Экзотермические реакции (стр. 2 из 3)

Эндотермические реакции: ΔH° > 0 (ΔU° > 0). В этом случае температурный коэффициент логарифма константы равновесия положителен; повышение температуры увеличивает величину константы равновесия (смещает равновесие вправо).

Графики зависимостей константы равновесия от температуры для экзотермических и эндотермических реакций приведены на рис.

Рис. Зависимость константы равновесия от температуры

Вопрос 3

Какие химические уравнения называются «термохимическими»? Какую информацию несет знак теплового эффекта химической реакции?

Вопрос 4

Охарактеризовать различные способы выражения концентрации растворов (как минимум пять способов).

Концентрация - величина, характеризующая относительное содержание данного компонента в многокомпонентной системе.

Количественный состав раствора чаще всего выражается с помощью понятия «концентрации», под которым понимается содержание растворенного вещества (в определенных единицах) в единице массы или объема.

Договорились растворенное вещество обозначать через X, а растворитель - через S.

Чаще всего для выражения состава раствора используют массовую долю, молярную концентрацию (молярность), мольную долю, нормальную концентрацию

Массовая доля - это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Для бинарного раствора:

(1)

где ω(Х) - массовая доля растворенного вещества X; m(Х) масса растворенного вещества X, г; m(S) - масса растворителя S, г; m= [m(Х) + m(S)] - масса раствора, г.

Массовую долю выражают в долях единицы или в процентах (например: ω = 0,01 или ω = 1%).

Молярная концентрация (молярность) показывает число молей растворенного вещества, содержащегося в 1 литре раствора:

С(Х) = v(Х) / V, (2)

где С(Х) - молярная концентрация растворенного вещества X, моль/л; v(Х) - количество растворенного вещества X, моль; V - объем раствора, л.

Как следует из (2), молярная концентрация выражается в моль/л. Эта размерность иногда обозначается М, например: 2МNаОН.

Мольная доля растворенного вещества - безразмерная величина, равная отношению количества растворенного вещества к общему количеству веществ в растворе:

(3)

где N(Х) - мольная доля растворенного вещества X; v(Х) - количество растворенного вещества X, моль; v(S) - количество вещества растворителя S, моль.

Нетрудно представить, что сумма мольных долей растворенного вещества и растворителя равна 1:

N(X) + N(S) = 1. (4)

При решении многих задач полезно переходить от молярной концентрации к массовой доле, мольной доле и т.д. Например, молярная и процентная концентрации взаимосвязаны так:

C(X) = 10 ∙ ω(X) ∙ ρ / M(X), (5)

ω(X) = C(X) ∙ M(X) / (10 ∙ ρ) (6)

где ω(Х) - массовая доля растворенного вещества, выраженная в %; М(Х) - молярная масса растворенного вещества, г/моль; р = m/(1000 V) - плотность раствора, г/мл.

Нормальность раствора обозначает число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора или число миллиграмм-эквивалентов в одном миллилитре раствора.

Грамм - эквивалентом вещества называется количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту. Для сложных веществ - это количество вещества, соответствующее прямо или косвенно при химических превращениях 1 грамму водорода или 8 граммам кислорода.

Эоснования = Моснования / число замещаемых в реакции гидроксильных групп

Экислоты = Мкислоты / число замещаемых в реакции атомов водорода

Эсоли = Мсоли / произведение числа катионов на его заряд

Моляльность раствора mi- количество i-го компонента (в молях) в 1000 г растворителя

Вопрос 5

Что такое фермент? Привести примеры использования.

«Ферменты (от латинского слова fermentum – закваска) – белки, которые обладают каталитической активностью и характеризуются очень высокой специфичностью и эффективностью действия. Все процессы в живом организме- дыхание, пищеварение, мышечное сокращение, фотосинтез и другие – осуществляются с помощью ферментов.

Ферменты находятся во всех живых клетках и составляют большую часть всех их белков. Они во много миллионов раз ускоряют самые разнообразные химические превращения, из которых складывается обмен веществ.

Под действием различных ферментов составные компоненты пищи: белки, жиры и углеводы – расщепляются до более простых соединений, из которых затем в организме синтезируются новые макромолекулы, свойственные данному типу. »

Области применения ферментов

Кормовые добавки (увеличение питательной ценности кормов, гидролиз некрахмальных полисахаридов и белков кормов)

«Европейская диета» (пшеница ячмень): ксиланазы, бета-глюканазы, маннаназы, ферулоил/кумароил-эстеразы, альфа-L-арабинофуранозидазы

«Американская диета» (соя кукуруза): пектиназы, арабиназы, галактаназы, маннаназы, альфа-галактозидазы, протеазы, фитазы

Пищевая промышленность (гидролиз некрахмальных полисахаридов, уменьшение вязкости растворов, увеличение выхода целевого продукта)

Производство пива: бета-глюканазы, целлюлазы, протеазы

Производство спирта: бета-глюканазы, целлюлазы, амилазы

Производство белковых гидролизатов: протеазы, кератиназы

Текстильная промышленность (изменение свойств поверхности текстильных изделий)

Джинсовые изделия (удаление индиго): целлюлазы

Биополировка, удаление ворса, предотвращение пиллинга: целлюлазы

Биоскоринг (биоотварка) хлопка: пектиназы, целлюлазы, протеазы, кутиназы, эстеразы

Облагораживание шерсти: протеазы

Целлюлозно-бумажная промышленность (биоотбеливание пульпы, удаление тонеров и чернил при вторичной переработке бумаги/макулатуры):

· ксиланазы

· маннаназы

· целлюлазы

Производство моющих средств (разрушение загрязнений, придание свежести тканям, предотвращение пиллинга):

· щелочные протеазы

· щелочные липазы

· щелочные амилазы

· щелочные целлюлазы

· щелочные пектиназы

Вопрос 6

Что такое «ионное произведение воды», «водородный показатель среды»? Чему равен водородный показатель нейтральной среды?

КH₂O = 1.10-4

Данная константа для воды называется ионным произведением воды, которое зависит только от температуры.

При диссоциации воды на каждый ион Н+ образуется один ион ОН-, следовательно, в чистой воде концентрации этих ионов одинаковы: [Н+] = [ОН-]. Используя значение ионного произведения воды, находим:

[H+] = [ОН-] =

моль/л

Таковы концентрации ионов Н+ и ОН- в чистой воде. Рассмотрим, как изменится концентрация при добавлении других веществ, например, соляной кислоты, которая диссоциирует в воде на ионы Н+ и Сl-. Концентрация ионов Н+ в растворе станет увеличиваться, но ионное произведение воды от концентрации не зависит - в таком случае уменьшается концентрация [ОН-].

Напротив, если к воде добавить щелочь, то концентрация [ОН-] увеличится, а [Н+] уменьшится. Концентрации [Н+] и [ОН-] взаимосвязаны: чем больше одна величина, тем меньше другая, и наоборот.

Кислотность растворов обычно выражают через концентрацию ионов Н+. В кислых растворах [Н+] > 10-7 моль/л, в нейтральных [Н+] = 10-7 моль/л, в щелочных [Н+] < 10-7 моль/л.

Чтобы не писать числа с показателем степени, кислотность раствора часто выражают через отрицательный логарифм концентрации ионов водорода, называя эту величину водородным ателем и обозначая ее рН:

pН = -lg[Н+]

Величина рН впервые была введена датским химиком С. Серенсоном. Буква «р» - начальная от датского слова potenz (степень), «Н» - символ водорода.

В кислых растворах рН < 7, в нейтральных рН = 7, в щелочных pH > 7

Вопрос 7

Что собой представляет ряд напряжений металлов? По какому принципу выстроен этот ряд?

Восстановительная активность металлов (свойство отдавать электроны) уменьшается, а окислительная способность их катионов (свойство присоединять электроны) увеличивается в указанном ряду слева направо.

H₂

-3,04

-3,01

-2,92

-2,90

-2,87

-2,71

-2,36

-1,66

-0,76

-0,44

-0,28

-0,25

-0,14

-0,13

+0,34

+0,80

+0,85

+1,28

+1,5

Li⁺

Cs ⁺

K⁺

Ba²⁺

Ca²⁺

Na⁺

Mg²⁺

Al³⁺

Zn²⁺

Fe²⁺

Co²⁺

Ni²⁺

Sn²⁺

Pb²⁺

2 H

Cu²⁺

Ag⁺

Hg²⁺

Pt²⁺

Au³⁺

Вопрос 8

При эмульсионном способе химической очистки эмульгатор разбавляется водой, и полученная эмульсия используется для чистки особо загрязненных тканей. Рассчитать массовую концентрацию компонентов эмульгатора в водном растворе, если 2,5 г эмульгатора АМ-31 состава (авироль – 30%, моноалкиламид – 10%, тетрахлорэтилен – 60%) добавлено к 1 л воды.

Масса авиролья равна:

2,5 г* 0,3 = 0,75 г

Масса моноалкиламида равна:

2,5 г* 0,1 = 0,25 г

Масса тетрахлорэтилена равна:

2,5 г* 0,6 = 1,5 г

Масса раствора равна:

0,75+0,25+1,5+1000 = 1002,5 г

Массовая концентрация авиролья равна:

0,75/1002,5 *100 = 0,075 %

Массовая концентрация моноалкиламида равна:

0,25/1002,5 *100 = 0,025%

Массовая концентрация тетрахлорэтилена равна: