- •Техника безопасности
- •1. Электропроводность растворов электролитов
- •Электропроводность растворов электролитов
- •Удельная электропроводность
- •Кондуктометрическое титрование
- •Определение растворимости труднорастворимой соли.
- •Работа 1.1. Определение концентрационной зависимости удельной и молярной электропроводности сильного электролита
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.2. Определение константы диссоциации слабого электролита методом электропроводности
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.3. Кондуктометрическое титрование
- •Порядок выполнения работы:
- •Работа 1.4. Кондуктометрическое определение термодинамических параметров растворения труднорастворимого соединения
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •2. Электродвижущие силы Возникновение потенциалов на границах фаз.
- •Электродный потенциал
- •Водородный электрод
- •Измерение электродных потенциалов
- •Электрохимический (гальванический) элемент
- •Концентрационный гальванический элемент
- •Измерение эдс гальванического элемента компенсационным методом
- •Температурная зависимость эдс.
- •Электроды сравнения
- •Хлорсеребряный электрод
- •Окислительно-восстановительные электроды и их потенциалы
- •Мембранные равновесия. Стеклянный электрод
- •Кислотно-основные буферные системы
- •Механизм буферного действия
- •Буферная емкость
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Окислительно-восстановительных потенциалов
- •Порядок выполнения работы:
- •Буферной ёмкости буферных систем
- •Порядок выполнения работы:
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •3. Адсорбция
- •Метод полных концентраций
- •Термодинамика адсорбции по Гиббсу
- •Уравнение адсорбции Гиббса
- •Адсорбция из жидких растворов на поверхности твердых адсорбентов
- •Теплоты адсорбции
- •Работа 3.1. Изучение адсорбции паров воды на твердом адсорбенте
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 3.2. Изучение адсорбции уксусной кислоты из водного раствора на активированном угле
- •Интерферометрический метод анализа концентрации растворов.
- •Технология проведения адсорбции и методика определения равновесных концентраций растворов и расчета адсорбции по результатам эксперимента:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 3.3. Изучение адсорбции поверхностно-активных веществ (пав) на границе воздух-раствор
- •Измерение поверхностного натяжения жидкостей методом Ребиндера.
- •Расчет адсорбции на границе раздела водный раствор – воздух.
- •Порядок выполнения работы:
- •Проверка выполнимости правила Дюкло – Траубе
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •4. Газовая хроматография
- •Общие сведения о газовом хроматографе
- •Детекторы
- •Детектор по теплопроводности (дтп)
- •Пламенно-ионизационный детектор (пид)
- •Качественный и количественный анализ в газовой хроматографии.
- •Определение мольных теплот растворения газов и паров в жидкостях газохроматографическим методом
- •Порядок работы на хроматографе лхм-80
- •Работа 4.1. Качественный и количественный анализ смеси углеводородов с помощью газовой хроматографии на колонке с апьезоном, нанесенным на хроматон.
- •Определение качественного состава смеси углеводородов по совпадению времен удерживания компонентов контрольной смеси с временами удерживания углеводородов c6 - с9 .
- •Расчет поправочных коэффициентов для углеводородов c6 - с9 и определение количественного состава контрольной смеси углеводородов в мольных процентах.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 4.2. Определение мольных теплот растворения нормальных углеводородов c6- c9 в апьезоне хроматографическим методом
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 4.3. Определение индексов ковача веществ и их температурных коэффициентов на апьезоне
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Химическая кинетика
- •Кинетические уравнения реакций различных порядков Реакции нулевого порядка
- •Реакции первого порядка
- •Реакции второго порядка
- •Реакции n-го порядка
- •Способы определения порядков реакции.
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •Сложные реакции
- •Работа 5.1. Кинетика омыления этилацетата в присутствии ионов гидроксила.
- •Порядок выполнения работы:
- •Определение æ0.
- •Определение константы скорости реакции при разных температурах.
- •Определение энергии активации и предэкспоненциального множителя.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.2. Изучение кинетики гомогенно-каталитического разложения н2о2 .
- •Порядок подготовки установки к работе и работа на ней.
- •Порядок проведения кинетических опытов:
- •Варианты задания и методика расчетов.
- •Изучение зависимости скорости реакции разложения перекиси водорода от концентрации катализатора.
- •Влияние начальной концентрации н2о2 на период полупревращения. Определение порядка реакции.
- •III. Определение константы равновесия и константы скорости реакции разложения перекиси водорода.
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.3. Изучение кинетики инверсии сахарозы.
- •Методика измерения угла вращения на поляриметре (сахариметре)
- •Методика измерения угла вращения на автоматическом поляриметре
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
- •Работа 5.4. Изучение кинетики реакции окисления иодид-ионов ионами трёхвалентного железа фотометрическим методом
- •Порядок выполнения работы:
- •Перед выполнением работы:
- •К защите работы:
Порядок выполнения работы:
Получить у преподавателя задание.
Написать уравнение ОВР для выбранного гальванического элемента.
Найти в справочнике значения ЭДС и температурного
коэффициента ЭДС, записать в табл.II.6
Рассчитать ∆G0, ∆H0, ∆S0 с использованием формул II.12-II.13.
Таблица 2.6.
Результаты расчета термодинамических характеристик ОВР, протекающей в гальваническом элементе____________________
Т= 0К.
Способ расчета |
Е |
dE/dT |
∆S0 |
∆G0 |
∆H0 |
По величинам Е и dE/dT |
|
|
|
|
|
по ∆G0 и ∆H0 образ. |
|
|
|
|
|
Сравнить полученные значения ∆G0, ∆H0, ∆S0 для ОВР с этими же характеристиками, рассчитанными из справочных данных по ∆G0 и ∆H0 образования участников ОВР.
Контрольные вопросы Перед выполнением работы:
Механизм возникновения скачка потенциала на границе раздела металл - раствор его соли.
Что называется гальвани-потенциалом, электродным потенциалом, стандартным электродным потенциалом?
Что называется гальваническим элементом и каково его устройство? Как определяются катод и анод?
Почему для измерения истинной величины ЭДС гальванического элемента применяют компенсационный метод, нарисуйте схему измерения компенсационным методом.
Какие электроды используют в качестве электродов сравнения?
От каких параметров зависит ЭДС концентрационного элемента?
Привести примеры окислительно-восстановительных систем; написать уравнения электрохимических реакций. Зависит ли потенциал редокс-электрода от температуры?
Поясните устройство стеклянного электрода и напишите для него токообразующую реакцию.
Приведите примеры буферных систем и их основные свойства.
Пояснить порядок выполнения всех лабораторных работ 2.1 → 2.6.
К защите работы:
Показать, какие скачки потенциалов возникают на границах раздела фаз в медно-цинковом гальваническом элементе. Какие из них дают максимальный вклад в величину ЭДС элемента?
Приведите примеры концентрационных цепей и запишите для них уравнение Нернста.
Показать механизм буферного действия ацетатной буферной системы при добавлении к ней раствора соляной кислоты. Как изменится рН после добавления HCl?
Поясните, в каких случаях теплоизолированный гальванический элемент может нагреваться (или охлаждаться) во время работы.
Чем вызвано использование разных электродов сравнения? Приведите примеры.
Какие типы электродов вы знаете? Для каждого из типов электродов вы знаете? Для каждого из типов электродов напишите электродную реакцию и уравнение Нернста.
3. Адсорбция
Состояние молекул, атомов или ионов на границе раздела фаз в поверхностном слое жидкости или твердого тела отличается от состояния частиц, находящихся в объеме.
В глубине жидкости или твердого тела частица окружена со всех сторон такими же частицами, воздействие которых друг на друга взаимно компенсируется. Частицы на поверхности раздела двух фаз не имеют слоя одноименных частиц над ними, поэтому силы их взаимодействия с соседями не является полностью скомпенсированным, как это имеет место в глубинных слоях. Поэтому частицы поверхностного слоя обладают некоторой избыточной потенциальной энергией, так называемым силовым полем, которое взаимодействует с частицами сосуществующей фазы. В результате такого взаимодействия происходит самопроизвольное поглощение частиц сосуществующей фазы поверхностью раздела. Это явление называется адсорбцией.
|
Рис.3.1.
|
Вещество, поглощаемое поверхностью раздела называют адсорбатом, а твердая фаза или жидкость, образующие поверхность раздела, называют адсорбентом.
Различают физическую адсорбцию и химическую адсорбцию (хемосорбцию). Они различаются природой сил, действующих между адсорбатом и адсорбентом.
При физической адсорбции действуют силы межмолекулярного взаимодействия, главными из которых являются силы Ван-дер-Ваальса, а также другие силы физической природы: силы взаимодействия постоянных или индуцированных диполей и квадруполей. Действие всех этих сил является слабым, и время пребывания частиц на поверхности мало, что не приводит к изменению химической природы адсорбата и адсорбента.
При хемосорбции имеет место химическое взаимодействие между частицами адсорбата и адсорбента за счет большей, чем при физической адсорбции энергии взаимодействия, при этом происходит перераспределение электронов между сосуществующими фазами, в результате чего на поверхности образуется новое химическое соединение, например, оксид металла при контакте кислорода с металлической поверхностью.
Имеется ряд критериев, совокупность которых (теплота адсорбции, температурная зависимость, температурная область протекания и др.), позволяет определить характер адсорбции.
Косвенным критерием определения типа адсорбции является значение теплота адсорбции Q, то есть теплоты. Выделяющейся в процессе адсорбции и отнесенной к одному молю адсорбата. Если Q < 30-40 кДж/моль, говорят о физической адсорбции, при Q > 40 кДж/моль – о хемосорбции. Концентрирование вещества в поверхностном слое идет самопроизвольно, процесс характеризуется отрицательным значением ΔG, при этом изменение энтропии при физической адсорбции всегда отрицательно, а при хемосорбции, в принципе, может быть и положительным. Поэтому энтальпия физической адсорбции всегда отрицательна, а при хемосорбции, в некоторых случаях, бывает и положительной величиной. Для более четкого разграничения типов адсорбции необходимо сравнивать ряд других физико-химических характеристик этих процессов, например энергии активации и скорости сорбции и десорбции.
При контакте адсорбата и адсорбента в системе устанавливается динамическое адсорбционное равновесие при котором скорость адсорбции равняется скорости обратного процесса – десорбции. Например, N2 + A = N2A, где A – поверхность адсорбента, N2A – адсорбированная на поверхности молекула азота.
Зависимость величины адсорбции (количество адсорбированного вещества, выраженное в молях или граммах) от равновесного давления или равновесной концентрации адсорбата при постоянной температуре называется изотермой адсорбции. Величина адсорбции и форма изотерм зависит от ряда факторов, таких как природы адсорбата и адсорбента, температуры, характера поверхности адсорбента и др.
Рис. 3.2.Типы изотерм адсобции: 1- изотерма Генри, 2- изотерма Лэнгмюра, 3- изотерма БЭТ
Уравнения Генри, Лэнгмюра, БЭТ и др. описывают разные модели адсорбции. Соответствующие этим моделям типы изотерм адсорбции представлены на рисунке 2.
В настоящее время при описании адсорбции используют два основных подхода – метод абсолютных концентраций (или полного содержания) и метод избыточной адсорбции Гиббса. Выбор того или иного подхода обусловлен природой изучаемой системы. При рассмотрении адсорбции на твердых адсорбентах обычно используют метод полного содержания, так как количество адсорбированного вещества можно определить экспериментально. Для жидкой поверхности раздела непосредственно измеряют межфазное поверхностное натяжение, и для расчетов адсорбции используют метод Гиббса.