- •Міністерство освіти і науки України Донбаська національна академія будівництва і архітектури
- •Конспект лекцій
- •101 «Екологія», 133 «Галузеве машинобудування»,
- •192 «Будівництво та цивільна інженерія», 274 «Автомобільний транспорт»
- •Тема 2 Періодичний закон та періодична система д.І.Менделєєва……………………..15
- •1. Научные открытия, подтвердившие сложность строения атомов
- •Шрёдингер Эрвин
- •3. Квантовые числа
- •Гунд Фридрих
- •Паули Вольфганг
- •4.2 Правило Гунда
- •4. Строение многоэлектронных атомов
- •Тема № 2 _Периодический закон и периодическая система д.И.Мендилеева
- •Формулировка и физический смысл периодического закона.
- •Зависимость от положения в периодической системе энергии ионизации, сродства к электрону, относительной электроотрицательности.
- •4.Седения об элементах, получаемые из таблицы д.И.Менделеева.
- •-Высшую и низшую степени окисления элемента. Тема № 3 _Химическая связь
- •Химическая связь. Ее характеристики
- •3. Типы химической связи:
- •3. Квантово-химические методы описания химической связи.
- •Тема № 4 _Химическая термодинамика
- •Введение в химическую термодинамику.
- •1.1 Основные понятия термохимии.
- •1.2 Первый закон термодинамики для различных процессов.
- •2.Термодинамические функции состояния.
- •2.1.Энтальпия. Закон Гесса.
- •Закон Гесса .Следствия из закона Гесса.
- •2.2 Энтропия. Второй закон термодинамики.
- •2.3 Энергия Гиббса. Критерии самопроизвольного протекания реакции.
- •Тема 5. Кинетика химических реакций
- •1. Зависимость скорости реакции от концентрации.
- •2. Влияние температуры.
- •Химическое равновесие
- •Где: kр – константа химического равновесия;
- •Модуль 2
- •Змістовний модуль 1
- •Тема № 6
- •Растворы неэлектролитов
- •1. Понятие о растворах. Способы выражения концентрации.
- •2. Свойства растворов неэлектролитов.
- •1.Законы Рауля
- •2. Осмос. Осмотический закон Вант-Гоффа
- •Тема № 7 Растворы электролитов
- •1. Понятия растворов электролитов.
- •2 .Слабые электролиты.
- •Это закон разведения Оствальда
- •3. Сильные электролиты.
- •4. Произведение растворимости.
- •Тема № 8 Гидролиз солей. Обменные реакции в растворах электролитов
- •1. Реакции ионного обмена.
- •2.Гидролиз солей
- •Степень гидролиза(г):
- •3.Влияние различных факторов на смещение равновесия реакций гидролиза.
- •Тема № 9 Дисперсные системы, коллоидные растворы
- •1. Дисперсные системы
- •Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию.
- •2.Коллоидные растворы (золи).
- •2.1 Методы получения коллоидных растворов.
- •2.2 Методы очистки коллоидных систем.
- •2.3 Строение мицеллы.
- •2.4 Устойчивость коллоидных растворов
- •2.5 Седиментация.
- •2.6 Коагуляция и коагуляторы.
- •3. Электрокинетические и оптические свойства коллоидных систем.
- •Тема № 10
- •Ключевые слова и понятия
- •Структура темы:
- •Понятия об окислительно-восстановительных процессах.
- •Зависимость окислительно-восстановительных свойств веществ в зависимости от положения атомов элементов в периодической системе д.И.Менделеева.
- •Важнейшие восстановители и окислители:
- •Змістовний модуль 2
- •Тема № 11.
- •Электродные потенциалы
- •И электродвижущая сила гальванических элементов
- •1. Электроды. Обратимые и необратимые электроды. Электродные потенциалы. Скачки потенциалов на границе фаз.
- •2. Водородный электрод
- •3. Стандартные электродные потенциалы.
- •4. Зависимость электродных потенциалов металлов от температуры и концентрации растворенного вещества. Уравнение Нернста
- •5. Классификация обратимых электродов
- •5.1 Электроды первого рода
- •5.2 Электроды второго рода
- •5.3 Ионоселективные электроды
- •6. Гальванические элементы.
- •6.1 Гальванические элементы с активными электродами
- •6.2 Гальванические элементы с пассивными электродами
- •6.3 Концентрационные гальванические элементы
- •7. Аккумуляторы.
- •Тема 12 Коррозия металлов. Методы защиты металлов от коррозии
- •1.Теоретический материал
- •1.1 Осноовные понятия темы
- •1.2 Методика составления схемы гальванического элемента
- •1.3 Методика расчета электродных потенциалов
- •Тема № 13 Элементы II группы. Кальций, магний и их соединения. Жесткость воды.
- •Входная информация
- •Структура темы:
- •1. Общая характеристика элементов II группы.
- •1.1. Физические свойства элементов II группы. Распространение их в природе.
- •2. Соединения щелочноземельных металлов.
- •1.2 Получение металлов II группы.
- •1.3 Химические свойства щелочноземельных металлов.
- •3. Жесткость воды и методы ее устранения.
- •3.1 Понятие о жесткости воды. Виды жесткости.
- •3.2 Методы устранения жесткости воды.
- •3.3 Методы определения жесткости воды.
- •Тема № 14
- •Структура темы:
- •1. Общая характеристика подгруппы алюминия.
- •2. Общая характеристика алюминия.
- •2.1 Физические свойства алюминия.
- •2.2 Химические свойства алюминия.
- •2.3 Получение и применение алюминия.
- •3. Соединения алюминия.
- •3.1 Оксид алюминия.
- •Разновидности и применение
- •Химические свойства оксида алюминия.
- •Получение оксида алюминия.
- •3.2 Гидроксид алюминия.
- •Химические свойства гидроксида алюминия
- •Получение гидроксида алюминия.
- •3.3 Соли алюминия.
- •4. Применение алюминия и его соединений
- •Тема № 15 Углерод, кремний и их соединения. Ключевые слова и понятия
- •Структура темы:
- •Общие сведения об углероде и кремнии.
- •2. Углерод (с).
- •2.1. Распространение в природе.
- •2.2. Химические свойства углерода.
- •2.3. Основные соединения углерода.
- •Соединения с кислородом:
- •2.3.3. Соли угольной кислоты.
- •3. Кремний (Si).
- •3.1. Распространение в природе.
- •3.2. Получение и применение.
- •3.3. Химические свойства кремния.
- •3.4. Соединения кремния.
- •3.4.1 Оксид кремния (lV) - SiO2
- •3.4.2 Кремниевые кислоты и силикаты.
- •3.4.3. Промышленные силикаты. Стекло.
- •3.4.4. Природные и искусственные силикаты, используемые в строительстве.
- •3. Тематическое содержание § 1. Классификация вяжущих веществ
- •§2. Физико-химические свойства вяжущих веществ
- •§ 2.1 Понятие о дисперсности. Значения степени дисперсности для вяжущих веществ
- •§ 2.2 Пластичность вяжущего теста и пластифицирующие поверхностно-активные добавки
- •§ 2.3 Процессы твердения вяжущих веществ
- •§3. Воздушные вяжущие вещества Воздушные вяжущие вещества (16.2) — известь, гипсовые вяжущие — применялись еще в глубокой древности.
- •§ 3.1 Воздушная известь
- •Получение извести
- •Твердение извести
- •Твердение гипса
- •§ 3.2 Магнезиальные вяжущие. Цемент Сореля. Применение.
- •§6. Стекло. Классификация стекол.
- •4. Критерии усвоения
- •§2. Получения портландцемента
- •§3. Минералогический состав клинкера портландцемента и их характеристика
- •§4. Регулирование сроков схватывания и твердения
- •§5. Гидравлические добавки
- •§6. Глиноземистый цемент
- •§7. Коррозия бетона
- •4. Критерии усвоения
- •5. Выход темы в другие дисциплины
- •Література основна
- •Додаткова література
Химические свойства оксида алюминия.
Al2O3 – амфотерный (14.1) оксид, химически инертен, благодаря своей прочной кристаллической решетке. Он не растворяется в воде, не взаимодействует с растворами кислот и щелочей и может реагировать лишь с расплавленной щелочью.
Около 1000°С интенсивно взаимодействует со щелочами и карбонатами щелочных металлов с образованием алюминатов:
Al2O3 + 2KOH = 2KAlO2 + H2O;
Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2.
Другие формы Al2O3 более активны, могут реагировать с растворами кислот и щелочей, α-Al2O3 взаимодействует лишь с горячими концентрированными растворами:
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O;
Al2O3 + 2NaOH + 7H2O = 2Na[Al(H2O)2(OH)4]
Амфотерные свойства оксида алюминия проявляются при взаимодействии с кислотными и основными оксидами с образованием солей:
Al2O3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 (основные свойства),
Al2O3 + Na2O = 2NaAlO2 (кислотные свойства).
Получение оксида алюминия.
Оксид алюминия – природное соединение, может быть получен из бокситов или при термическом разложении гидроксидов алюминия:
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O;
2AlOOH = Al2O3 + H2O.
Al2O3 + 6HCl = 2АlСl3 + 3Н2О
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
Основная область применения Al2O3 — производство металлического алюминия. Используемый для этих целей глинозем получают из бокситов и комплексной переработкой нефелина.
3.2 Гидроксид алюминия.
Гидроксид алюминия Al(OH)3 – бесцветное твердое вещество, нерастворимое в воде, входит в состав многих бокситов. Существует в четырех полиморфных модификациях. На холоде образуется α-Al(OH)3 – байерит, а при осаждении из горячего раствора γ-Al(OH)3 – гиббсит (гидаргилит), обе кристаллизуются в моноклинной сингонии, имеют слоистое строение, слои состоят из октаэдров [Al(OH)6], между слоями действует водородная связь (3.9). Существует также триклинный гиббсит γ’-Al(OH)3, триклинный нордстрандит β-Al(OH)3 и две модификации оксогидроксида AlOOH – орторомбические бемит и диаспор. Аморфный гидроксид алюминия имеет переменный состав Al2O3·nH2O. При нагревании выше 180°С разлагается.
Химические свойства гидроксида алюминия
Гидроксид алюминия – типичное амфотерное соединение, свежеполученный гидроксид растворяется в кислотах и щелочах:
2Al(OH)3 + 6HCl = 2AlCl3 + 6H2O
Al(OH)3 + NaOH + 2H2O = Na[Al(H2O)2(OH)4].
При нагревании разлагается, процесс дегидратации довольно сложен и схематично может быть представлен следующим образом:
Al(OH)3 = AlOOH + H2O;
2AlOOH = Al2O3 + H2O.
Получение гидроксида алюминия.
Гидроксид алюминия образуется при действии водного раствора аммиака на растворы солей алюминия:
AlCl3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl;
Для получения гидроксида алюминия не используют растворы щелочей, так как образующийся гидроксид алюминия хорошо растворяется в них.
Кристаллический гидроксид алюминия образуется при пропускании углекислого газа через щелочной раствор тетрагидроксодиакваалюмината натрия:
2Na[Al(H2O)2(OH)4] + 2СО2 = 2Al(OH)3 + 2NaHCO3 + 4H2O.
3.3 Соли алюминия.
Соли алюминия, будучи солями слабого основания, в водных растворах сильно гидролизованы (8.3) и имеют кислую реакцию:
AlCl3 + H2O HCl + Al(OH)Cl2 ( в молекулярном виде)
Al3++ 3Cl-+ H2О H+ + Cl-+Al(OH)2+ + 2Cl- ( в ионном виде)
Al3++ H2O H++ Al(OH)2+ pH<7 ( в сокращенном ионном виде)
В обычных условиях гидролиз идет лишь по первой ступеньке, из-за накапливания ионов H+ и недостатка гидроксильных ионов, необходимых для протекания реакции гидролиза. По второй и третьей ступеньки протекает в незначительной степени:
Al(OH)Cl2 + H2O = Al(OH)2Cl + HCl ( в молекулярном виде)
Al(OH)2+ +2Cl- +H2O Cl-+Al(OH)2+ +Cl-+ H+( в ионном виде)
Al(OH)2+ +H2O Al(OH)2+ + H+( в сокращенном ионном виде)
Al(OH)2Cl + H2O = Al(OH)3+ HCl ( в молекулярном виде)
Al(OH)2+ +Cl- +H2O Al(OH)3 +Cl-+ H+( в ионном виде)
Al(OH)2+ +H2O Al(OH)3 + H+( в сокращенном ионном виде)
Данный процесс протекает необратимо, так как образуется осадок амфотерного гидроксида алюминия. Соли алюминия и слабых кислот гидролизуются как по катиону, так и по аниону, поэтому их нельзя получить осаждением из водного раствора. Алюминаты
Алюминаты – соединения типа mMxOy·nAl2O3, где М – металл в степени окисления +1, +2 и +3, также гидроксо- и оксокомплексы алюминия. Многие алюминаты можно рассматривать как соли алюминиевых кислот H3AlO3 и HAlO2.
Алюминаты щелочных металлов MAlO2 и др. хорошо растворяются в растворах щелочей, в воде гидролизуют до Al(OH)3. К алюминатам металлов 2 группы относятся шпинели – соединения общей формулы MAl2O4 с кубической кристаллической решеткой. Алюминаты РЗЭ состава MAlO3 имеют искаженную структуру перовскита, тугоплавки, характеризуются высокой твердостью и химической стойкостью. Алюминаты могут быть получены твердофазным синтезом из оксидов или разложением солей при температурах выше 1000°С.