IV. Расстановка коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций наибольшую трудность вызывает расстановка коэффициентов. Существует несколько методов их нахождения. Одним из них является метод электронного баланса, основным требованием которого является соблюдение закона сохранения заряда, т.е. число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых восстановителем. В методе электронного баланса всегда указываются степени окисления атомов элементов, а не заряды реально существующих ионов.

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса осуществляется в несколько стадий:

1) записывают уравнение реакции со всеми участвующими в ней веществами без коэффициентов;

2) выделяют элементы, изменяющие степени окисления в результате реакции, и определяют число электронов, приобретенных окислителем и отдаваемых восстановителем;

3) уравнивают число электронов, приобретаемых и отдаваемых элементами, устанавливая тем самым коэффициенты для соединений, в которых присутствуют элементы, изменяющие степень окисления;

4) подбирают коэффициенты для всех остальных участников реакции.

Окислительно-восстановительными называются реакции, сопро-

вождающиеся изменением степени окисления элементов.

Степень окисления равняется условному заряду атома элемента,

определенному исходя из предположения, что молекула состоит только из

ионов.

1.2 Типы окислительно-восстановительных реакций Окислительно-восстановительные реакции могут происходить меж-ду различными веществами, между частицами, входящими в состав одногоитого же вещества и, наконец, между частицами одного и того же вещест-ва. В зависимости от этого окислительно-восстановительные реакции под-разделяют на следующие типы: Межмолекулярные реакции - элементы, которые проявляют окис-лительные и восстановительные свойства, находятся в разных молекулах.Например, 2 H 2 S + H 2 SO3 = 3S = 3H 2O 4Zn + IOHNO3 = 4Zn( NO3 ) 2 + 3H 3O + NH 4 NO3 Внутримолекулярные реакции - элементы, которые проявляютокислительные и восстановительные свойства, находятся в одной и тоймолекуле: ( NH 4 ) 2 Cr2O 7 = N 2 + Cr2O3 + 4 H 2O Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) – атом вещества, находясь в одной единственнойстепени окисления в результате окислительно-восстановительного процес-са приобретает различные степени окисления (один и тот же элемент в ве-ществе выполняет и окислительную и восстановительную функцию: 3HNO2 = HNO3 + 2 NO + H 2O 3Cl2 + 6 KOH = 5kCl + KClO3 + 3H 2O Реакции копропорционирования (репропорционирования) – про-цесс, обратный диспропорционированию: элемент, находясь в различныхстепенях окисления в результате окислительно-восстановительного про- 6 цесса приобретает одну и ту же степень окисления: KCI + KCIO + H2SO4 = CI2 + K2SO4 + H2O

Билет 22

Слабые электролиты

Химия » Теория по Химии » Слабые электролиты

Вода - слабый электролит, незначительно диссоциирует на ионы:

2H₂O « H₃O⁺ + OH^-

Не будем для простоты учитывать гидратацию и напишем:

H₂O « H⁺ + OH^- - вода- амфотерный электролит

Известна константа диссоциации воды:

Концентрацию воды недиссоциированной можно считать постоянной [H₂O] = 55,56 моль/л при 25 ^оС.

Но тогда [H⁺][OH^-] = 10^-14, как легко подсчитать.

Произведение концентраций водородных и гидроксид-ионов при данной температуре является постоянной величиной, называемой ионным произведением воды K_W или .

Водоро́дный показа́тель, pH (произносится «пэ аш», английское произношение англ. pH — piː'eɪtʃ «Пи эйч») — мера активности (в очень разбавленных растворах она эквивалентна концентрации) ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр:

Виды коррозии

· Газовая коррозия

· Атмосферная коррозия

· Коррозия при неполном погружении

· Коррозия по ватерлинии

· Коррозия при полном погружении

· Коррозия при переменном погружении

· Подземная коррозия

Борьба с коррозией

Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и разрешение этой проблемы является важной задачей. Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики. Истинные убытки от неё нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене прокорродировавших деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.

Идеальная защита от коррозии на 80 % обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на 20 % качеством используемых лакокрасочных материа­лов и способом их нанесения.^[3]. Наиболее производительным и эффективным методом подготовки поверхности перед дальнейшей защитой субстрата являетсяабразивоструйная очистка^[4].

Обычно выделяют три направления методов защиты от коррозии:

7. Конструкционный

8. Активный

9. Пассивный

Для предотвращения коррозии в качестве конструкционных материалов применяют нержавеющие стали, кортеновские стали, цветные металлы. При проектировании конструкции стараются максимально изолировать от попадания коррозионной среды, применяя клеи, герметики, резиновые прокладки.

Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя. Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла. Другой метод — использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие.

В качестве защиты от коррозии может применяться нанесение какого-либо покрытия, которое препятствует образованию коррозионного элемента (пассивный метод).

Кислородная коррозия оцинкованного железа

Кислородная коррозия железа, покрытого оловом

Красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование должны, прежде всего, предотвратить доступ кислорода и влаги. Часто также применяется покрытие, например, стали другими металлами, такими как цинк, олово, хром, никель. Цинковое покрытие защищает сталь даже когда покрытие частично разрушено. Цинк имеет более отрицательный потенциал и корродирует первым. Ионы Zn²⁺ токсичны. При изготовлении консервных банок применяют жесть, покрытую слоем олова. В отличие от оцинкованной жести, при разрушении слоя олова корродировать, притом усиленно, начинает железо, так как олово имеет более положительный потенциал. Другая возможность защитить металл от коррозии — применение защитного электрода с большим отрицательным потенциалом, например, из цинка или магния. Для этого специально создаётся коррозионный элемент. Защищаемый металл выступает в роли катода, и этот вид защиты называют катодной защитой. Растворяемый электрод, называют, соответственно, анодом протекторной защиты. Этот метод применяют для защиты от коррозии морских судов, мостов, котельных установок, расположенных под землей труб. Для защиты корпуса судна на наружную сторону корпуса крепят цинковые пластинки.

Если сравнить потенциалы цинка и магния с железом, они имеют более отрицательные потенциалы. Но тем не менее корродируют они медленнее вследствие образования на поверхности защитной оксидной плёнки, которая защищает металл от дальнейшей коррозии. Образование такой плёнки называют пассивацией металла. У алюминия её усиливают анодным окислением (анодирование). При добавлении небольшого количества хрома в сталь на поверхности металла образуется оксидная плёнка. Содержание хрома в нержавеющей стали — более 12 процентов.