Шпаргалка по "Концепциям современного естествознания"

Согласно данной теории любое  поле является не непрерывным, а имеет  дискретную структуру. Пр: электромагнитное взаимодействие квантовой теории поля является результатом обмена частиц фотонами-квантами электромагнитного поля, т.е. фотоны- переносчики этого поля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39. Физико-химические  системы.

Система в химии представляет собой взаимосвязанное и взаимодействующее  некоторое количество  элементов, проявляющееся как единое целое  по отношению к др объектам или внешней среде. Любая система состоит не менее чем из двух элементов. Физико-химические системы могут быть гетерогенные и гомогенные. Гомогенные системы –это системы, где не существуют границы раздела между элементами системы. К ним относятся истинные и молекулярные растворы, ионные растворы. Ионные растворы – ионы вещества, равномерно распределенные между молекулами растворителя. Пр: раствор поваренной соли в воде. Молекулярный раствор- молекулы растворенного вещества равномерно распределены между молекулами растворителя раствор сахара в воде, чая…  Гетерогенные системы – это системы, в которых существует среда и фаза. Среда представляет собой сплошную систему. Фаза находится в среде . при протекании реакции в гомогенном растворе реакция идет по всему объему. В гетерогенном – на границе раздела среды и фазы. В этом случае скорость реакции будет так же зависеть от величины поверхности раздела. Т.е. его площади гетерогенная система может быть образована из веществ разных или одного и того же вещества. Находящегося в разных агрегатных состояниях в гетерогенной системе при переходе от среды к фазе свойства меняются скачком

Дисперсные системы:

Кристаллы любого вещества могут  быть получены  разного размера, но какой бы размер они не имели, структура вещества у них будет  одинакова: молекулярная или кристаллическая. Поэтому растворяясь, они образуют либо молекулярный, либо ионный раствор. Т.о. одно и то же вещество может находиться в разной степени раздробленности. Человеческий глаз различает частицы  не менее 0,1 мм. В микроскоп можно  видеть частицы, размерами 0,2-0,1 мм до 300-400 Нм   (1Нм=10-9 м)

Т.о .молекулы вещества в микроскоп не видимы, за исключением очень крупных молекул. Постепенно в химии сложились представления о том, что между молекулами и микроскопически видимыми частицами, существует область раздробленности вещества, частицы которого обладают своими собственными свойствами. Свойства растворов таких веществ отличаются от истинных растворов. Диспергирование – дробление. Если толщина кусочков вещества, полученных в результате диспергирования < разрешающей способности микроскопа, то их рассмотреть в него невозможно. Такие частицы не видимы в оптический или световой микроскоп  называются коллоидными, а диспергирование состояния вещества, с размером от 1 Нм до 300-400Нм, называется коллоидным состоянием вещества. Дисперсные системы являются всегда гетерогенными  и состоят из непрерывной фазы дисперсной среды и находящихся в этой среде раздробленных частиц

Дисперсные системы, в  отличие от гетерогенных называют микрогетерогенные, коллоидные системы – ультрагетерогенными, т.к в них границы раздела рассмотреть невозможно в световой микроскоп. Не всякая гетерогенная система является дисперсной. Если вещество находится в виде молекул, или ионов, в окружающей их среде, это истинные или гомогенные однофазные р-ры. Дисперсные системы делятся 1) по степени раздробленности вещества 2) агрегатному состоянию фазы и среды.  3) интенсивности вз-я между средой и фазой

Количественная характеристика дисперсности- Д (называется степень  дисперсности) величина, обратная размеру  частиц а=1/Д – это диаметр сферических или волокнистых частиц вещества или длина ребра кубических частиц или толщина пленки. Степень дисперсности численно равна числу частиц, которые можно уложить в ряд или стопу на протяжении 1 см. Системы бывают 1)грубодисперсные, 2)предельно высоко дисперсные 3)молекулярные или ионные.

Для грубодисперсных с-м состояние вещества микро и макро раздробленное. Для предельно высоко дисперсных -коллоидное состояние вещества.  Для молекулярных и ионных- молекулярные и ионные  Если все частицы фазы одинаковы по размеру – система монодисперсная, разные -  полидисперсная. С увеличением дисперсности значительное влияние имеют свойства вещества которые определяют поверхностные явления, т.е. те процессы, которые происходят на границе раздела. Особенность дисперсных систем закл в том, что поверхность дисперсной фазы огромна. Многообразие дисперсных систем обусловлено тем,  что образующие их фазы могут находится в любом из трех агрегатных состояний Поэтому при записи агрегатных состояний дисперсных систем, первым указывают агрегатное состояние среды, ставят тире, а затем агрегатное состояние фазы. Г1-Т2       (Г2- Ж1)-неверно;  Ж1-Г2  ; Т1-Т2. Дисперсные системы с газообразной дисперсной средой ( Г1-Ж2) называются аэрозоли. К ним относится туман, пыль и дым (Г1-Г2) ;  Ж1-Г2 – пена. В этом случае жидкость находится в виде тоненьких пленок.  Эмульсия это Ж1-Ж2 (майонез). Низко дисперсные системы твердых частиц  в жидкости называются суспензии или взвеси (Ж1-Т2)  К ним относится масляная краска. Предельно высоко дисперсные системы называются коллоидными растворами или золями

40. Окружающая среда  как пример дисперсных систем.

Система в химии представляет собой взаимосвязанное и взаимодействующее  некоторое количество  элементов, проявляющееся как единое целое  по отношению к др объектам или внешней среде. Любая система состоит не менее чем из двух элементов. Физико-химические системы могут быть гетерогенные и гомогенные. Гомогенные системы –это системы, где не существуют границы раздела между элементами системы. К ним относятся истинные и молекулярные растворы, ионные растворы. Ионные растворы – ионы вещества, равномерно распределенные между молекулами растворителя. Пр: раствор поваренной соли в воде. Молекулярный раствор- молекулы растворенного вещества равномерно распределены между молекулами растворителя раствор сахара в воде, чая…  Гетерогенные системы – это системы, в которых существует среда и фаза. Среда представляет собой сплошную систему. Фаза находится в среде . при протекании реакции в гомогенном растворе реакция идет по всему объему. В гетерогенном – на границе раздела среды и фазы. В этом случае скорость реакции будет так же зависеть от величины поверхности раздела. Т.е. его площади гетерогенная система может быть образована из веществ разных или одного и того же вещества. Находящегося в разных агрегатных состояниях в гетерогенной системе при переходе от среды к фазе свойства меняются скачком

Дисперсные системы:

Т.о .молекулы вещества в микроскоп не видимы, за исключением очень крупных молекул. Постепенно в химии сложились представления о том, что между молекулами и микроскопически видимыми частицами, существует область раздробленности вещества, частицы которого обладают своими собственными свойствами. Свойства растворов таких веществ отличаются от истинных растворов. Диспергирование – дробление. Если толщина кусочков вещества, полученных в результате диспергирования < разрешающей способности микроскопа, то их рассмотреть в него невозможно. Такие частицы не видимы в оптический или световой микроскоп  называются коллоидными, а диспергирование состояния вещества, с размером от 1 Нм до 300-400Нм, называется коллоидным состоянием вещества. Дисперсные системы являются всегда гетерогенными  и состоят из непрерывной фазы дисперсной среды и находящихся в этой среде раздробленных частиц

Дисперсные системы, в  отличие от гетерогенных называют микрогетерогенные, коллоидные системы – ультрагетерогенными, т.к в них границы раздела рассмотреть невозможно в световой микроскоп. Не всякая гетерогенная система является дисперсной. Если вещество находится в виде молекул, или ионов, в окружающей их среде, это истинные или гомогенные однофазные р-ры. Дисперсные системы делятся 1) по степени раздробленности вещества 2) агрегатному состоянию фазы и среды.  3) интенсивности вз-я между средой и фазой

Количественная характеристика дисперсности- Д (называется степень  дисперсности) величина, обратная размеру  частиц а=1/Д – это диаметр сферических или волокнистых частиц вещества или длина ребра кубических частиц или толщина пленки. Степень дисперсности численно равна числу частиц, которые можно уложить в ряд или стопу на протяжении 1 см. Системы бывают 1)грубодисперсные, 2)предельно высоко дисперсные 3)молекулярные или ионные.

Для грубодисперсных с-м состояние вещества микро и макро раздробленное. Для предельно высоко дисперсных -коллоидное состояние вещества.  Для молекулярных и ионных- молекулярные и ионные  Если все частицы фазы одинаковы по размеру – система монодисперсная, разные -  полидисперсная. С увеличением дисперсности значительное влияние имеют свойства вещества которые определяют поверхностные явления, т.е. те процессы, которые происходят на границе раздела. Особенность дисперсных систем закл в том, что поверхность дисперсной фазы огромна. Многообразие дисперсных систем обусловлено тем,  что образующие их фазы могут находится в любом из трех агрегатных состояний

Поэтому при записи агрегатных состояний дисперсных систем, первым указывают агрегатное состояние  среды, ставят тире, а затем агрегатное состояние фазы. Г1-Т2       (Г2- Ж1)-неверно;  Ж1-Г2  ; Т1-Т2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дисперсные системы с  газообразной дисперсной средой ( Г1-Ж2) называются аэрозоли. К ним относится туман, пыль и дым (Г1-Г2) ;  Ж1-Г2 – пена. В этом случае жидкость находится в виде тоненьких пленок.  Эмульсия это Ж1-Ж2 (майонез). Низко дисперсные системы твердых частиц  в жидкости называются суспензии или взвеси (Ж1-Т2)  К ним относится масляная краска. Предельно высоко дисперсные системы называются коллоидными растворами или золями.

Свободнодисперсные и  связнодисперсные

Свободнодисперсные –  это аэрозоль, лиозоли, гидрозоли, разбавленные в эмульсии или суспензии. Общее cd-во – они текучи. Частицы в них не взаимодействуют друг с другом и свободно перемещаются од силой тяжести.

Связнодисперсные системы  образуются, если частицы фазы, взаимодействуя между собой образуют стр-ры типа плёнок, каркасов, сеток, которые ограничивают движение и в этом случае текучести нет. Такие системы называются гелями.

Переход золя в гель м.б. возможен в рез-те понижения устойчивостизоля, напр., из-за снижения температуры окружающей среды. Такой переход м.б. обратимым и необратимым.

При обратимом взаим-и мд частицами фазы связи незначительные они легко разрушаются. При необратимом в рез-те воздействия среды связи становятся прочными и неразрушаются.

Природные дисперсные системы  – почва, атмосферный воздух, бумага, древесина, дерево.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41. Сущность химических  процессов. Катализ.

Чел  использовал знания химии ля своих нужд. В др. мире были известны приемы изготовления пороха, люди выделывали шкуры животных, получали мази, краски, сырье было непригодным, т.е. животного, растительного или  природного происхождения. В настоящее время большинство товаров для человека в большинстве своем связано с химическими превращениями веществ в химических процессах.  Сырье оставалось пригодным по своей сути может в процессе превращения измениться значительно нап: газ этилен в рез хим реакции превращается в полиэтилен.

Катализ-это процесс, связанный  с ускорением или замедлением  химических реакций в присутствии  веществ , которые ускоряют (катализаторы)  или замедляют (ингибиторы) хим р-ю.  При этом катализаторы взаимодействуют с реагентами, но в реакции не расходуются , и не входят в состав конечного продукта, изменение количества катализатора происходит за счет механических потерь. Существуют химические и природные каталитические процессы. Все хим р-ии представляют собой сложные цепи, где реагенты последовательно вз-ют друг с другом. При чем вз-ют и со стенками сосуда., где происходит реакция. На ход р-ии оказывают влияние и примеси, содержащиеся в реагентах.

Применение катализа позволило  расширить возможности современной  химии Напр:  получение различных нефтепродуктов, в биохимии в независимости от природы сущность катализа выражается в следующем:

А+В>                          А+В>(кат)

(Н2)+(О2)> 2(Н2)+(О2)>2Н2О

Если в кат р-ях используется в-во, то процесс идет следующим образом:

А+В+cat>А cat+В>cat+С(АВ)

В зависимости от катализа р-я идет с образованием разных продуктов. Катализатор ослабляет связи или создает дополнительные центры, благодаря которым образуются соединения. В качестве катализатора  используют вещества, имеющие слабо химические связи или свободные валентности , что придает им высокую активность Природные катализаторы: металлы, оксиды металлов.  Катализаторы бывают галогенные, гетерогенные и фото катализ При гомогенных –р-я идет по всему объему. Фото катализ осуществляется на поверхности твердого тела. Природные каталитические процессы осуществляются под действием веществ, света, а так же веществ органической природы (белков, ферментов). Для гомогенного катализа не имеет значение объем, в котором происходит реакция, т.к. р-я идет по всему объему.

43. Реакционная  способность веществ.

Изучение химических реакций  показывает, что они могут протекать  с весьма различными скоростями. Иногда реакция идет настолько быстро, что практически ее можно считать мгновенной. Например, многие химические реакции между солями, кислотами и основаниями, протекающие в водных растворах, или реакции, протекающие со взрывом. В других случаях наоборот, скорость хим р-ии так мала, что для образования заметного количества продуктов р-ии нужны были бы годы, а то и столетия. Скорость хим р-ии измеряется изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Концентрацией называется количество вещества в единице объема. Скорость каждой хим р-ии зависит от природы реагирующих веществ, их концентраций и условий, в которых реакция протекает (температура, давление, присутствие катализаторов). Зависимость скорости хим р-ий от концентраций реагирующих веществ легко понять, исходя из молекулярно-кинетических представлений. Молекулы газа, двигаясь в различных направлениях с довольно большой скоростью, неизбежно должны встречаться, сталкиваясь друг с другом. Взаимодействие между молекулами может происходить только при их столкновениях, чем чаще будут сталкиваться молекулы, тем быстрее будет идти превращение исходных веществ в новые и тем больше будет скорость реакции. Т.о. скорость хим р-ии пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ. Зависимость скорости хим р-ий от температуры. Кроме концентрации, определяющим скорость хим р-ии, является температура. Опытным путем установлено, что при повышении температуры на 10 градусов Цельсия скорость р-ии увеличивается в 2-3 раза. При понижении скорость хим р-ии во столько же раз уменьшается. Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость данной р-ии при повышении температуры на 10 градусов, называется температурным коэффициентом р-ии. Значительное увеличение скорости хим р-ии при повышении температуры нельзя объяснить одним только увеличением числа столкновений между молекулами. Согласно кинетической теории, скорость движения молекул растет пропорционально корню квадратному из абсолютной величины, тогда как скорость р-ий увеличивается гораздо быстрее. Повышение температуры не только вызывает более частые столкновения, но и увеличивает число эффективных столкновений, в результатекоторых происходит хим взаимодействие. Это объясняется тем, что при повышении температуры молекулы становятся менее устойчивыми, и более склонными к хим р-ии. Зависимость скорости хим р-ии от присутствия катализаторов и ингибиторов. Это вещества, которые изменяют скорость р-ии, но сами после р-ии остаются химически неизменными и в том же количестве что и до реакции. Обычно влияние катализаторов выражается в ускорении хим р-ии, ингибиторов в ее замедлении. Иногда применение катализаторов может увеличивать скорость р-ии в 1000 и более раз. Чаще всего катализаторами служат мелко раздробленные металлы. Протекание хим р-ий в гетерогенных системах. Гетерогеннойназывается система, состоящая из двух или нескольких частей, различающихся по своим физическим или химическим свойствам и отделенных друг от друга поверхностями раздела. Отдельные однородные части гетерогенной системы называются ее фазами. Например, лед, вода, и находящийсянад ними пар, образуют гетерогенную систему из трех фаз: твердой (лед), жидкой (вода) и газообразной (водяной пар); кислота и опущенный в нее кусок металла образуют систему из двух фаз. В гетерогенной системе р-ия всегда происходит на поверхности разделах двух фаз,т.к. только здесь молекулы той и другой фазы сталкиваются между собой. Поэтому скорость гетерогенной р-ии зависит не только от рассмотренных ранее факторов (концентрация реагирующих веществ, температура и наличие катализаторов или ингибиторов), но и от величины поверхности соприкосновения между реагирующими фазами. Всякое увеличение поверхности приводит к увеличению скорости реакции. Важным фактором, обуславливающим скорость гетерогенной р-ии, является также диффузия, благодаря которой к поверхности разделов притекают новые порции реагирующих веществ. Искусственно ускоряя процесс диффузии встряхиванием или перемешиванием, можно значительно повысить скорость р-ии.