду = 273,15 К;