ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 23

1. Применение законов Рауля и Вант-Гоффа к растворам электролитов. Изотонический коэффициент, его связь со степенью диссоциации.

2. Легирование как способ защиты металлов от коррозии. Жаростойкость и жаропрочность.

Ответ:

По Вант-Гоффу осмотическое давление раствора численно равно тому газовому давлению, которое имело бы растворенное вещество, будучи переведенным в газообразное состояние в том же объеме и при той же температуре. Поскольку объем (разбавление) обратно пропорционален концентрации, то закон Вант-Гоффа можно записать в виде

Так как объем одного моля газообразного вещества при нормальных условиях равен 22,4 литра, то осмотическое давление раствора, содержащего 1 моль вещества, равно 22,4 атм.

Измерение осмотического давления раствора используется для определения молекулярных масс даже разбавленных растворов, что позволяет оценивать молекулярные массы растворимых высокомолекулярных соединений, в частности, биополимеров. Заменив C(B) в формуле Вант-Гоффа соотношением (m(B) • 1000 / ?(B) • V), получим уравнение, позволяющее вычислять молекулярные массы растворенных веществ:

m(B) – масса растворенного вещества, V – объем раствора.

Если растворы характеризуются одинаковыми осмотическими давлениями, то по Вант-Гоффу такие растворы называются изотоническими. Независимо от природы растворенного вещества, изотоничность является следствием одинакового числа частиц в растворе.

Поскольку при растворении реальное число частиц может отличаться от числа растворенных молекул, Вант-Гофф ввел понятие изотонического коэффициента i. По определению это отношение числа всех частиц к числу растворенных молекул:

В бензольном растворе уксусной кислоты i < 1, ибо в этом растворе число частиц меньше числа молекул, в результате реакции ассоциации в соответствие с уравнением

Если же в растворе преобладает не ассоциативный, а диссоциативный или ионизационный механизмы взаимодействия, то i > 1. Так, в водном растворе уксусная кислота диссоциирует CH3COOH = CH3COO– + H+, и число частиц становится больше числа молекул. первый закон Рауля – парциальное давление над раствором прямо пропорционально мольной доле растворенного вещества. Второй закон Рауля – понижение температуры кипения и повышение температуры замерзания раствора прямо пропорционально моляльной концентрации раствора:

Коррозией (от лат. соггоАеге — разъедать) называется самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под влиянием окружающей среды. Ежегодно из-за коррозии теряется около четверти всего произведенного в мире железа. Однако не только потеря металлов, но и порча изготовленных из них изделий обходится очень дорого. Затраты на ремонт или на замену деталей судов, автомобилей, аппаратуры химических производств, приборов и коммуникаций во много раз превышают стоимость металла, из которого они изготовлены.

Коррозия вызывает серьезные экологические последствия. Утечка газа, нефти и других опасных химических продуктов из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к загрязнению окружающей среды, что отрицательно воздействует на здоровье и жизнь людей. Понятно, почему на защиту металлов и сплавов от коррозии тратятся большие средства.

ЛЕГИРОВАНИЕ (нем. legieren — сплавлять, от лат. ligo — связываю, соединяю), 1) введение в состав металлических сплавов т. н. легирующих элементов (напр., в сталь — Cr, Ni, Mo, W, V, Nb, Ti и др.) для придания сплавам определенных физических, химических или механических свойств. 2) Введение примесных атомов в твердое тело (напр., в полупроводники для создания требуемой электрической проводимости). Легирование диэлектриков обычно называют активированием. ЖАРОУПОРНОСТЬ (жаростойкость, окалиностойкость), способность металлических материалов противостоять химическому разрушению поверхности под действием воздуха или др. окислительной газовой среды при высоких температурах. ЖАРОПРОЧНОСТЬ, способность конструкционных материалов (главным образом, металлических) выдерживать без существенных деформаций механические нагрузки при высоких температурах. Определяется комплексом свойств: сопротивлением ползучести, длительной прочностью и жаростойкостью.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 24

1. Гидролиз солей. Простой (обратимый) и сложный (необратимый) гидролиз (примеры).

2. Понятие о. Свободная поверхностная энергия.

Ответ:

Гидролиз солей.

Взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию молекул слабого электролита, называют гидролизом солей.

Различают несколько вариантов гидролиза солей:

§ 1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания:

Na₂CO₃ + Н₂О = NaHCO₃ + NaOH

CO₃^2- + H₂O = HCO₃^- + OН^-

(раствор имеет щелочную среду, реакция протекает обратимо)

§ 2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания:

СuСl₂ + Н₂О = CuOHCl + HCl

Cu²⁺ + Н₂О = CuOH⁺ + Н⁺

(раствор имеет кислую среду, реакция протекает обратимо)

§ 3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания:

Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OН)₃ + 3H₂S

2Аl³⁺ + 3S^2- + 6Н₂О = 2Аl(OН)₃(осадок) + ЗН₂S(газ)

(Гидролиз в этом случае протекает практически полностью, так как оба продукта гидролиза уходят из сферы реакции в виде осадка или газа).

Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и имеет нейтральную среду.

Коллоидные системы (коллоиды, др.-греч. κόλλα — клей и εἶδος — вид) — дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — взвесями и эмульсиями.

Размеры коллоидных частиц варьируются в пределах от 10^-7 до 10^-5 см. В свободнодисперсных коллоидных системах (дымы, золи) частицы не выпадают в осадок.

Основные свойства

§ Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.

§ В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча (эффект Тиндаля).

§ Дисперсные частицы не выпадают в осадок за счёт броуновского движения.

Основные виды

§ дым — взвесь твёрдых частиц в газе.

§ туман — взвесь жидких частиц в газе.

§ суспензия — взвесь твёрдых частиц в жидкости.

§ эмульсия — раствор жидкости в жидкости.

§ пена — раствор газа в жидкости или твёрдом теле.

§ гель — раствор жидкости в твёрдом теле.

§ сплав — раствор твёрдого тела в твёрдом теле.