Файл: Атомы и химические элементы. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Изотопы.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.03.2024
Просмотров: 134
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
® Na0 – восстановление
А.: 2Cl– – 2
® Cl2 – окисление.
42.Классификация окислительною - восстановителя реакций. Окислители и восстановители. Степени окисления. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций в растворах.Уравнение Нернста.
Уравнения окислительно-восстановительных реакций.
Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными. Окислителями называются вещества, присоединяющие электроны. Во время реакции они восстанавливаются.
Восстановителями называются вещества, отдающие электроны. Во время реакции они окисляются.
Различают три основных типа окислительно-восстановительных реакций:
1. Реакциями межмолекулярного окисления-восстановления являются все уже рассмотренные нами в этом параграфе реакции.
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2. Реакции диспропорционирования происходят тогда, когда молекулы одного и того же вещества способны окислять и восстанавливать друг друга. Это становится возможным, если вещество содержит в своем составе атомы какого-либо элемента вПРОМЕЖУТОЧНОЙ степени окисления. Следовательно, степень окисления способна как понижаться, так и повышаться. Например:
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O
3. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления происходят тогда, когда в молекуле соседствуют атомы-окислители и атомы-восстановители. 2KClO3 = 2KCl + 3O2
Внутримолекулярная реакция разложения бертолетовой соли при нагревании используется при получении кислорода в лаборатории.
Ионно-электронный метод
Этот метод основан на составлении ионных уравнений для процесса окисления и процесса восстановления с последующим суммированием их в общее уравнение.
В методе электронно-ионного баланса (методе полуреакций) рассматривают переход электронов от одних атомов или ионов к другим с учетом характера среды. Сильные электролиты записывают в виде ионов, слабые электролиты или нерастворимые вещества – в молекулярной форме. Для уравнивания числа атомов водорода и кислорода используют молекулы Н2О и ионы Н+ ( в кислой среде) или ОН- (в щелочной среде).
В кислой среде: там где не хватает кислорода добавляем воду столько сколько не хватала кислорода и в противоположную сторону протоны водорода.
1 FеS2 + 8Н2О-15е = Fе3+ +2SО42- + 16 Н+
5 NО3- + 4Н+ +3е = NО+ 2Н2О
FеS2 + 5 NО3- + 4Н+ = Fе3+ +2Н2SО42- + 5 NО+ 2Н2О
FеS2 +8 НNО3(конц) = Fе(NО3)3 +2Н2SО4 +5 NО+2 Н2О
В щелочной среде: там где не хватает кислорода добавляем группу ОН- в два раза больше чем не хватало кислорода в противоположную сторону молекулы воды столько сколько не хватало кислорода.
SО3-2+2ОН- -2е = SО4-2 + Н2О 1
МnО4- +е =МnО4-2 2
SО3-2+2ОН- +2МnО4- = SО4-2 + Н2О +2МnО4-2
Nа2 SО3+2КМnО4 +2NаОН = Nа2SО4 +К2МnО4 +Nа2 МnО4 +Н2О
В нейтральной или слабощелочной среде:
SО3-2+Н2О- -2е = SО4-2 + 2Н+ 3
МnО4- +2Н2О +3е =МnО2 +4ОН- 2
3SО3-2 +2МnО4- +Н2О= 3SО4-2 +2МnО4-2 +2ОН-
2Nа2 SО3+2КМnО4 +Н2О =2 Nа2SО4 +2МnО2 +2КОН
Пероксид водорода в зависимости от среды восстанавливается согласно схеме:
В кислой среде Н2О2 +2Н+ +2е = 2 Н2О
В нейтральной и щелочной среде:
Н2О2 + 2е = 2ОН-
Метод полуреакций применим только к окислительно-восстановительным реакциям в растворах.
43.Термодинамика. Основные задачи химической термодинамики. Основы биоэнергетики. Система и ее окружение (открытая, закрытая и изолированная система).
44.Состояние системы. Параметры состояния, уравнения состояния. Термодинамические функции (функции состояния, функции процесса). Первое начало термодинамики..
45.Термодинамические процессы: изохорный, изобарный (энтальпия), изотермический, адиабатный, термодинамические обратимые и необратимые процессы.
Слово термодинамика происходит от греческих слов «термос» (теплота) и «динамос» (сила, движение) – она изучает различные формы энергии и их взаимные превращения, возможности превращения энергии в полную работу.
Основная задача термодинамики исследование энергии и работы в макроскопических системах. Это означает, что термодинамика рассматривает общие свойства системы в целом, например (р,V, t) и не интересуется поведением отдельных частиц (молекул, атомов, электронов), структурой вещества и механизмом различных превращений.
Применение различных законов термодинамики к химическим и физико-химическим процессам является предметом химической термодинамики.
Химическая термодинамика изучает превращения энергии при химических реакциях и способность химических и биологических систем совершать полезную работу.
Важное значение играет в термодинамике термодинамическая система. Под системой в термодинамическом смысле понимают – выделенную из внешней среды ( реальными или мнимыми границами) совокупность тел ( веществ). Которые могут обмениваться средой энергией и веществом. Объекты природы не входящие в систему называются средой.
По характеру обмена с окружающей средой различают три типа системы: изолированная, закрытая и открытая.
А) изолированными называются системы, которые не могут обмениваться с окружающей средой ни веществом, ни энергией; Δm=0 ΔU=0
Б) Закрытые системы Δm=0 ΔU/=0 могут обмениваться с внешней средой энергией ΔU/=0, но не веществом Δm=0
В) открытые системы обмениваются с внешней средой и веществом Δm/=0 и энергией ΔU/=0
Примером является живая клетка. Живой организм, жизнедеятельность которого поддерживается благодаря непрерывному обмену с окружающей средой, как веществом, так и энергией.
Состояние системы характеризуется набором ее свойств - параметрами состояния, к которым относятся: химический состав системы. Температура, объем, давление, масса.
Человеческий организм он та же система.
Аналогичные характеристики а именно: температура, артериальное давление, масса, состав биологических жидкостей ( биохимический анализ крови, мочи и т.д.) используется врачом для определения состояния больного. Совокупность всех физических и химических свойств системы характеризует ее состояние.
Величины, которые непосредственно характеризуют состояние системы и могут быть измерены называются термодинамическими параметрами состояния ( Р,V, Т, m).
Математическое уравнение, связывающее параметры состояния называется уравнением состояния Менделеева-Клайперона: РV=m/M RT для идеального газа р,V объем и давление газа при Т0
m- масса газа М- молярная масса R- 8,314 Дж/моль.К универсальная газовая постоянная.
Кроме параметров состояния каждая система в термодинамике характеризуется величинами, которые называются термодинамическими функциями. К ним относятся внутренняя энергия, теплота, механическая работа, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса.
Термодинамические функции делятся на два вида: А) функции состояния Б) функции процесса
К функциям состояния –(U,S,H,G) относятся такие, изменения которых не зависят от пути и способа проведения процесса, а зависят только от начального и конечного состояния системы.
Функции процесса (А,Q) зависят от того, при каких условиях и каким путем протекал процесс. Подобно тому как длина дороги от Москвы до Ингушетии ехать через Смоленск или Ростов.
Внутренняя энергия системы складывается из энергии образующих ее составных частей (молекул, атомов, электронов, ядер, внутриядерных частиц и т.д.) Она представляет собой сумму кинетической энергии движения этих частиц и потенциальной энергии их взаимодействия между собой, а также собственную энергию, отвечающую массе покоя частиц. Е =mС2
Работа процесса (А) - энергия, передаваемая одним телом другому при их взаимодействии и не зависящая от температуры этих тел. Существуют различные виды работы. Которые в химической термодинамике подразделяются на механическую. Когда система выполняет работу, направленную на преодоление сопротивления. Величина механической работы (А) равна произведению силы F на расстояние L на котором эта сила преодолевает сопротивление. А=FL
Или химическую А= nRT
А в случае расширения или сжатия газа, работа А= рΔV расширения газа. Р- внешнее давление ΔV- изменение объема.
Работа, выполняемая самой системой, в термодинамике считается положительной. Если перед работой стоит знак «минус» - это означает, что над системой выполняется работа.
«Полезная» работа – в химическом отношении такая работа при совершении, которой протекают химические реакции (например, электрический ток при электролизе).
Первое начало термодинамики.
Первое начало термодинамики является частью всеобщего закона сохранения энергии. В соответствии с законом сохранения энергии, энергия не возникает из ничего и не может превратиться в ничто. Если же в течение процесса исчезает энергия одного вида
А.: 2Cl– – 2
® Cl2 – окисление.
42.Классификация окислительною - восстановителя реакций. Окислители и восстановители. Степени окисления. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций в растворах.Уравнение Нернста.
Уравнения окислительно-восстановительных реакций.
Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, называются окислительно-восстановительными. Окислителями называются вещества, присоединяющие электроны. Во время реакции они восстанавливаются.
Восстановителями называются вещества, отдающие электроны. Во время реакции они окисляются.
Различают три основных типа окислительно-восстановительных реакций:
1. Реакциями межмолекулярного окисления-восстановления являются все уже рассмотренные нами в этом параграфе реакции.
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2. Реакции диспропорционирования происходят тогда, когда молекулы одного и того же вещества способны окислять и восстанавливать друг друга. Это становится возможным, если вещество содержит в своем составе атомы какого-либо элемента вПРОМЕЖУТОЧНОЙ степени окисления. Следовательно, степень окисления способна как понижаться, так и повышаться. Например:
3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O
3. Реакции внутримолекулярного окисления-восстановления происходят тогда, когда в молекуле соседствуют атомы-окислители и атомы-восстановители. 2KClO3 = 2KCl + 3O2
Внутримолекулярная реакция разложения бертолетовой соли при нагревании используется при получении кислорода в лаборатории.
Ионно-электронный метод
Этот метод основан на составлении ионных уравнений для процесса окисления и процесса восстановления с последующим суммированием их в общее уравнение.
В методе электронно-ионного баланса (методе полуреакций) рассматривают переход электронов от одних атомов или ионов к другим с учетом характера среды. Сильные электролиты записывают в виде ионов, слабые электролиты или нерастворимые вещества – в молекулярной форме. Для уравнивания числа атомов водорода и кислорода используют молекулы Н2О и ионы Н+ ( в кислой среде) или ОН- (в щелочной среде).
В кислой среде: там где не хватает кислорода добавляем воду столько сколько не хватала кислорода и в противоположную сторону протоны водорода.
1 FеS2 + 8Н2О-15е = Fе3+ +2SО42- + 16 Н+
5 NО3- + 4Н+ +3е = NО+ 2Н2О
FеS2 + 5 NО3- + 4Н+ = Fе3+ +2Н2SО42- + 5 NО+ 2Н2О
FеS2 +8 НNО3(конц) = Fе(NО3)3 +2Н2SО4 +5 NО+2 Н2О
В щелочной среде: там где не хватает кислорода добавляем группу ОН- в два раза больше чем не хватало кислорода в противоположную сторону молекулы воды столько сколько не хватало кислорода.
SО3-2+2ОН- -2е = SО4-2 + Н2О 1
МnО4- +е =МnО4-2 2
SО3-2+2ОН- +2МnО4- = SО4-2 + Н2О +2МnО4-2
Nа2 SО3+2КМnО4 +2NаОН = Nа2SО4 +К2МnО4 +Nа2 МnО4 +Н2О
В нейтральной или слабощелочной среде:
SО3-2+Н2О- -2е = SО4-2 + 2Н+ 3
МnО4- +2Н2О +3е =МnО2 +4ОН- 2
3SО3-2 +2МnО4- +Н2О= 3SО4-2 +2МnО4-2 +2ОН-
2Nа2 SО3+2КМnО4 +Н2О =2 Nа2SО4 +2МnО2 +2КОН
Пероксид водорода в зависимости от среды восстанавливается согласно схеме:
В кислой среде Н2О2 +2Н+ +2е = 2 Н2О
В нейтральной и щелочной среде:
Н2О2 + 2е = 2ОН-
Метод полуреакций применим только к окислительно-восстановительным реакциям в растворах.
43.Термодинамика. Основные задачи химической термодинамики. Основы биоэнергетики. Система и ее окружение (открытая, закрытая и изолированная система).
44.Состояние системы. Параметры состояния, уравнения состояния. Термодинамические функции (функции состояния, функции процесса). Первое начало термодинамики..
45.Термодинамические процессы: изохорный, изобарный (энтальпия), изотермический, адиабатный, термодинамические обратимые и необратимые процессы.
Слово термодинамика происходит от греческих слов «термос» (теплота) и «динамос» (сила, движение) – она изучает различные формы энергии и их взаимные превращения, возможности превращения энергии в полную работу.
Основная задача термодинамики исследование энергии и работы в макроскопических системах. Это означает, что термодинамика рассматривает общие свойства системы в целом, например (р,V, t) и не интересуется поведением отдельных частиц (молекул, атомов, электронов), структурой вещества и механизмом различных превращений.
Применение различных законов термодинамики к химическим и физико-химическим процессам является предметом химической термодинамики.
Химическая термодинамика изучает превращения энергии при химических реакциях и способность химических и биологических систем совершать полезную работу.
Важное значение играет в термодинамике термодинамическая система. Под системой в термодинамическом смысле понимают – выделенную из внешней среды ( реальными или мнимыми границами) совокупность тел ( веществ). Которые могут обмениваться средой энергией и веществом. Объекты природы не входящие в систему называются средой.
По характеру обмена с окружающей средой различают три типа системы: изолированная, закрытая и открытая.
А) изолированными называются системы, которые не могут обмениваться с окружающей средой ни веществом, ни энергией; Δm=0 ΔU=0
Б) Закрытые системы Δm=0 ΔU/=0 могут обмениваться с внешней средой энергией ΔU/=0, но не веществом Δm=0
В) открытые системы обмениваются с внешней средой и веществом Δm/=0 и энергией ΔU/=0
Примером является живая клетка. Живой организм, жизнедеятельность которого поддерживается благодаря непрерывному обмену с окружающей средой, как веществом, так и энергией.
Состояние системы характеризуется набором ее свойств - параметрами состояния, к которым относятся: химический состав системы. Температура, объем, давление, масса.
Человеческий организм он та же система.
Аналогичные характеристики а именно: температура, артериальное давление, масса, состав биологических жидкостей ( биохимический анализ крови, мочи и т.д.) используется врачом для определения состояния больного. Совокупность всех физических и химических свойств системы характеризует ее состояние.
Величины, которые непосредственно характеризуют состояние системы и могут быть измерены называются термодинамическими параметрами состояния ( Р,V, Т, m).
Математическое уравнение, связывающее параметры состояния называется уравнением состояния Менделеева-Клайперона: РV=m/M RT для идеального газа р,V объем и давление газа при Т0
m- масса газа М- молярная масса R- 8,314 Дж/моль.К универсальная газовая постоянная.
Кроме параметров состояния каждая система в термодинамике характеризуется величинами, которые называются термодинамическими функциями. К ним относятся внутренняя энергия, теплота, механическая работа, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса.
Термодинамические функции делятся на два вида: А) функции состояния Б) функции процесса
К функциям состояния –(U,S,H,G) относятся такие, изменения которых не зависят от пути и способа проведения процесса, а зависят только от начального и конечного состояния системы.
Функции процесса (А,Q) зависят от того, при каких условиях и каким путем протекал процесс. Подобно тому как длина дороги от Москвы до Ингушетии ехать через Смоленск или Ростов.
Внутренняя энергия системы складывается из энергии образующих ее составных частей (молекул, атомов, электронов, ядер, внутриядерных частиц и т.д.) Она представляет собой сумму кинетической энергии движения этих частиц и потенциальной энергии их взаимодействия между собой, а также собственную энергию, отвечающую массе покоя частиц. Е =mС2
Работа процесса (А) - энергия, передаваемая одним телом другому при их взаимодействии и не зависящая от температуры этих тел. Существуют различные виды работы. Которые в химической термодинамике подразделяются на механическую. Когда система выполняет работу, направленную на преодоление сопротивления. Величина механической работы (А) равна произведению силы F на расстояние L на котором эта сила преодолевает сопротивление. А=FL
Или химическую А= nRT
А в случае расширения или сжатия газа, работа А= рΔV расширения газа. Р- внешнее давление ΔV- изменение объема.
Работа, выполняемая самой системой, в термодинамике считается положительной. Если перед работой стоит знак «минус» - это означает, что над системой выполняется работа.
«Полезная» работа – в химическом отношении такая работа при совершении, которой протекают химические реакции (например, электрический ток при электролизе).
Первое начало термодинамики.
Первое начало термодинамики является частью всеобщего закона сохранения энергии. В соответствии с законом сохранения энергии, энергия не возникает из ничего и не может превратиться в ничто. Если же в течение процесса исчезает энергия одного вида