VII Элементы химической кинетики

Задачи химической кинетики. Понятие о механизме химической реакции и его отличие от стехиометрического уравнения реакции. Пример. Классификация реакций по механизму - простые и сложные. Стадии сложного процесса как простые реакции, лимитирующая стадия.

Определение скорости гомогенной химической реакции по исходному веществу и продукту реакции и ее расчет из экспериментальных данных. Взаимосвязь между скоростями, определенными по разным веществам.

Факторы, влияющие на скорость реакции:

1. природа реагирующих веществ;

2. концентрация реагирующих веществ: соударение частиц как необходимое условие химического взаимодействия; общая формулировка закона действующих масс и его частный случай для простых реакций и стадий сложного процесса; константа скорости и порядок реакции; схемы и законы действующих масс для реакций I и II порядков. Радиоактивный распад как пример реакции I порядка, период полураспада и его связь с константой скорости, расчет изменения во времени содержания радиоактивного элемента в исследуемой системе.

3. влияние температуры: температурный коэффициент реакции и формулировка эмпирического правила Вант-Гоффа; активные соударения и энергия активации; энергетическая диаграмма реакции, понятие об активированном комплексе (переходном состоянии). Уравнение Аррениуса для константы скорости и расчет энергии активации по экспериментальным данным.

4. влияние катализатора: роль катализатора в изменении механизма реакции и уменьшении энергии активации, как необходимом условии роста скорости реакции; примеры гомогенного и гетерогенного катализа. Особенности ферментативного катализа биохимических процессов – высокая эффективность и специфичность, механизм взаимодействия катализатора и субстрата (“ключ в замке”), уравнение Михаэлиса-Ментен зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата.

VIII Элементы коллоидной химии

Коллоидная химия как наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах. Признаки дисперсных систем - гетерогенность и дисперсность (степень развитости поверхности, размеры ее площади). Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Получение коллоидных растворов типа “Т/Ж” методами диспергирования малорастворимого вещества (суспензии) и химической конденсации в результате реакции обмена или гидролиза (гидрозоли). Размеры коллоидных частиц в суспензиях и золях. Принципиальное отличие золя от суспензии. Коагуляция как процесс перехода золя в суспензию в результате внешних воздействий на дисперсную систему. Коагуляция золей электролитами. Правило Шульце-Гарди. Светорассеяние (мутность) как внешний признак коллоидных растворов. Эффект Тиндаля. Связь между длиной волны видимого света и степенью его рассеяния на коллоидных частицах, практическое значение светорассеяния.

Избыточная поверхностная энергия как следствие нескомпенсированности сил молекулярного взаимодействия на границе раздела фаз. Поверхностное натяжение как мера поверхностной энергии. Изменение состава и заряда поверхностного слоя (адсорбция) и уменьшение площади поверхности - два самопроизвольных процесса снижения поверхностной энергии. Абсолютная и избыточная адсорбция. Обоснование формы мелких капель жидкостей и газовых пузырей.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Строение молекул ПАВ и их ориентация в поверхностном слое в соответствии с правилом уравнивания полярностей контактирующих фаз. Адсорбция на поверхности раствор ПАВ - воздух. Зависимость поверхностного натяжения раствора от концентрации ПАВ. Строение поверхностного слоя, предел адсорбции (частокол Ленгмюра). График изотермы мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Поверхностная активность и ее изменение в гомологическом ряду низших спиртов и карбоновых кислот. Правило Дюкло-Траубе.

Коллоидные ПАВ - особенности строения и поведения в водных растворах. Мицеллообразование, форма мицелл, явление солюбилизации. Механизм моющего действия коллоидных ПАВ (мыла, стиральные порошки).

Адсорбция газов и паров на поверхности твердых адсорбентов. Получение активированных углей. Силикагели. Принцип работы противогаза, адсорбционные способы удаления паров воды на силикагелях. Необходимые условия избирательной адсорбции ПАВ из растворов. Биологическое значение избирательной адсорбции, применение активных углей в медицинской практике при отравлениях и очистке воды от органических примесей. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое.

Хроматография как физико-химический метод разделения и анализа смесей веществ, основанный на процессах адсорбции. Принципиальная схема хроматографического опыта. Вид хроматограмм и информация, получаемая с их помощью.