|
|
Скачати 0.87 Mb.
|
| Тема: Мультиплетна теорія гетерогенного каталізу. Стислі теоретичні відомості Мультиплетна теорія гетерогенного каталізу. Розроблено декілька теорій гетерогенного каталізу, в основі яких лежить уява про адсорбцію реагуючої речовини на активних центрах каталізатора і утворення на поверхні проміжної сполуки. Одна із теорій гетерогенного каталізу запропонована О.О. Баландіним (1929 році). Основні положення цієї теорії наступні: 1. Активний центр каталізатора складається із декількох адсорбційних центрів. 2. Адсорбційні центри розміщенні на поверхні у визначеному порядку. 3. Порядок в розміщенні адсорбційних центрів відповідає геометричній будові молекули, яка підлягає перетворенню на поверхні каталізатора. 4. При адсорбції реагуюча молекула на активному центрі деформується, відбувається перерозподіл внутрішньо молекулярних зв’язків, що приводить до утворення нових молекул - продуктів реакції. Ця теорія була експериментально підтверджена на прикладі реакції дегідрування циклогексану, який каталізує деякі метали: С6Н12 С6Н6 + 3Н2 Плоска молекула циклогексану, представляє собою шестичленний цикл, який може адсорбуватися на активному центрі каталізатора тільки в тому випадку, якщо адсорбційні центри утворюють правильний трикутник, розміри якого відповідають розміру молекул циклогексану. Для цього, щоб деформувати молекули і відірвати шість атомів водню, необхідно ще три адсорбційні центри. Таким чином, щоб на металевому каталізаторі могли протікати реакції дегідрування циклогексану, активний центр каталізатора повинен включати шість атомів металу, відстань між якими і валентні кути відповідають цим ж параметрам молекули циклогексану. Таке розміщення атомів активного центру можливо тільки у металів з певною будовою кристалічної решітки. Для даної реакції каталізатором можуть бути платина і нікель, у яких відстань між атомами в кристалічній решітці невелика – 0,277 і 0,248 нм відповідно. Метали з аналогічно побудованою кристалічною решіткою, але з великою відстанню між атомами, наприклад Ag (0,288 нм) або Pb (0,350 нм), каталітично неактивні. Для других речовин і типів реакцій активні центри можуть складатися із двох, трьох і т.д. атомів. Подібні активні центри були названі дуплетами, триплетами, а в загальному випадку – мультиплетами. Звідси ця теорія отримала назву мультиплетної теорії каталізу. Мультиплетна теорія каталізу, використовує принцип геометричної відповідності будови активного центра із будовою реагуючої молекули, яка дозволяє вирішувати питання, зв’язані з вибором каталізатора для хімічних реакцій. Крім геометричної відповідності мультиплетна теорія враховує і енергетичну відповідність. Тяжіння молекул активним центром не повинно бути дуже слабким, так як в протилежному випадку молекула не зможе деформуватися і її внутрішньо молекулярні зв’язки не будуть ослаблені. Дуже сильне тяжіння приведе до інактивації активного центру і відправленню каталізатора. Завдання для виконання самостійної роботи. 1. Основні положення теорії гетерогенного каталізу. 2. Вчені, які зробили відкриття у теорії гетерогенного каталізу. 3. Використання мультиплетної теорії каталізу. 4. Гетерогенний каталіз. 5. Використання гетерогенного каталізу в промисловості. Самостійна робота № 11 Тема: Вплив розбавлених розчинів на електропровідність. Стислі теоретичні відомості Електропровідність розчину електроліту характеризує його властивість проводити електричний струм. Залежність еквівалентної та питомої електропровідності від концентрації. При збільшенні концентрації електроліту, а відповідно і концентрації іонів, питома електропровідність зростає до певної межі. При дуже великій концентрації зменшується ступінь дисоціації ( в розчинах слабих електролітів), або зростає вплив взаємного тяжіння іонів ( в розчинах сильних електролітів), що приведе до зменшення електропровідності. Для характеристики електричної провідності розчинів електроліту частіше використовують еквівалентну електропровідність. Еквівалентна електропровідність при розбавленні розчину (зменшенні концентрації) збільшується, досягаючи при безкінцевому великому розбавленні максимального і постійного значення. Це значення являється певним для кожного електроліту і називається еквівалентною електропровідністю при безкінцевому розбавленні, позначають 0 (або ). В безкінцевому розбавленні розчину досягається повна дисоціація молекул (= 1) і взаємодія між іонами відсутня. Кожний із іонів рухається не залежно від інших і еквівалентна електропровідність в такому випадку може бути представлена, як сума електропровідностей іонів. Та частина еквівалентної електропровідності, яка приходиться на іони одного виду, називається рухомістю іона. Еквівалентна електропровідність при безкінцевому розбавленні розчину дорівнює сумі рухомості іонів: 0 = lа + lк де, lа і lк – рухомість аніона і катіона. Це рівняння називають законом незалежного руху іонів або законом Кольрауша. Електропровідність має велике значення для різних галузей народного господарства, а особливо для харчової промисловості, де працюють з яскраво забарвленими і каламутними рідинами. Завдання для виконання самостійної роботи. 1. Що таке електропровідність? 2. Закон Кольрауша. 3. Одиниці вимірювання електропровідності. 4. Пояснити залежність електропровідності розчину від концетрації. 5. Назвіть прилад для вимірювання електропровідності? 6. В яких одиницях вимірюють рухомість іонів? 7. Які два іона мають найбільшу рухомість? 8. На якому принципі засновавна робота кондуктометра? 9. Чому при вимірюванні електропровідності розчинів електролітів використовують не постійний, а змінний струм? Самостійна робота № 12 Тема: Різноманітні типи електродів, концентраційні, дифузійні, окислювально-віднові ланцюги. Стислі теоретичні відомості Різниця електричних потенціалів виникає на межі метал-розчин. Так, метал занурений в розчин електроліту представляє собою струмопровідну систему, яку в електрохімії називають електродом. Виникнення різниці потенціалів на межі метал-розчин забезпечують електрохімічні перетворення, які отримали назву електродних процесів. Механізм цих процесів заключається в слідуючому: кришталева решітка металів утворена катіонами між якими рухаються електрони. В розчині солі цього метала в результаті її дисоціації знаходяться катіони металу. При взаємодії метала з розчином іони кришталевої решітки притягуються полярними молекулами води і переходять в розчин, який заряджається позитивно, а метал в якому з’явився надлишок електронів заряджається негативно. Між металом і розчином установлюється різниця потенціалів, яка має назву електродний потенціал. Негативний заряд металу заважає подальшому переходу іонів в розчин і викликає зворотній процес – переходу катіонів із розчину в метал. При рівновагі швидкості цих протилежно направлених процесів в системі установлюється динамічна рівновага при якій число іонів, які переходять із металу в розчин, дорівнюють числу іонів які перейшли з розчину в метал. Катіони металу, які знаходяться в розчині під дією сил електростатичного тяжіння концентруються біля поверхні металу, утворюючи подвійний електричний шар. Електростатичному тяжінню протидіють сили взаємного відштовхування катіонів та їх тепловий рух, тому подвійний електричний шар має дифузійну будову, концентрація катіонів в ньому зменшується по мірі віддалення від поверхні метала. Гальванічний елемент, в якому джерелом енергії є не хімічна реакція, а робота вирівнювання іонів називається концентраційним. Він складається з двох однакових електродів, занурених в розчини з різною концентрацією іонів. Наприклад: Сu | CuSO4 CuSO4 Сu, або Ag | AgNO3 AgNO3 | Ag, а1 а2 а1 а2 де, a1 < а2 Електрод, який знаходиться в більш розбавленому розчині, розчиняється та його іони переходять у розчин. Сам електрод при цьому заряджується негативно. На електроді, зануреному в більш концентрований розчин, осаджуються іони металу з розчину, та він заряджується позитивно. Таким чином, на обох електродах проходять процеси, які призводять до вирівнювання концентрації іонів у розчинах. Потенціали електродів дорівнюють: Е1 = Е1° + RT/nF ln a1 Е2 = Е2° + RT/nF In a2 Е2° = E1° Віднімаючи перше рівняння з другого, отримаємо рівняння для електрорушійної сили концентраційного елементу : Е = Е2 – Е1 = RT/nF In a2/a1 Е = 0,059 / n ln а2 /а1 Концентраційний елемент буде працювати до тих пір, поки активності іонів у розчинах не зрівняються ; при а1 = а2 його ЕРС = 0. Різниця електричних потенціалів виникає при контакті двох розчинів електролітів, якщо вони відрізняються концентрацією або природою розчиненої речовини. Внаслідок різності швидкості дифузії іонів у розчинах виникає дифузійна різність потенціалів чи дифузійний потенціал. Окислювально - відновні електроди використовуються тільки в тих випадках, коли метал електроду не бере участі в окислювально- відновному процесі, при роботі елементу він не змінюється, а служить тільки переносником електродів. Потенціал окислювального-відновного електрода залежить від співвідношення активностей окислювальної та відновної форми даної речовини. Чим більше стандартний окислювальне - відновний потенціал, тим вища активність окислювача в цій системі, і тим в більшому ступені виражені їх окислювальні властивості. Нормальним називають такий потенціал, який виникає на електроді, який занурили у розчин своєї солі з концентрацією 1г іон-металу на 1л розчину. Усі нормальні потенціали металів можна знайти у таблиці "Нормальні електродні потенціали. " Нормальний елемент ( елемент Вестона ) - такий елемент, у якого Е.Р.С. завжди постійна, у яких відома рецептура виготовлення. Елемент Вестона - це ртутно-кадмієвий елемент. Використовують такий елемент у лабораторних умовах для порівняння. Стандартними називають такі електроди, потенціал яких не змінюється. Завдання для виконання самостійної роботи. 1. Охарактеризувати електроди із активних металів, зануренні в розчини їх солей. 2. Рівняння Нернста. 3. Що таке електронегативний метал. 4. Дати характеристику газовому електроду. 5. Дати характеристику кисневому електроду. 6. Дати характеристику водневому електроду. 7. Дати характеристик каломельному електроду. 8. Дати характеристику скляному електроду. 9. Дати характекристику окисно-відновному електроду. 10. Які переваги має скляний електрод порівняно з водневим індикаторним електродом? Самостійна робота № 13 Тема: Електрохімічна корозія металів, засоби захисту металу від корозії. Стислі теоретичні відомості Корозія та її види. Корозією називають процес самовільного руйнування матеріалу під дією зовнішнього середовища. Зміна поверхні металу внаслідок корозійних процесів залежить від властивостей металу та умов їх перебігу. Види корозійних пошкоджень визначають характером руйнування. 1. Суцільна, коли корозією пошкоджена приблизно в однаковій мірі вся поверхня металу. 2. Місцева – пошкодження локальні – може бути у вигляді плям або глибоких поразок, які називають виразками або крапками. 3. Піттінг – пошкодження проникає всередину металу. 4. Селективна корозія пошкоджує не чистий метал, а металічний сплав. У хімічну взаємодію в першу чергу вступає більш активний компонент такого сплаву. 5. Інтеркристалічна корозія характеризується руйнуванням металу за межами зерен. Їй піддаються мідні сплави, а також деякі сплави. 6. Транскристалічна корозія – розсікає метал тріщиною крізь зерна. За механізмом перебігу розрізняють хімічну та електрохімічну корозію. Хімічна корозія – це руйнування металу при окисненні його в навколишньому середовищі без виникнення електричного струму. Хімічна корозія перебігає при взаємодії металу з газами та неелектролітами. При дії на метал сухих газів (кисню, азоту) або газових сумішей (сірководню, оксиду сульфуру), корозійний процес супроводжується переходом електронів від металу до окисника. Продукти корозії утворюються безпосередньо на коронованих ділянках і електричний струм у системі не виникає. Електрохімічна корозія – це руйнування металу в середовищі електроліту з виникненням електричного струму. Електрохімічна корозія металів відбувається на межі розподілу фаз «метал – електроліт». Цей вид корозії не залежить від типу електроліту та його кількості. Єдина умова, яка необхідна для здійснення процесу – це можливість сумісного перебігу анодної реакції іонізації металу та катодної реакції відновлення іонів або молекул, що окислюють метал. Захист від корозії Методи захисту від корозії досить різноманітні. Найважливіші з них: захист поверхні металу покриттям, створення сплавів з антикорозійними властивостями, електрохімічні методи, зміна складу середовища. Захисні покриття поділяють на дві групи – металічні та неметалічні. Неметалічні покриття бувають органічними (лаки, фарби, пластмаси, гума) і неорганічними (цемент, оксид, силікат, фосфат). Металічні покриття можуть бути анодними та катодними. Якщо потенціал покриття більш негативний, ніж металу, який захищають, його називають анодним. Якщо потенціал покриття більш позитивний – катодним. Одним із способів зниження швидкості корозії заліза є легування його хромом, нікелем, кобальтом та іншими металами. Ці домішки підвищують схильність сплавів до пасивації, зменшуючи таким чином швидкість їх розчинення. Завдання для виконання самостійної роботи. 1. Що таке корозія металів? 2. Які методи захисту металів від корозії? 3. Види корозії металів? 4. Яку корозію називають атмосферною? 5. Яку корозію називають кислотною? 6. Використання захисного анодного і катодного покриття проти корозії? 7. Вплив рН на корозію металу? 8. Чим відрізняється хімічна корозія від електрохімічної? Самостійна робота №14 Тема: Колоїдна хімія, вступ, основоположники предмету, основні етапи розвитку, праця вчених. Стислі теоретичні відомості Колоїдна хімія вивчає двухфазні або багатофазні системи, в яких одна із фаз знаходиться в високодисперсному стані. Багатоманітність властивостей колоїдних систем зумовлюється наступними факторами: хімічним складом окремих компонентів, дисперсністю роздроблених речовин, агрегатним станом компонентів, молекулярними силами в поверхневих міжфазних шарах, а також характерними властивостями і будовою цих шарів. Історія розвитку колоїдної хімії та праці вчених. До початку ХХ ст. наука про колоїди містила, головним чином, описання властивостей високодисперсних систем і методів приготування колоїдних розчинів. Вивчення властивостей колоїдів і накопичення більшого експериментального матеріалу показали, що колоїдні системи не вкладаються в звичайні рамки фізики і хімії. Для забезпечення накоплених матеріалів були створені різні гіпотези і теорії, а також спеціальні методи дослідження високодисперсних систем. Це показало, що необхідно виділити вчення про колоїди в спеціальну науку. В 1752 році Ломоносов використовував для отримання кольорового скла колоїдні розчин золота (золі золота) і заснував виробництво кольорового скла для мозаїки. Перші дослідження адсорбції із розчинів на твердому адсорбенті були виконанні в 1792 році російським хіміком Ловицем, який очистив розчин від домішок твердим адсорбентом – вугіллям. В 1809 році професор Московського університету Рейсс помітив електрокінетичні властивості колоїдних систем, відкрив явище електроосмосу та електрофорезу в суспензіях глини. В 1861 – 1864 році англійський вчений Грем вивчав дифузію різних розчинів, помітив, що деякі речовини дифундирують дуже повільно. До повільно дифундируючих речовин Грем відніс гідрати окисі алюмінію, цинку і інших металів, деякі природні речовини: крохмаль, декстрини, білки. Порівнюючи ці речовини і електроліти, він встановив, що хлоридна кислота дифундує в 50 раз швидше яєчного білка і в 100 раз – крохмалю. Такі трудно дифундируючі речовини, як гідрати окисі металів, агар, крохмаль, декстрин, по фізичному стану нагадують клей, тому Грем запропонував всі подібні речовини назвати колоїдами (від греч. колла – клей). Опираючись на власні досліди, Грем розділив всі речовини на кристалічні – кристалоїди і колоїдні – колоїди. Грем розробив ряд методів приготування і очищення колоїдів, використовуючи методи дифузії і діалізу. В 1869 році професор Київського університету Борщов в своєї роботі «Про властивості і будову колоїдів, які приймають участь в утворенні рослинних і тваринних організмів» чітко сформулював уяву про колоїди. Колоїдні системи він характеризує, як системи багатофазні (гетерогенні), відрізняючи їх від істинних розчинів, як систем однофазних (гомогенних). Борщов вважав, що речовини можуть існувати як в кристалічному, так і в колоїдному стані, переходити із одного стану в інший. Великий російський хімік Менделєєв вказав, що почті всі тіла в природі можуть знаходитися в колоїдному стані. Дальше ці положення експериментально підтвердив Веймарн. Він показав, що такі кристалоїди, як поварена сіль і хлористий кальцій можуть бути отримані в колоїдному стані в органічних розчинниках. Веймарн приготував більше 200 речовин в колоїдному стані, які в звичайних умовах існують в кристалічному виді. Важливе значення для розвитку колоїдної хімії мало відкриття броунівського руху. Вчені Смолуховський і Ейнштейн розробили теорію броунівського руху і дифузії в колоїдних системах, а Перен, Сведберг і Ільїн експериментально підтвердили теорії Ейнштейна і Смолуховського. Багато для розвитку колоїдної хімії зробив Думанський, який вивчав в’язкість ліофільних золей і їх електропровідність, вияснив умови стабілізації колоїдних систем і оптичні властивості. З праці Гуревича почалося вчення про поверхневі явища. Праця Ленгмюра по адсорбції і будові адсорбційного шару на поверхні розподілу вода – повітря в значному ступені заснована на роботі Гуревича і Шишковського. Праця Пескова дала початок вченню про агрегатну і седиментаційну стійкість колоїдів. Для вирішення проблеми стійкості і коагуляції колоїдних систем важливе значення мають роботи Фрейндлиха, Кройта, Дерягина і ін. Вивчаючи колоїдні розчини, більшість дослідників прийшли до висновку, що ці розчини представляють собою системи, які подібні на звичайні істинні розчини, тільки з дуже великими частинками. Звідси, істинні розчини високополімерних речовин з великою молекулярною вагою можливо розглядати, як колоїдні системи. Велике значення для вивчення властивостей колоїдних систем і розчинів високополімерів мають роботи Каргина, Ребіндера, Дерягіна, Жукова, Думанського, Соколова, Юрченко і ін. Завдання для виконання самостійної роботи. 1. Що вивчає колоїдна хімія? 2. Назвати розділи, які вивчає колоїдна хімія. 3. Які технологічні процеси пояснює колоїдна хімія? 4. Основні етапи розвитку колоїдної хімії. 5. Виникнення колоїдної хімії, основні вчені, які її розвили. 6. Праці вчених: Ломоносова, Ребіндера, Пескова. 7. Значення колоїдної хімії для технологічного процесу х/п. Самостійна робота № 15 |
| МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Міністерству освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, департаментам (управлінням) освіти і науки обласних, Київської... |
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 10. 06. 2011 №572 "Про Типові навчальні плани початкової школи", рішення... |
| Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Представництво ООН в Україні за підтримки Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України проводить конкурс, присвячений важливій... |
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Всеукраїнська акція "Моральний вчинок", ініційована Національною експертною комісією України з питань захисту суспільної моралі за... |
| МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Севастопольської міських державних адміністрацій на виконання листа Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 16.... |
УКАЗ Президента України Про затвердження Положення про Міністерство... Затвердити Положення про Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України (додається) |
| Відповідно до протоколу засідання журі конкурсу від 06. 04. 2013 року МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДЕПАРТАМЕНТ З ПИТАНЬ ОСВІТИ, НАУКИ, СІМ’Ї ТА МОЛОДІ ЛЬВІВСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАВНОЇ... |
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ГОЛОВНЕ УПРАВЛІННЯ... Міністерства освіти і науки проводиться Всеукраїнський конкурс юних зоологів і тваринників, метою якого є створення умов для творчого... |
| МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДЕПАРТАМЕНТ... Львівський обласний дитячий еколого-натуралістичний центр в березні-травні 2013 року проводить природоохоронну акцію «Первоцвіти... |
«Загальні і спеціальні здібності» Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Донецька обласна державна адміністрація Управління освіти і науки |