Термодиффузионное цинковое покрытие

(ГОСТ 9.316-2006). Для эксплуатации металлоизделий в агрессивных средах, необходима более стойкая антикоррозионная защита поверхности металлоизделий.Термодиффузионное цинковое покрытие является анодным по отношению к чёрным металлам и электрохимически защищает сталь от коррозии. Оно обладает прочным сцеплением (адгезией) с основным металлом за счет взаимной диффузии железа и цинка в поверхностных интерметаллитных фазах, поэтому не происходит отслаивания и скалывания покрытий при ударах, механических нагрузках и деформациях обработанных изделий.

Диффузионное цинкование, осуществляемое из паровой или газовой фазы при высоких температурах (375—850 °C), или с использованием разрежения (вакуума) — при температуре от 250 °C, применяется для покрытия крепёжных изделий, труб, деталей арматуры и др. конструкций. Значительно повышает стойкость стальных, чугунных изделий в средах, содержащих сероводород (в том числе против сероводородного коррозионного растрескивания), промышленной атмосфере, морской воде и др. Толщина диффузионного слоя зависит от температуры, времени, способа цинкования и может составлять 0,01—1,5 мм. Современный процесс диффузионного цинкования позволяет образовывать покрытие на резьбовых поверхностях крепёжных изделий, без затруднения их последующего свинчивания. Микротвёрдость слоя покрытия Hμ = 4000 — 5000 МПа. Диффузионное цинковое покрытие также значительно повышает жаростойкость стальных и чугунных изделий, при температуре до 700 °C. Возможно получение легированных диффузионных цинковых покрытий, применяемое для повышения их служебных характеристик.

Цинкование

Цинкование — это процесс нанесения цинка или его сплава на металлическое изделие для придания его поверхности определённых физико-химических свойств, в первую очередь высокого сопротивления коррозии. Цинкование — наиболее распространённый и экономичный процесс металлизации, применяемый для защиты железа и его сплавов от атмосферной коррозии. На эти цели расходуется примерно 40 % мировой добычи цинка. Толщина покрытия должна быть тем больше, чем агрессивнее окружающая среда и чем длительнее предполагаемый срок эксплуатации. Цинкованию подвергаются стальные листы, лента, проволока, крепёжныедетали, детали машин и приборов, трубопроводы и др. металлоконструкции. Декоративного назначения цинковое покрытие обычно не имеет; некоторое улучшение товарный вид приобретает после пассивирования оцинкованных изделий в хроматных, или фосфатных растворах, придающих покрытиям радужную окраску. Наиболее широко используется оцинкованная полоса, изготовляемая на автоматизированных линиях горячего цинкования, то есть методом погружения в расплавленный цинк. Методы распыления и металлизация позволяют покрывать изделия любого размера (например, мачты электропередач, резервуары, мостовые металлоконструкции, дорожные ограждения). Электролитическое цинкование ведётся в основном из кислых и щёлочно-цианистых электролитов; специальные добавки позволяют получать блестящие покрытия.

Билет 9

Структура периодической системы

Наиболее распространёнными являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткопериодная), «длинная» (длиннопериодная) и «сверхдлинная». В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «короткой» форме записи, в дополнение к этому, четвёртый и последующие периоды занимают по 2 строчки; символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются относительно разных краёв клеток.

Ниже приведён длинный вариант (длиннопериодная форма), утверждённый Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в качестве основного.

Периодическая система элементов[3]

Группа → Период ↓

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

1 H

2 He

2

3 Li

4 Be

5 B

6 C

7 N

8 O

9 F

10 Ne

3

11 Na

12 Mg

13 Al

14 Si

15 P

16 S

17 Cl

18 Ar

4

19 K

20 Ca

21 Sc

22 Ti

23 V

24 Cr

25 Mn

26 Fe

27 Co

28 Ni

29 Cu

30 Zn

31 Ga

32 Ge

33 As

34 Se

35 Br

36 Kr

5

37 Rb

38 Sr

39 Y

40 Zr

41 Nb

42 Mo

43 Tc

44 Ru

45 Rh

46 Pd

47 Ag

48 Cd

49 In

50 Sn

51 Sb

52 Te

53 I

54 Xe

6

55 Cs

56 Ba

*

72 Hf

73 Ta

74 W

75 Re

76 Os

77 Ir

78 Pt

79 Au

80 Hg

81 Tl

82 Pb

83 Bi

84 Po

85 At

86 Rn

7

87 Fr

88 Ra

**

104 Rf

105 Db

106 Sg

107 Bh

108 Hs

109 Mt

110 Ds

111 Rg

112 Cn

113 Uut

114 Fl

115 Uup

116 Lv

117 Uus

118 Uuo

8

119 Uue

120 Ubn

***

Лантаноиды *

57 La

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

71 Lu

Актиноиды **

89 Ac

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 No

103 Lr

Суперактиноиды ***

121 Ubu

122 Ubb

123 Ubt

124 Ubq

125 Ubp

126 Ubh

п·о·р Семейства химических элементов
	Щелочные металлы		Неметаллы
	Щёлочноземельные металлы		Галогены
	Переходные металлы		Инертные газы
	Постпереходные металлы		Лантаноиды
	Полуметаллы — металлоиды		Актиноиды
	Суперактиноиды

Короткая форма таблицы, содержащая восемь групп элементов^[4], была официально отменена ИЮПАК в 1989 году. Несмотря на рекомендацию использовать длинную форму, короткая форма продолжает приводиться в большом числе российских справочников и пособий и после этого времени. Из современной иностранной литературы короткая форма исключена полностью, вместо неё используется длинная форма. Такую ситуацию некоторые исследователи связывают в том числе с кажущейся рациональной компактностью короткой формы таблицы, а также с инерцией, стереотипностью мышления и невосприятием современной (международной) информации^[5].

В 1970 году Теодор Сиборг предложил расширенную периодическую таблицу элементов. Нильсом Бором разрабатывалась лестничная (пирамидальная) форма периодической системы. Существует и множество других, редко или вовсе не используемых, но весьма оригинальных, способов графического отображения Периодического закона^[6][7]. Сегодня существуют несколько сотен вариантов таблицы, при этом учёные предлагают всё новые варианты^[8].

Периодический закон химических элементов (современная формулировка): свойства химических элементов, а также простых и сложных веществ, ими образуемых, находятся в периодической зависимости от значения заряда из атомных ядер.

Степень окисления — условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что все связи имеют ионный характер.

Это означает, что более электроотрицательный атом, смещая к себе полностью одну электронную пару, приобретает заряд l-. Неполярная ковалентная связь между одинаковыми атомами дает вклад в степень окисления:

При пользовании степенями окисления полезно придерживаться следующих правил:

1) сумма степеней окисления атомов в любой частице равна ее электрическому заряду. Следовательно, степень окисления элемента в его простом веществе равна нулю;

2) в соединениях фтор всегда проявляет степень окисления -1;

3) степень окисления кислорода в соединениях обычно равна -2 (кроме ОF₂, Н₂О₂ и др.);

4) степень окисления водорода равна +1 в соединениях с неметаллами и -1 в соединениях с металлами (КН, СаН₂).

Максимальная положительная степень окисления элемента обычно совпадает с номером его группы в периодической системе. Максимальная отрицательная степень окисления элемента равна максимальной положительной степени окисления - минус восемь.

Исключение составляют фтор, кислород, железо: их высшая степень окисления выражается числом, значение которого ниже, чем номер группы, к которой они относятся. У элементов под­группы меди, наоборот, высшая степень окисления больше еди­ницы, хотя они и относятся к I группе.

Понятие степени окисления введено в предположении о пол­ном смещении пар электронов к тому или другому атому (показывая при этом заряд ионов, образующих ионное соедине­ние). Поэтому следует помнить, что в полярных соединениях сте­пень окисления означает число электронов, лишь смещенных от данного атома к атому, связанному с ним.

Совсем формальным понятие степени окисления становится, когда оно используется при рассмотрении ковалентного соединения.

Различие между понятием степени окисления и валентности в ковалентных соединениях наглядно можно проиллюстрировать на хлорпроизводных метана: валентность углерода везде равна че­тырем, а степень окисления его (считая степени окисления водо­рода + 1 и хлора -1 во всех соединениях) в каждом соединении разная:

                                                _{-4        -2        0           +2             +4}                                     CH₄   CH₃Cl   CH₂Cl₂     CHCl₃        CCl₄

Билет 10

Термодинамическая система – тело или группа тел, находящихся во взаимодействии, мысленно или реально обособленные от окружающей среды.

(термодинамические параметры) - физ. величины, характеризующие равновесное состояние термодинамич. системы: темп-pa, объём, плотность, давление, намагниченность, электрич. <поляризация и др. Различают экстенсивные П. с., пропорциональные объёму(или массе) системы ( внутренняя энергия U, энтропия S, энтальпия Н, Гельмголъца энергия, или свободная энергия F, Гиббса энергия G), и интенсивные П. с., не зависящие от массы системы (темп-pa Т, давление Р, концентрация с, хим. потенциал  ).В состоянии термодинамич. равновесия П. с. не зависят от времени и пространств. <координат. В неравновесном (квазиравновесном) состоянии П. с. могут зависеть от координат и времени. Термодииамич. состояние определяется заданием совокупности независимых П. с. Однако не все П. с. являются независимыми. Уравнение состояния выражает зависимые П. с. через независимые; напр., давление является ф-цией темп-ры и объёма Р = P(V, Т). Объём является внешнимП. с., т. к. определяется положением внеш. тел (стенки сосуда, положениепоршня). Темп-pa зависит только от внутр. состояния системы и наз. внутреннимП. с. В общем случае Р= Р(а₁,..., а _п, Т), где а _i - внеш. П. с. Элементарная работа  термодинамич. системы определяется П. с., напр. для жидкости или газа  = PdV, а в общем случае  где Х _i = Х _i (а₁,..., а _п, Т) - обобщённые силы, являющиеся также П. с. Каждому набору независимыхП. с. соответствуют определ. потенциалы термодинамические (характеристическиефункции), определяющие все термодинамич. свойства системы и зависящиелишь от выбранных параметров; напр., внутр. энергия U = U(V, S), энтропия S = S(V, U), энтальпия H = Н(Р, S), энергия Гельмгольца(свободная энергия F = F(V, Т), энергия Гиббса G= G(P,T, N), N - число частиц. Для многокомпонентных систем нужно учитыватьещё дополнит. П. с.: концентрации компонент с _i или иххим. потенциалы  .Для многофазных систем каждая фаза описывается своим парциальным термодинамич. <потенциалом (см. Гиббса правило фаз).

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 одного

итого 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 проявляют

окислительные и восстановительные свойства, находятся в одной и той

молекуле:

( NH 4 ) 2 Cr2O 7 = N 2 + Cr2O3 + 4 H 2O

Реакции диспропорционирования (самоокисления-

самовосстановления) – атом вещества, находясь в одной единственной

степени 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 различных

степенях окисления в результате окислительно-восстановительного про-

цесса приобретает одну и ту же степень окисления:

KCI + KCIO + H2SO4 = CI2 + K2SO4 + H2O

Билет 11

Закон Гесса — математическое следствие первого начала термодинамики, которое формулируется следующим образом:

• Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данноехимическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы). Например, окисление глюкозы в организме осуществляется по очень сложному многостадийному механизму, однако суммарный тепловой эффект всех стадий данного процесса равен теплоте сгорания глюкозы.

На рисунке приведено схематическое изображение некоторого обобщенного химического процесса превращения исходных веществ А₁, А₂… в продукты реакции В₁, В₂…, который может быть осуществлен различными путями в одну, две или три стадии, каждая из которых сопровождается тепловым эффектом ΔH_i. Согласно закону Гесса, тепловые эффекты всех этих реакций связаны следующим соотношением:

Закон открыт русским химиком Г. И. Гессом в 1840 г.; он является частным случаем первого начала термодинамикиприменительно к химическим реакциям. Практическое значение закона Гесса состоит в том, что он позволяет рассчитывать тепловые эффекты самых разнообразных химических процессов; для этого обычно используют ряд следствий из него.