Вопрос 20. Гидролизом называется взаимодействие с водой, при котором составные части вещества соединяются с составными частями воды.

Гидролиз – химическое взаимодействие ионов соли с полярными молекулами воды в результате которого происходит изменение реакции среды

Существует 4 типа солей, которые могут изменить или не изменить реакцию среды при их растворении в воде.

Уравнение гидролиза в общем виде

MA+H₂O -><- HA+MOX

HA – Кислота, МОХ – Основание, МА – образованная ими соль.

Вопрос 21. Комплексные соединения – усложненные группировки атомов состоящие из типичных группировок атомов, которые в определенной степени сохраняют свою индивидуальность и в то же время достаточно сильно взаимодействуют между собой.

Комплексообразователи – это элементы, атомы или ионы которых образуют комплексы с несколькими различными лигандами.

Координационное число – количество ближайших частиц в кристаллической решетке, окружающих выбранную.

Лиганды – противоположно заряженные ионы или электронейтральные молекулы

расположенные в непосредственной близости вокруг комплексообразователя.

Внутренняя сфера – образована лигандами расположенными в непосредственной близости вокруг комплексообразователя.

Внешняя сфера – образована ионами не попавшими во внешнюю сферу и находящимися на более далеком расстоянии от центрального иона.

Вопрос 22. Внутренняя и внешняя сферы комплексного соединения сильно различаются по устойчивости; частицы находящиеся во внешней сфере, связаны с комплексным ионом преимущественно электростатическими силами и легко отщепляются в водном растворе.

Эта диссоциация называется первичной, она протекает почти нацело, по типу диссоциации сильных электролитов. Лиганды, находящиеся во внутренней сфере, связаны с центральным атомом значительнее прочнее и отщепляются лишь в небольшой степени. Обратимый распад внутренней сферы комплексного соединения носит название вторичной диссоциации.

Вторичная диссоциация характеризуется наличием равновесия между комплексной частицей, центральным атомом и лигандами.

Диссоциация ионов, как и диссоциация всякого слабого электролита, подчиняется закону действия масс и может быть охарактеризована соответствующей константой равновесия, называемой константой нестойкости комплексных ионов:

Вопрос 23. Каждая ОВР слагается из полуреакций окисления и восстановления. Когда реакция протекает в гальваническом элементе или осуществляется путем электролиза, то каждая полуреакция протекает на соответствующем электроде; поэтому полуреакции называют электродными процессами.

Выше было показано, что протекающей в гальваническом элементе ОВР соответствует напряжение этого элемента E, связанное с изменением энергии Гиббса ∆G реакции уравнения:

∆G=-nFE

В соответствии с разделением ОВР на две полуреакции, напряжение (электродвижущую силу) также принято представлять в виде разности двух величин, каждая из которых отвечает данной полуреакции. Эти величины называются электродными потенциалами или электродными напряжениями.

Для медно-цинкового элемента реакция, протекающая при работе

Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu

Разбивается на полуреакции:

Zn-2e^- =Zn²⁺ ; Cu²⁺+2e^-=Cu

Соответственно напряжение этого элемента(Е) можно представить как разность электродных потенциалов (φ), один из которых (φ_Cu|Cu²⁺) отвечает второй, а другой(φ_Zn|Zn²⁺) – первой из записанных полуреакций:

E= φ_Cu|Cu²⁺ - φ_Zn|Zn²⁺

При этом изменение энергии Гиббса ∆G₁, которое отвечает термодинамически обратному восстановлению одного моля ионов меди, равно

∆G₁ = -2Fφ_Cu|Cu²

А изменение энергии Гиббса ∆G₂ , отвечающее термодинамически обратному окислению одного моля атомов цинка, равно

∆G₂= -2F φ_Zn|Zn²⁺

В общем случае любому электродному процессу

Ox+ne^- = Red

Соответствует электродный потенциал φ и изменение энергии Гиббса ∆G, равное:

∆G = -nF φ

Здесь Red и Ox – сокращения латинских слов, обозначающие восстановительную и окислительную формы веществ, участвующих в электродном процессе.

Стандартный электродный потенциал- это потенциал данного электродного процесса при концентрациях(активностях) всех участвующих в нем веществ, равных единице.

Водородный электрод.

Водород хорошо растворяется в платине; при этом молекулы водорода частично распадаются на атомы. На поверхности соприкосновения платины с раствором кислоты может протекать окисление атомов или восстановление ионов водорода. Платина при этом практически не принимает участия в электродных реакциях и играет как бы роль губки, пропитанной атомарным водородом.

Потенциал водородного электрода воспроизводится с очень высокой точностью. Поэтому водородный электрод и принят в качестве эталона при создании шкалы электродных потенциалов.

Вопрос 24. Химические источники тока (гальванические элементы) – это приборы, в которых химическая энергия превращается в электрическую. Всякий гальванический элемент состоит из двух электродов – металлов, погружённых в растворы электролитов. Электрод, на котором в ходе реакции происходит процесс окисления, называется анодом; электрод, на котором осуществляется восстановление,- катодом. При схематическом изображении гальванического элемента граница раздела между металлом и раствором обозначается вертикальной чертой, а между растворами электролитов – двойной вертикальной чертой. Максимальное напряжение гальванического элемента, отвечающее обратимому протеканию происходящей в нём реакции, называется электродвижущей силой (ЭДС) элемента. Если реакция осуществляется в стандартных условиях, то наблюдаемая при этом ЭДС называется стандартной ЭДС элемента. Необратимые гальванические элементы – это те элементы, при работе которых протекает химическая реакция, которую невозможно провести в обратном направлении под действием электрического тока, т.е. нельзя вернуть электроды в исходное состояние: Zn+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂ . Обратимые гальванические элементы – это те элементы, при работе которых протекает реакция, которую возможно провести в обратном направлении: Zn+CuSO₄↔Cu+ZnSO₄ .

Элемент Даниэля-Якоби:

А (-) Zn│ZnSO₄║CuSO₄│Cu (+) К

А Zn⁰-2e→Zn²⁺ окисление

K Cu²⁺+2e→Cu⁰ восстановление

Zn⁰+Cu²⁺→Zn²⁺+Cu

Zn+CuSO₄→ZnSO₄+Cu

Элемент Вольта:

А (-) Zn│H₂SO₄│Cu (+) К

A Zn⁰-2e→Zn²⁺ окисление

K 2H⁺+2e→H₂⁰ восстановление

Zn+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂

Условие построения гальванических элементов:

1) Наличие проводников 1-го рода.

2) Наличие проводников 2-го рода.

3) Контакт между ними.

4) Наличие разности потенциалов.

5) Замкнутость по контуру.

Вопрос 25. Электролиз – окислительное восстановительный процесс, протекающий в растворах электролитов под действием постоянных электрических токов. Зависит от: 1) природы электролита 2) природы электрода

Электролиз расплавов:

Катод Анион – кат⁺+Ан^- Ме^о+неМе^о

Кат⁺+е Ме^о – восстановление

Ан^—е Ан^о – окисление

Электролиз растворов:

1) Соль Кат⁺+Ан^-

+

2) HOH

Катодные процессы:

а) Меⁿ⁺+ne Ме^о

б) 2H⁺OH^-+ne H₂+2OH^-

Законы Фарадея:

1. Масса, образовавшегося при электролизе, пропорциональна количеству электричества, протекающему через раствор.

m=kQ k-электрохимический эквивалент

Если Q=1 Кл, то m=k

Если Q=1 F=96500 Кл, то m=m^э, m^э – хим. эквивалент

m^э_Me=A/n, A – атомная масса n – число принятых электронов.

V^э_газа=22,4/ne

2. Масса вещества, выделившегося на электроде равна

а) m=m^эQ/F; V=V^эQ/F

б) Если Q=It, то m=m^эIt/F; V=V^эIt/F

в) Если Q=nF, то m=nm^э; V=nV^э