Шпаргалка по "Химии"

Түзілу  жылуын заттың стандартты күйімен салыстырады.сұйық  заттардың стандартты күйі ретінде  Р=1атм(101,325кПА) таза сұйықтың күйі,газдар үшін Р=1атм(101,325 кПА) газ күйі,қатты  заттар үшін Р=1атм(101,325 кПА) тұрақты кристалдық күйін алу қабылданған.Стандартты түзілу жылуы немесе стандартты түзілу энтальпиясы деп 1 моль заттың стандартты жағдайда өзіне сәйкес тұрақты жай заттардан түзілгендігі жылу энтальпиясының мөлшерін айтады,әрі

деп белгілейді.Күрделі  заттардың түзілу жылуын білу үшін жай заттардың стандартты жағдайдағы тұрақты түр өзгерістерін білу қажет.Мәселен ақ және қызыл фосфор,графит және алмаз т.б. Стандартты жағдайда аққа қарағанда қызыл фосфор, алмазбен салыстырғанда графит тұрақтылау деп есептелінеді. Шынында да қалыпты жағдайда ақ фосфор тұрақты қызыл фосфорға,алмаз графитке өздігінен айналатыны мәлім.

17.Энтропия.Термодинамиканың 2 заңы

Табиғатта өз бетінше  сыртқы әсерсіз жүретін  процесстер қатары бар. Олар,мысалы: қолдан лақтырылған тас жерге қарай өздігінен қозғалады. Тас құлағанда потенциалдық энергиясын жоғалтады.Осы процесте  тастың потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға айналады.  Ретсіздік дәрежесі энтропия деп аталатын,физикалық ұғыммен өрнектеледі және  ∆S таңбасымен белгіленеді. ∆S=∆Q/T Энтропия –бөлшектің қозғалысын сипаттайтын заттың қасиеті-ол берілген жүйенің ықтималдық сипаты болуы мүмкін.Термодинамиканың 2 заңының бірнеше түсініктемелері бар. Олардың біреуі аса қарапайым: жылу өздігінен суық денеден ыстыққа беріле алмайды. Термодинамиканың 2 заңы тікелей энтропиямен байланысты

18.Гиббсэнергиясы. Үрдістің бағытын  анықтайтын энатальпиялық  және энтропиялық  факторлар. Химиялық термодинамиканың негізгі теңдеуі Гиббс энергиясы болып табылады. ДельтаG=дельта H-TдельтаS. Мұндағы делтаН және делтаS күй функциялары: дельтаН-энтальпия, дельтаS-энтропия,Т-температура. Дельта G- Гиббстің еркін энергиясы, оны алғаш рет ұсынған американдық ғалым математик және термодинамик Д.У.Гиббстің атымен аталады. Дельта G- Гиббстің еркін энергиясы –энтальпия мен энтропияның дельта S арасындағы өзара байланысты көрсетеді. Энтальпия кез келген химиялық реакцияны энергиясы төмен күйде жүруіне жағдай жасайды, бөлшектерді мейлінше күрделі қосындыға біріктіруге бағыт береді.энтропия жүйеде «ретсіздіктің» максимальды өсу бағытына ұмтылатын, яғни бөлшектер мейлінше ретсіз орналасатын күй функциясы. Н және  S функциялары бір бірімен тәуелсіз болса да, көптеген хим-қ процестер осы екі функцияның өзгерісімен жүреді. Хим-қ реакцияларда бөлшектер құрылысы күрделі бөлшектерге бірігуге ұмтылып, энтальпияны төмендетеді. Екінші жағынан  бөлшектер жекеленіп, энтропияны үлкейтеді. Бұл функцияны изобара-изотермиялық потенциал д.а., кейде оны жай ғана «термодинамикалық потенциал» д.а. гиббс энергиясы,энтальпия Н және энртопия S тәрізді физ-қ шамалар күй функциясы д.а. кейбір заттар мен иондардың стандартты түзілу Гиббс энергиясы G298 (кДж/моль). Стандартты түзілу энергиясының көмегімен кез келген хим-қ процестің стандартты бос энергиясының өзгерісін есептеу ыңғайлы. Стандартты бос энегрияның өзгерісі былайша өрнектеледі:

Келтірілген теңдеуден мынадай қорытынды  шығады: хим-қ реакцияның бос энергиясы  жеке реакция өнімдерінің түзілу бос энергияларының қосындысынан бастапқы реагентттердің      мәндерінің қосындысын алып тастағандағы айырымға тең. Дельта Gº  шамасы бойынша процестің мүмкнідігін және мүмкін еместігін анықтауға болады. барлық өздігінен жүретін хим-қ  процестер жүйеде Гиббс энергиясы төмендейтін бағытта жүреді. Процестің жүру мүмкіндігі дельта G<0 орындалуына байланысты болады, яғни дельта G өзгерісі теріс таңбалы шама болуға тиіс. Егер G~=40 кДж/моль град немесе бұдан да төмен болса, онда реакция өздігінен жүреді.

  Энтропиялық фактор- Т дельта S реакцияның өздігінен жүру қабілетіне белгілі бір дәрежеде әсер етеді. 0ºК жақын температурада, Т дельта S шамасы 0-ге жақын болады, сондықтан дельтаG шамасы мен таңбасына ең алдымен энтальпиялық фактор әсер етеді. Гиббс энергиясының шамасына әсер ететін энтропиялық фактор температураның жоғарылауымен үлкейеді. өте жоғары температурада энтропиялық фактор Тдельта S энтальпиялық факторды бүркелемейді. Жоғары да емес, төмен де емес температурада дельта G- ге екі фактор  да әсер етеді.

Энтальпия, энтропия және Гиббс энергиясының өзара  және температурамен байланысты.

Гиббс энергиясының өзгерісі реакция өнімдері мен бастапқы заттардың табиғатына және физ-қ күйіне тәуелді болады, процестің жүру жолына тәуелді емес.

19.Химиялық  кинетика.

Химиялық  кинетика –химиялық реакцияның жылдамдығы мен механизмі туралы ілім. Хиимиялық  кинетика – химиялық технология процестерінің  жаңа түрлерін құру мен оларды жетілдірудің ғылыми негіздері.Химиялық кинетика әдістерін биологияда және жаратылыстану ғылымының басқа салаларында қолданады.Химиялық реакцияның молекулалығы- химиялық реакцияның бірлік актісіне қатынасатын молекула сандарымен анықталады.Реакция молекулалығы бойынша мынандай айырмашылықтар байқалады;а)мономолекулярлы реакциялар-бірлік актіде бір молекула қатысады.б) бимолекулярлы реакциялар- реакцияның елементарлы актісінде екі молекула қатынасады.в) үшмолекулярлы реакциялар- элементарлы актісінде үш молекула қатынасады.Төртмолекулярлы және одан да көп реакциялардың болу мүмкіншілігі нольге тең.Реакцияның реті деп реакцияның жылдамдық теңдеуіндегі концентрацияның стехиометриялық көрсеткішінің қосындысын айтады.Реакцияның реттігі мен молекулалығы тек қарапайым реакцияларға ғана сәйкес келеді. Реакцияның реттігін эксперимент әдісімен анықтайды,ол үшін реакция жылдамдығының концентрацияға тәуелділігін зерттейді.Реакция реті тәжірибе бойынша анықтаған реакцияның реттігін химиялық реакция бойынша табылған шамаға сәйкес келмесе ,онда реакция күрделі бірнеше сатымен жүреді деп күмәнсіз айтуға болады.

20.Химиялық  реакция жыдамдығына  әсер ететін факторлар.  Вант-Гофф ережесі  мен Аррениус теңдеуі.  Активтену энергиясы. Актвтенген комплекс. Химиялық реакцияның жылдамдығы әр түрлі болады. Кейбіреулері өте тез, біреулері баяу болады. Оның жылдамдығы басқа процесстердің жылдамдығы сияқты уақытпен өлшенеді.химиялық реакция жылдамдығына : әрекеттесуші заттардың табиғаты, қысым, температура, әрекеттесуші заттардың концентарциясы және катализатор әсер етеді. Әрекеттесуші заттардың табиғатының әсері. Заттың табиғатының хим.реакцияның жылдамдығына әсері үлкен. Кейбір реакциялар өте тез, біреулері баяу жүреді. Мыс: а) 2Rb

2H2O=2RbOH+H2(қопарылыс болады). б) Ag+H2O=реакция өте баяу жүреді,айлап, жылдап өтеді. Температураның әсері. Заттардың өзара әрекеттесулері үшін олардың бөлшектері бір- бірімен соқтығысуы қажет. Соның нәтижесінде бөлшектердің электрон бұлттарының тығыздықтары өзгеріп, жаңа хим-қ байланыстар түзіледі. Жылдамдықтың тем-ға тәуелділігін Вант- Гоффтың эмпирикалық ережесімен бағалуға облады: «тем.әрбір 10ºС-қа артқанда реакцияның жылдамдығы 2-4 есе өседі»:Вант-Гофф ережесінің математикалық теңдеуін реакцияның жылдамдық константаларының не жылдамдықтарының арақатынасы арқылы өрнектейді:

             Kt+10 =y=2-4                            Ut2           t2-t1

                     Kt                                                                   Ut1=y    10 

Аррениус теңдеуі. Аррениус көптеген реакцияларда температура жоғарылаған кезде жылдамдықтың артып сызықты болмайтынына назар аударады. Реакция жылдамдығының константасы мына теңдеуге бағынады.

                        lgK=lgA-Eакт

                                        2,3RT Бұл теңдеу Аррениус теңдеуі деп аталады. Мұнда Еакт – активтену энергиясы, R- молярлы газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, А-молекулалар арасындағы бір секунд ішіндегі жалпы соқтығысу саны. Соқтығысу молекулалардың рекацияға қолайлы ориентациялары кезінде молекулалар арасында болады. реакция жылдамдығына концентарцияның әсері. Хим-қ реакцияның тез жүруі үшін әрекеттесуші заттардың молекулалары жиі түйісулері қажет екендігі анықталды. Түйісуді жиілендіру үшін алдымен әрекеттесуші молекулалардың санын, демек концентрациясын өсіру керек. Реакцияның жылдамдығына әрекеттесуші заттардың концентарциясының әсерін Норвегия ғалымдары Гульдберг және Вааге 1867 жылы мынадай қорытындыға келді: Хим-қ реакцияның жылдамдығы реакцияласушы заттардың концентарцияларының көбейтіндісіне тура пропорционал. Мұны әрекеттесуші массалар заңы деп атайды. Катализатордың әсері. Хим-қ реакцияның жүру жылдамдығына «бөгде» заттардың әсері болатындығы XVIII-ғасырда белгілі болды. 1812 жылы орыс химигі Кирхгоф крахмалға күкірт қышықылын араластырып қыздырса оның қантқа айналатынын, бірақ реакция нәтижесінде күкірт қышықылы өзгермей қалатынын байқаған. Сөйтіп реакцияның жылдамдығына катализатор заттардың үлкен әсері болатындығы анықталды.Катализатор- реакцияның жылдамдығын өзгертіп, бірақ реакция нәтижесінде өздері хим-қ өзгермей қалатын заттарды айтамыз.Қалыпты жағдайда әрекеттеспейтін кейбір заттар катализатор қатысында реакцияласа бастайды. Катализаторлар реакцияның жылдамдығын млн есеге дейін өсіре алады. Катализатор қатысуымен жүретін процестер табиғатта және өнеркәсіпте өте көп. Тірі организмдегі толып жатқан процестерде, мысалы ас сіңіруде, органикалық катализаторлар- ферменттер, өсімдіктердің қоректенуіне топырақта болатын минералдық ферменттер қатысады. Кей жағдайда әр түрлі катализатор қолдану арқылы бір заттан түрлі өнімдер алуға болады. Катализатор қатты, сұйық, газ күйінде болады.Қатты катализаторлардың катализаторлық активтігінен айырылып қалуы оп-оңай, себебі кейбір басқа заттар аз мөлшерде араласып кетсе катализатор уланып қалады, мұндай заттарды каатлизатордың уы деп атайды.Мыс:H2S,HNC,As,Se,Te қосылыстары платина катализаторын уландырады. Реакцияны баяулататын заттарды ингибаторлар деп атайды. Катализатордың әсерінен жылдамдығы өзгеретін процесті каталитикалық процесс не катализ дейді.Активтену энергиясы.Активтенген компелкс. Молекулаларды активті күйіне айналдыру үшін жұмсалатын қосымша энергия активтену энергиясы деп аталады. Активті молекулалардың соқтығысуы нәтижесінде хим-қ реакция жүруі мүмкін. Жүйенің энергетикалық өзгеруі нәтижесінде активті молекулалардың жалпы саны өсуі мүкін. Электрон тығызыдығының қайта таралуы және жаңа хим-қ байланыстардың тууы мүмкін болатын ара қашықтыққа бөлшектер жақындайды. Соған байланысты соқтығысатын бөлшектердің электрон бұлттарының арасында туатын тебісу кұштерін игеруге жеткілікті энергиясы болуы керек. Мұндай реакцияға қабілетті бөлшектер активтігі деп аталады, ал энергетикалық барьерді игеруге қажетті энергия реакцияның активтену энергиясы деп аталады. Өзара әрекеттесу процесінде болатын бөлшектер тобы активті компелкстер деп аталады. Молекулалар реакциясына қатысатын байланыстар толық үзілгендегі реакция жолына, активті комплекс түзу арқылы жүретін реакцияның жолы энергетикалық тиімді болатыны көрсетілген. Сондықтан, көптеген реакциялар аралық активті комплекстер түзу арқылы өтеді. Олай болса, активтену энергиясы әрекеттесуші заттарды активті комплекс күйіне  ауыстыруға қажетті энергия болып табылады.

21.Қайтымды  және қайтымсыз реакциялар.химиялық  тепе-теңдік. Ле-Шателье принципі

Барлық  химиялық реакцияларды екі түрге  бөледі.Қайтымсыз реакциялар деп  тек бір бағытта ,бастапқы заттар толығымен біткенше жүретін реакцияларды айтады және мұндай реакциялар аса  көп емес.Бір мезетте қарама-карсы екі бағытта жүретін реакцияларды (тіке және кері) қайтымды деп атайды. Тура және кері бағытта жүретін  реакциялардың жылдамдығы өзара теңескен сәтте ,реакцияда жүретін ортада химиялық тепе-теңдік орнайды.Тепе-теңдікте тұрған жүйенің жағдайын өзгертсе(температура,қысым,концентрация) тіке және кері реакциялар жылдамдықтарының әр түрлі өзгеруіне байланысты тепе –теңдік бұзылады.Белгілі уақыттан кейін жаңа күйге сәйкес жаңа химиялық тепе-теңдік  орнайды.Тепе-теңдіктің бір күйден екінші күйге ауысуын тепе-теңдіктің ығысуы деп атайды.тепе-теңдіктің ығысу бағыты Ле-Шателье принципімен анықталады: тепе-теңдікте тұрған жүйенің жағдайына әсер етсе (концентрация,қысым,температура - өзгертсе) онда тепе-теңдік әсер етуші жағдайды азайту бағытына қарай ығысады.Тепе-теңдікке әсер етуші факторлар: Концентрацияның әсері,температураның әсері,қысымның әсері,катализатор әсері.

22. Дисперстік жүйе. Ерітінділер. Ерітінділердің  физ-қ және хим-қ  теориялары. Ерітінді д\з дисперсті жүйенің бір түрі. Қандай да бір затқа екінші заттың өте ұсақ бөлшектері араласуын дисперстік жүйе (лат.ұсатылып тараған) деп атайды. Ұсақталатын заттың және ұсақтайтын ортаның агрегаттық күйіне қарай дисперсті жүйенің мынадай 9 түрі бар: г1+г2-ауа; с+г-ауадағы тамшы; қ+г-түтін; г+с-судағы ауа; с1+с2-судағы спирт; қ+с- судағы тұз; г+Қ-Pt,Pd,H2; с+қ-ылғал болған қатты зат; қ1+қ2- құймалар; дисперстік жүйелер араласатын заттың ұсатылған бөлшектерінің мөлшеріне қарай, әр түрлі болады. келісім б\ша бөлшектердің мөлшері 100 нм-нан үлкен болса, ондай жүйені жүзгін дейді. Бөлшектердің мөлшері 100 нм мен 1 нм арасында болса, ондай жүйені коллоидтық ерітінді дейді. Бөлшектердің мөлшері 1 нм-нан кіші болса, ондай жүйені шын не молекулалық ерітінді дейді.Ерітінді д\з ең кемі екі компонентттен тұратын біртекті жүйе. әрбір ерітінді еріген зат пен еріткіштен тұрады. Еріткші деп ішінде еріген зат молекула, не тіпті ион түрінде біркелкі болып аралсатын ортаны айтамыз. Тепе-теңдік күйде белгілі температурада ерітіндінің концентрациясы өспейді, яғни ерітінді қанық ерітіндіге айналады. Қанық ерітінді д\з белгілі бір температурада затты одан әрі еріте алмайтын ерітінді.Еріген заттың жаңа мөлшерін әлі де еріте алатын ерітіндіні қанықпаған ерітінді дейді.Қаныққан ерітінділер аз қолданады, көбінесе қанықпаған ерітінділер пайдаланады. Ерітінділердің хим-қ теориясы. Менделеев күкірт қыш., этил спиртінің тағы да басқа заттың ерітінділерінің қасиеттерін, оның ішінде физ-қ қасиеттерін зерттей келіп, оның барлық қасиеттерін дұрыс түсіну үшін, еріген зат пен еріткіштің арасында болатын хим-қ әрекеттесудің зор мәнінің барлығын көрсетті. Менделеев ерітінділерде еріген зат пен еріткіш арасында хим-қ қосылыс түзіледі, ол қосылыстар тұрақсыз болғандықтан аздап ыдыраған күйде болады деді. Менделеевтен бергі уақыттағы зерттеу жұмыстарының нәтижесі еріген зат еріткіштен хим-қ қосылысады деген Менделеев пікірін дәлелдейді. Ол қосылыстарды сольват(лат.еріту) деп, еріткіш су ьолса, гидрат деп атайды. Еріген заттың сумен қосылысу процесін гидратация дейді. Гидраттар тұрақсыз қосылыстар. Көпшіліг суалтқанда ыдырап кетеді. Кей жағдайда гидраттанған су еріген затпен  өте берік қосыласатындықтан еріген зат бөлініп шыққанда, су оның кристалының құрамына кіреді. Құрамына судың молекулалары кіретін мұндай кристалдық түзінділер кристаллогидрат деп аталады, ондағы су кристалоогидраттық су деп аталады. 

24. Ерітінділердің коллигативтік қасиеттері. Бу қысымының төмендеуі. Осмос. Қайнау температурасының жоғарылауы мен қату температурасының төмендеуі. Бір затта екініш зат ерігенде еріткіштің де, еріген заттың да қасиеті өзгереді. Еріткіштің қасиеті өзгеруден туатын жаңа қасиеттер барлық ерітінділерге ортақ қасиетке айналады. Мұндай қасиеттерге : осмос, ерітінділер буының қысымы, ерітінділердің қату жәнеқайнау тепературалары жатады. Осмос. Ерітінділердің, оның ішінде сұйық ерітінділердің қасиеттерін зерттегенде, ол ерітіндідегі заттың күйі газ күйіне өте ұқсас екендігі анықталды. Газдардың негізгі қасиеті-диффузия арқылы мейлінше кең көлем алуға тырысуы. Осындай қасиет еріген затта да облады: 1 ыдысқа қанттың конц.ерітіндісі құйылады және оның үстіне араласып кетпейтіндей етіп, ептеп  сол қанттың сұйық ерітіндісін құяды. Бұл жағдайда екі жақты диффузия жүреді,яғни қанттың молекулалары конц.ерітіндіден сұйық ерітіндіге, ал сұйық ерітіндіден конц.ерітіндіге диффузияланады. Біраз уақыттан кейін судың да, қанттың да молекулалары араласып ерітіндіге айналады. Енді судың молекулаларын өткізетін, одан ірірек қант мол-н өткізбейтін түбі жартылай өткізгіштен жасалған ыдысқа қант ерітіндісімен таза су құйылған екінші кеңірек ыдыстың  ішіне қойса, 1 жақты диффузия байқалады. Мұнда су мол-ы диффузияланады, әрі олар қанттың ерітіндісі құйылған кіші ыдысқа тез көшеді, кері өтуі баяуырақ болады. осының нәтижесінде қант ерітіндісінің концентрациясы кемиді. Осындай шала өткізгіш арқылы болатын, бір жақты диффузияны осмос деп атайды(грек.итеру, басу). Осмос қысымы ерітіндінің концентрациясына, температурасына тәуелді. 1886 жылы Вант-Гофф бұл тәуелділік, бұрын газдарға қолданылып жүрген Бойль-Мариот пен Гей-Люссак заңдарына өте ұқсас екендігін тапты. Р= cRT. Ерітіндінің осмос қысымы, сол еріген зат газ күйінде болып, осы температурада, ерітіндінің көлеміндегі көлем алып тұрғандағы туғызатын қысымына тең. Буының қысымы.Ерітінділердің бетіндегі буының қысымы сумен салыстырғанда едәуір төмен болуы- ерітінділердің негізгі қасиеттерінің бірі. әрбір сұйық белгілі темпе-да бетіндегі бумен тепе-теңдікте болады, яғни оның бетінен үзіліп шығып буға айналатын молекулалар саны будан қайтып сұйыққа қонатын молекулалар санына тең. Еріген зат еріткіштің бу қысымын төмендетеді. 1887 жылы француз физигі Рауль ерітінділермен жұмыс істей келе мынадай заң ашты: Электролит емес заттардың сұйық ерітінділерінің буының қысымының кемуі, еріткіштің кесімді мөлшерінде еріген заттың мөлшеріне пропорционал. Ерітінділердің қатуы және қайнауы. Әрбір таза заттың өзіне тән қату және қайнау температуралары болады. сұйықтың қату темп.д\з-оның сұйық және қатты күйлерінде бетіндегі буының қысымдары біріне- бірі тең болатын темп. Айталық 0º-та мұз бен сұйық судың бетіндегі буының қысымы тең болады. сондықтан 0° С таза судың қату темп. Сұйықтың қайнау темп.д\з- сұйық бетіндегі буының қысымы сыртқы атмосфералық қысымға теңесетін темп.;суды алсақ 100ºС-та оның буының қысымы 101,3 кПа, сондықтан 1атм қысымда, су 100°С-та қайнайды. Суда бір затты еріткенде бу қысымы кемиді. Ерітінділердің қатуу мен қайнау темп. өлшеп осы мәселенің сан жағын есептеген Рауль болатын. Оның эксперименттік қорытындылары Рауль (1887ж) заңы деп аталады.1. Қату темп-ң төмендеуі, еріткіштің сол салмақ мөлшеріндегі еріген заттың мөлшеріне пропорционал.2. Түрлі заттардың эквимолекулалық мөлшерлері бір еріткіштің бірдей етіп алынған мөлшерінде ерітілген болса, ол ерітінділердің қату темп-сы бірдей градус санына төмендейді. Мысалы, глюкозаның 0,1 молін (18г) 1000г суға ерітсек одан қату темп-сы  0,186ºС-қа төмендейді. Енді этил спиртінің 0,1 молін (4,6г) не қанттың 0,1 молін (34,2г) ерітсек, олар да ерітінідлерінің қату темп-н 0,186ºС-қа төмендетеді.