32. Структурная химия. Изомеры.

Структурная химия — раздел, область химии, изучающая связь различных физических и физико-химических свойств различных веществ с их химическим строением и реакционной способностью. С возникновением структурной химии у химической науки появились неизвестные ранее возможности целенаправленного качественного влияния на преобразование вещества. В настоящее время на уровне структуры молекулы понимается и пространственная, и энергетическая упорядоченность. Структурная химия рассматривает не только геометрическое строение молекул; изучению подвергается следующее — длины химических связей, валентные углы, координационные числа, конформации и конфигурации молекул; эффекты их взаимного влияния, ароматичность.

Изомерия— явление, заключающееся в существовании химических соединений (изомеров), одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и, вследствие этого, по свойствам.

Изомер - химические вещества, обладающие одинаковой химической формулой, но различающиеся пространственным расположением отдельных атомов. Химические соединения, имеющие одинаковый состав и молекулярную массу, но отличающиеся строением молекул, физическими и химическими свойствами. Напр., нормальный бутан СН3—(СН2)2—СН3 кипит при температуре +0,6°, а изобутан — при —11,7° C.

33. Катализ. Роль катализаторов в химических реакциях.

Катализ - изменение скорости химических реакций в присутствии веществ (катализаторов), вступающих в промежуточное химическое взаимодействие с реагирующими веществами, но восстанавливающих после каждого цикла промежуточных взаимодействий свой химический состав. Реакции с участием катализаторов называются каталитическими.

Типичными гомогенными катализаторами являются кислоты и основания. В качестве гетерогенных укатализаторов применяются металлы, их оксиды и сульфиды. Al₂O₃, TiO₂, CaO, BaO, MgO.

Одни Катализаторы сильно ускоряют реакцию - положи тельный катализ, или просто катализ, другие - замедляют - отрицательный катализ.

Для каждого типа реакций эффективны только определённые катализаторы.

В биохимических реакциях роль катализаторов играют ферменты.

Скорость процесса - чрезвычайно важный фактор, определяющий производительность оборудования химических производств.

Повышение избирательности химических превращений в полезные продукты, уменьшение количества выбросов и отходов.

Для достижения всех этих целей нужны верные средства, и такими средствами служат, прежде всего, катализаторы.

34. Ученье о химических процессах. Процесс промышленного электролиза.

Химический процесс представляет собой последовательную смену состояний вещества, тесную связь следующих друг за другом стадий развития, представляющую непрерывное, единое движение.

Химические процессы подразделяются на: гомо- и гетерогенные (в зависимости от агрегатного состояния реагирующих систем), экзо- и эндотермические (в зависимости от количества выделяющейся и поглощаемой теплоты), окислительные, восстановительные (в зависимости от отношения к кислороду) и др.

Учение о химических процессах - это такая область науки, в которой существует наиболее глубокое взаимопроникновение физики, химии и биологии. В основе этого учения находятся химическая термодинамика и кинетика. Одной из самых основных проблем в связи с созданием учения о химических процессах. являлась задача создания методов, позволяющих управлять химическими процессами. В самом общем виде все методы управления можно подразделить на две большие группы: термодинамические и кинетические. Первая группа - термодинамические методы - это методы, влияющие на смещение химического равновесия реакции; вторая группа - кинетические методы - это методы, влияющие на скорость протекания реакции. Французский химик А. Ле Шателье сформулировал принцип подвижного равновесия. Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывается внешнее воздействие (изменяется температура, давление или концентрация), то положение равновесия химической реакции смещается в ту сторону, которая ослабляет данное воздействие. Основными управляющими рычагами в данном случае выступали температура, давление и концентрация реагирующих веществ. Поэтому эти методы управления и получили свое название - термохимические. Согласно принципу Ле Шателье, химические реакции классифицируют по изменению качества исходных веществ и продуктов реакции на следующие виды: реакции соединения, реакции разложения, реакции замещения, реакции обмена .

Электролиз - это совокупность процессов, протекающих в растворе или расплаве электролита, при пропускании через него электрического тока. Электролиз протекает только в тех средах, которые проводят электрический ток, так же водные растворы оснований и солей. Процессы: миграция реагирующих частиц под действием электрического поля к поверхности электрода и переход заряда с частицы на электрод или с электрода на частицу.

Применение электролиза. Получение целевых продуктов путем электролиза позволяет сравнительно просто (регулируя силу тока) управлять скоростью и направленностью процесса, благодаря чему можно осуществлять процессы как в самых "мягких", так и в предельно "жестких" условиях окисления или восстановления, получая сильнейшие окислители и восстановители.

Путем электролиза производят Н₂ и О₂ из воды, Сl₂ из водных растворов NaCl, F₂ из расплава KF в KH₂F₃.