![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Лекции по химии |
Самарский Государственный Аэрокосмический Университет им. ак. С.П. Королева Факультет Производства двигателей летательных аппаратов Лектор доц. Расщупкина И.Ю. Самара 2001г Химическая т/д. 1) Основные понятия. Соврем хим т/д разрабатывает наиболее рациональные методы рассчета тепловых балансов при протекании хим и физ-хим процессов. Раскрывает закономерности наблюдаемые при равновесии, определяет наиболее благоприятные условия для т/д-ски возможного процесса, поясняет направление и пределы протекания процессов. Система т/д – совокупность макротел, взаимод и обменивающ энергией как друг с другом так и с внеш средой. По характеру взаимод с окр средой делятся на: - изолированные (без обмена с внеш средой V=co s ) - закрытые (обмен энергией с окр средой m=co s ) - открытые (m,Vco s ) Система может быть гомогенной и гетерогенной (однородной и неоднородной) Совокупность физ и хим свойств системы наз состоянием. Физ величины, характеризующие состояние системы наз т/д параметрами. Они не зависят от массы системы, их можно измерить напрямую. Их также называют интенсивными свойствами: р, Т, ? – хим потенциал. Экстенсивные св-ва системы зависят от массы системы, их нельзя измерить напрямую, они рассматр как ф-ия параметра состояния и поэтому наз ф-ями состояния: U(вн энер), Н (энтальпия), S (энтропия). Изменение св-в системы во времени наз процессом. - сомопроизвольные (протекает без затрат энергии из вне) - несамопроизвольные(наоборот) - обратимые (при котором система проходит ряд обращений без изменений в окр среде) - необратимые (наоборот) Внутр энерг характеризует общий запас энергии системы и включает все виды энергии движения и взаимод частиц, но не включает кинет энергию вцелом и пот энергию. Т/д пользуется понятием изменения внутр энергии. ?U=Uкон-Uнач dU Энтальпия характеризует запас энергии системы при р=co s она числено равна: H=U pV ?H=?U p?V dH ?H=Hкон-Hнач Энергия передается от одной системы к другой в виде теплоты и работы. Теплота (Q) не явл ф-ией состояния системы, т.к. ее вел-на зависит от пути перехода системы из нач положения в кон. Q>?Q, A>?A Передача теплоты осущ засчет хаотич движения мол-л, а при совершении работы передача энергии идет путем упорядоченного движения мол-л под действием внеш сил 2) 1нач т/д: В любом процессе приращение внутр энергии системы = кол-ву теплоты, сообщаемой системе за вычетом работы, совершаемой системой. dU=?Q-?A ?A – сумма всех видов работ, совершаемых системой ?A=pdV ?A’ pdV – работа против внешних сил; ?A’ – полезная работа, соверш сист при протекании какого либо процесса рdV(работу расширения) можно вычислить, если знать у-ия состояния системы Теплоту процесса подсчитывают, зная истинную теплоемкость системы. c=?Q/d Теплоемкость – отношение б/м кол-ва теплоты, переданного системе к б/м изменению тем-ры им вызываемой. Следствие 1 нач т/д при p=co s ?A=pdV A=p?V Q=?U p?V ?Q=dU pdV=dU d(pV)=d(U pV)=dH Qp=co s =?H 3)Термохимия – раздел химии, в к-ом изучают тепловые эффекты хим реакции. При хим реакции происходит изменение внутр энергии путем выделения или поглощения теплоты. В хим процессах работа очень часто незначительна и ей можно пренебречь.
Закон Гесса: Тепловой эффект х.р. зависит только от вида и состояния исходных в-в и кон продуктов. При термохим рассчетах использ термохим у-ия. Т.х. у-ия обязательно должны содержать молярные кол-ва в-в, в правой части должен быть приведен тепловой эффект, должны быть указаны агрегатные состояния в- в, с т.х. у-иями можно производить все алгебраические действия. З-н Гесса применим как к хим реакциям так и к физ-хим превращениям (процессам плавления, кристаллизации, испарения, сублимации, конденсации, растворения и т.д.) При записи з-на Гесса используется два вида тепл эффектов: 1) Энтальпия образования в-в – ?fH? - (тепл эффект реакции образования одного моля данного соединения из простых в-в, взятых в устойчивых стандартных состояниях) ?rH?=?кон?fH? i- ?исх?fH? i ?rH? - тепл эффект реакции i – стехиометрический коэф 2) Энтальпия сгорания - ?Hсгор - (тепл эффект реакции окисления одного моля данного соединения с кислородом с образованием высших оксидов соответствующих элементов) ?rH?=?исх?Hсгор i- ?кон?Hсгор i Рассмотрим зависимость теплового эффекта реакции от температуры Пусть реакция А>В происходит при p=co s Тепл эффект реакции по з-ну Гесса: ?rH=HB-HA Продифференцируем данное у-ие по тем-ре (d?rH/d )p= (dHB/d )p-(dHA/d )p ?H=Qp (d?rH/d )p=Cp,B-Cp,A – диффер ур-е Кирхгоффа. Изменение тепл эффекта процесса с температурой = изменению теплоемкости системы, происходящее в результате процесса. В небольшом интервале температур теплоемкость системы можно считать не зависящей от тем-ры, тогда при p=co s , интегрируя дифференциальную формулу (от Т1 до Т2): ?H 2=?H 1 ?CP( 2- 1) - интегральное ур-е Кирхгоффа Т1=298?К ?H 2=?H298 ?CP( 2-298) По следствию из закона Гесса, изменение теплоемкости находится по следующему соотношению ?CP=?конCP i- ?исхCP i 4) (2) нач т/д устанавливает направление и условие протекания естественных процессов, для рассчетов наиболее удобной явл формулировка (2) нач т/д, связанная с ростом энтропии. Вывод (2) нач т/д сделано на основе анализа работы идеальной тепловой машины ?=A/Q1=(Q1-Q2)/Q1=( 1- 2)/ 1 Q1/ 1-Q2/ 2= пл > ки > пен p=c =c p=c =c p=c o s o s o s o s o s ?S1 ?S2 ?S3 ?S4 ?S5 кип? (Сp,газ/ )d Величина энтропии Sт, найденное по этому у-ию назыв абс энтропией чистого в- ва при тем-ре Т и атм давлении. =298?К, p=1 атм (стандартные условия) S?298 из справочника В хим процессах изменение энтропии подчиняется следствию из з-на Гесса: ?rS?=?конS? i-?исхS? i На практике в качестве критерия направленности процесса более удобно использовать другие ф-ии, к-ые назыв т/д потенциалами: 1) изобарно-изотерм пот-л: свободная энергия Гиббса G=H- S; dG=dH- dS 2) изохорно-изотрм пот-л: свободная энергия Гельмгольца F=U- S; dF=dU- dS Рассмотрим закрытую систему, в к-ой процесс осущ при =co s . Согласно (2) нач т/д в такой системе разрешено протекание 2 видов процесса (обр и необр) =co s Обратимый ?S=Qобр/ Qобр- ?S=0; p=co s ?H- ?S=0; ?G=0 критерий равновесного состояния системы Необратимый ?S>Qнеобр/ Qнеобр- ?S=0; ?H- ?Sпрод реакц CA=CB -dc/d =k C2 Со?С-dC/ C2=0? kd -1/C0 1/C=k 1/C=1/C0 k кин ур-е II порядка в интегр форме k=1/ ((C0-C)/(C0 C)) Определение константы скорости реакции (2) порядка: 1) метод подстановок В разные моменты времени находим текущую концентрацию, подставляют эту концентрацию в у-ие и соответственно рассчитывают константу скорости 2) графический метод 3) по времени полупревращения Для реакции (2) порядка время полупревращения обр-пропорц нач концентрации k=1/ 1/2 ((C0-(1/2) C)/(C0 (1/2) C)) k=1/ 1/2 (1/C0) > 1/2=1/(k C0) Для реакций II порядка время 1/2 обратно пропор начальной концентр (C0)1 и (C0)2 ( 1/2)1/( 1/2)2=(C0)2/(C0)1 реакция II порядкаКатализ и катализаторы Катализ – явление селективного изменения скорости хим реакции по средствам катализатора.
Катализатор – в-во, изменяющ скорость хим реакции, участвующее в ней , но к моменту образования продуктов реакции кол-во и состав катализатора остается неизменным. Особым видом явл автокатализ – скорость хим реакции изменяется под действием продуктов реакции. Различ катализаторы: - гомогенные (находятся с реагир в-вами в одной фазе) - гетерогенные (находятся в другой фазе, чем реагир в-ва) Они также бывают: - положительные (увелич скорости хим реакции) - отрицательные – ингибиторы (уменьш скорости хим реакции) Хар-ки кат-ра: а) активность или производительность A-активность А=mпрод/( mкат) А=mпрод/( Sкат) А=mпрод/( Vкат) б) селективность или избирательность HC?CH>(H2)> H2C=C H2>(H2)> H3C-CH3 C2H5OH >Al2O3> C2H4 H2O C2H5OH >Ag, Cu> CH3CHO H2 S(селективность)=mцелевого продукта/mвсех продуктов Общие закономерности катализа: 1) применение кат-ра не изменяет т/д кинетич реакции, т.е. вел-ны ?H и ?G - кат-р ускоряет только те хим реакции, для к-ых ?GАВ А В>А В>АВ – без катализатора А В катал>А кат-ор В>АВ – с катализаторомРастворы Коллегативные свойства растворовКоллегативные свойства растворов - свойства раствора связанные друг с другом и обусловленные общими причинами, главным из которых является число растворенных частиц в растворе. К таким свойствам относятся: понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, увеличение температуры кипения, уменьшение температуры кристаллизации, осмотическое давление I закон Рауля Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворимого вещества А – растворитель В – растворенное вещество pA(–давление насыщ пара с растворителем над растворителем pA–давление насыщ пара с растворителем над растворомСледствиепонижение давления насыщенного пара растворителя над раствором является понижением температур кристаллизации и повышения температур кипенияII закон Рауля Депрессия кипения или кристаллизации (? кр, ? кип) прямо пропорциональна концентрации растворенного вещества ( моляльная масса Е (эбуллиоскопическая константа) характеризует свойства растворителя и численно равна депрессии кипения одномолярного раствора EH2O=0,520 К (клиоскопическая константа) характеризует свойства растворителя и численно равна понижению температуры кристаллизации одномолярного раствора. KH2O=1,860 Депрессия кипения и кристаллизации величины положительные Е и К связаны с температурой кипения и кристаллизации растворителя, а также с их удельной теплотой парообразования и плавления соответственно Измеряя температуру кипения и температуру кристаллизации можно определить молекулярную массу растворенного вещества Осмос. Осмотическое давление.Если привести в соприкосновение два раствора различной концентрации или раствор и растворитель, то движение частиц растворенного вещества станет направленным. ОсмометрМолекулы растворителя проникают через полупроницаемую мембрану, что сопровождается повышением уровня жидкости во внутреннем сосуде осмометра. При этом создается препятствующее осмосу гидростатическое давление столба жидкости; на некоторой высоте h гидростатическое давление становиться таким, что осмос прекращается – наступает осмотическое равновесие.
В школе мне пошли навстречу, а в академии меня приняли сразу на второй курс - в порядке перевода из Петроградского лесного института. И вот с тощим вещевым мешком за спиной тороплюсь я на лекции, на лабораторные занятия по неорганической химии. Корпуса академии в то трудное время не отапливались, студенты вместе с преподавателями сидели в аудиториях в зимней одежде. Обед состоял в основном из хлеба да чая, который мы нагревали в тоненьких колбах на газовых горелках. Домой я возвращался уже поздно вечером, усталый, озябший. Но зато какое удовлетворение было от прожитого дня, насыщенного до предела, заполненного занятиями, общением с интересными людьми. Из преподавателей у меня в памяти остался профессор Турский Георгий Митрофанович. Человек высокой культуры, больших знаний, Георгий Митрофанович свою специальность - лесную таксацию унаследовал от отца, тоже профессора, крупного ученого России. Как-то во время практических занятий я показал Георгию Митрофановичу несколько аэрофотоснимков лесных угодий. Он очень ими заинтересовался, долго рассматривал через лупу и просил еще привезти снимки разных масштабов и разных времен года. - Вот, Александр Васильевич, - говорил он мне, - при помощи каждого аэрофотоснимка, не ходя в лес, можно получить много различных данных
1. Химия радиоматериалов, лекции Кораблевой А.А. (ГУАП)
4. Лекции "Строевая подготовка"
5. Безопасность жизнедеятельности (конспект лекций)
9. Лекции по международному частному праву
10. Правоведение - курс лекций
11. Лекции (часть) по теории государства и права
12. Охрана труда (лекции, Украина)
13. Лекции Л. И. Городнего по лексикологии английского языка
15. Психологизм в русской литературе. Лекция из курса проф. В.Гудонене
16. Лекции по курсу "Введение в языкознание"
17. Лекции по зарубежной литературе 20 века
18. Лекции Л. И. Городнего по лексикологии английского языка
20. Лекции по Истории мировых цивилизаций
21. Краткий конспект лекций по Теории тестирования аппаратных и программных средств
25. Дискретная математика (Конспекты 15 лекций)
26. Вычислительные методы алгебры (лекции)
27. Травма - лекция по общей хирургии
28. Химия и Стоматология (Химия в моей будущей профессии)
29. Уголовно-исполнительное право (лекции)
30. Лекции по уголовному процессу
31. Химия и экология
32. Лекции по Концепциям Современного Естествознания (КСЕ)
33. Научные основы школьного курса химии. методика изучения растворов
34. Конспект лекций по разделу "Политическая власть"
35. Лекции по материаловедению
36. Конспект лекций по предмету Горячая Штамповка
37. Лекции по Физической оптике чл.-кор Курбатова Л.П.
41. Зигмунд Фрейд - Введение в психоанализ (лекции)
42. Лекции по твердотельной электронике
44. Лекции по физике за 3 семестр
45. Структура и свойство материалов (из конспекта лекций)
47. Лекции по Концепциям Современного Естествознания (КСЕ)
48. Лекции по физкультуре (ОГУ)
49. Лекции по философии (Орел, 2003г.)
51. Химия
52. Химия
53. Химия. Белки
57. Межпредметные связи в курсе школьного предмета химии на предмете углерода и его соединений
58. Химия
59. Метожы аналитической химии
61. Татарстан - республика химии
62. Занимательные опыты по химии
63. Химия в биологии , медицине, производстве лекарственных веществ
64. Органическая химия (шпаргалка)
66. Возникновение и развитие науки химии
67. Творческая работа по химии: кислород
68. Химия меди
74. Лекции по курсу «Финансы, кредит, денежное обращение» (2004г.)
76. Лекции по аудиту
79. Экономика и менеджмент средств массовой информации (курс лекций)
80. Курс лекций по менеджменту
83. Лекции, методичка и шпоры по финансам предприятий
84. Лекции по экономике (Рынок. Конкуренция. Монополия)
85. Лекции по мировой экономике
91. Лекции о норвежской литературе: Кнут Гамсун
93. Лекции по маркетинговым исследованиям
94. Конспект лекций по дискретной математике
95. Лекции переходящие в шпоры Алгебра и геометрия
96. Лекции по Математическому анализу
97. Лекции по линейной алгебре (МГИЕМ, ФПМ)
98. Лекции по математической статистике
99. План чтения лекции по учебной дисциплине «Математические методы»