- •Химия как раздел естествознания.
- •Значение химии для народного хозяйства. Понятие о материи и веществе.
- •Основное содержание атомно-молекулярного учения. Простое вещество и химический элемент.
- •Атом. Молекула. Ион.
- •Атомные и молекулярные массы. Моль. Эквивалент.
- •Важнейшие классы и номенклатура неорганических веществ.
- •Ядерная модель строения атома. Квантово-механические представления о строении атома.
- •Квантовые числа.
- •Формы электронных облаков. Атомная электронная орбиталь.
- •Порядок заполнения электронами энергетических уровней в атоме.
- •Принцип минимума энергии.
- •Принцип Паули.
- •Правило Хунда.
- •Правила Клечковского.
- •Строение атомных ядер. Изотопы.
- •Энергия связи. Дефект массы.
- •Периодический закон. Порядковый номер элемента.
- •Размеры атомов и ионов. Энергия ионизации.
- •Сродство к электрону. Электроотрицательность.
- •Теория химического строения.
- •Типы химической связи.
- •Метод валентных связей.
- •Способы образования ковалентной связи.
- •Направленность ковалентной связи.
- •Гибридизация атомных электронных орбиталей.
- •Основные понятия термодинамики.
- •Первый закон термодинамики.
- •Второй закон термодинамики.
- •Энтропия. Статический и термодинамический смысл.
- •Третий закон термодинамики и его следствия.
- •Превращения энергии при химических реакциях.
- •Основные понятия термохимии.
- •Первый закон термохимии. Термохимические уравнения.
- •Второй закон термохимии и его следствие.
- •Термодинамические функции: внутренняя энергия, энтальпия.
- •Энергия Гиббса. Направленность химических процессов.
- •Скорость химических реакций в гетерогенных и гомогенных системах.
- •Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.
- •Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ и температуры.
- •Энергия активации. Активированный комплекс.
- •Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ.
- •Стадии протекания гетерогенных реакций.
- •Необратимые и обратимые реакции.
- •Химическое равновесие. Константа химического равновесия.
- •Факторы, определяющие направление протекания химических реакций.
- •Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.
- •Правило фаз Гиббса.
- •Растворы. Процесс растворения.
- •Способы выражения состава растворов.
- •Растворимость. Закон Генри.
- •Закон распределения. Экстракция.
- •Осмос. Закон Вант-Гоффа.
- •Давление пара растворов. Закон Рауля.
- •Водные растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации.
- •Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации.
- •Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда.
- •Состояние сильных электролитов в растворе. Активность. Ионная сила.
- •Свойства кислот, оснований и солей с точки зрения теории электролитической диссоциации.
- •Ионно-молекулярные уравнения. Гидролиз солей.
- •Произведение растворимости. Диссоциация воды. Водородный показатель.
- •Окисленность элементов. Окислительно-востановительные реакции.
- •Составление уравнений окислительно-востановительных реакций.
- •Электрохимические процессы. Гальванический элемент Якоби-Даниэля.
- •Электронные потенциалы. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал.
- •Водородный электрод. Измерение электродных потенциалов.
- •Электролиз. Реакции на катоде и аноде при электролизе.
- •Электролиз растворов и расплавов солей.
- •Законы Фарадея. Применение электролиза.
- •Определение и классификация коррозионных процессов.
Электронные потенциалы. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал.
Если металлическую пластинку опустить в воду, то катионы металла на ее поверхности гидратируются полярными молекулами воды и переходят в жидкость. При этом электроны, в избытке остающиеся в металле, заряжают его поверхностный слой отрицательно. Возникает электростатическое притяжение между перешедшими в жидкость гидратированными катионами и поверхностью металла. В результате этого в системе устанавливается подвижное равновесие: где n – число электронов, принимающих участие в процессе. На границе металл – жидкость возникает двойной электрический слой, характеризующийся определенным скачком потенциала – электродным потенциалом. Абсолютные значения электродных потенциалов измерить не удается. Электродные потенциалы зависят от ряда факторов (природы металла, концентрации, температуры и др.). Поэтому обычно определяют относительные электродные потенциалы в определенных условиях – так называемые стандартные электродные потенциалы (Е°). Стандартным электродным потенциалом металла называют его электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственного иона с концентрацией (или активностью), равной 1 моль/л (измеренный по сравнению со стандартным водородным электродом, потенциал которого при 25°С условно принимается равным нулю: Е° = 0; ΔG° = 0).
Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.
E - электродный потенциал, E0 — стандартный электродный потенциал, измеряется в вольтах; R -универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль·K); T - абсолютная температура F - число Фарадея, равное 96485,35 Кл/моль; n -число моль электронов, участвующих в процессе; aox и a Red - активности соответственно окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции.
Водородный электрод. Измерение электродных потенциалов.
Водоро́дный электро́д — электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах. Водородный электрод (ВЭ) представляет собой пластинку или проволоку из металла, хорошо поглощающего газообразный водород (обычно используют платину или палладий), насыщенную водородом (при атмосферном давлении) и погруженную в водный раствор, содержащий ионы водорода.
При сборке гальванического элемента из ВЭ и определяемого электрода, на поверхности платины обратимо протекает реакция: 2Н+ + 2e− = H2 то есть, происходит либо восстановление водорода, либо его окисление — это зависит от потенциала реакции, протекающей на определяемом электроде. Измеряя ЭДС гальванического электрода при стандартных условиях определяют стандартный электродный потенциал определяемой химической реакции.
ВЭ применяют для измерения стандартного электродного потенциала электрохимической реакции, для измерения концентрации (активности) водородных ионов, а также любых других ионов. Применяют ВЭ так же для определения произведения растворимости, для определения констант скорости некоторых электрохимических реакций.