Вивчення і аналіз літературних джерел Для створення навчально-методичного посібника-збірника Прикладів і завдань з фізичної хімії (кінетика, каталіз та електрохімічні процеси)

Анотація

Дипломна робота представлена як збірник завдань і прикладів. У цьому збірнику містяться різні типи завдань в доступній формі для будь-якого студента.

Важливою особливістю кожного розділу є те, що крім завдань містяться ще теоретичні основи, в яких висвітлені закони, формули, визначення та приклади розв’язку типових завдань.

Сторінок –

Літератури –

Ключові слова: кінетика, константа швидкості реакції, порядок реакції, каталіз, електропровідність, число переносу, електрорушійна сила (ЕРС).

Англ. мова

Умовні позначення

G - енергія Гіббса

R - загальний опір

r - питомий опір

- електропровідність

Ch - концентрація розчину електроліту

F - число Фарадея (F = 96500Кл)

K - константа дисоціації

б – ступінь дисоціації

C - концентрація реагуючих речовин в момент часу ????????????

k - коефіцієнт пропорційності (константа швидкості реакції)

t Ѕ - період піврозпаду

ко - константа швидкості ?????????? реакції

кo- константа швидкості в середовищі де D = 8

R - універсальна газова стала (8,314 Дж/град)

ЕРС - електрорушійна сила (Е)

Вступ

Даний збірник є посібником з фізичної хімії для хімічних спеціальностей вищих учбових закладів. Матеріал збірника відповідає програмі з фізичної хімії і допомагає студенту засвоїти окремі розділи курсу, зокрема «Електрохімія» і «Хімічна кінетика».

Матеріал даного посібника розділений на шість параграфів. Кожному параграфу передує введення, де коротко викладені деякі теоретичні питання, наводяться необхідні формули і додаються методичні вказівки щодо розв'язання задач. Потім пропонується для розв'язування ряд задач, аналогічних до розібраних прикладів. Шостий параграф, «Комбіновані задачі» охоплює теми усіх п’яти параграфів. В задачах цього параграфу показаний взаємозв’язок між розділами фізичної хімії, а також між окремими закономірностями. При розв’язуванні цих задач студент знайомиться з усіма основними закономірностями розділів «Електрохімія» та «Хімічна кінетика».

Частина задач і прикладів, взятих з різних джерел, перероблена, а значна частина цілком оригінальна. Розмірності фізичних величин в збірнику вказані, головним чином, з врахуванням міжнародної системи одиниць (СІ). В ряді випадків використовуються деякі несистемні одиниці, що знайшли застосування в хімії (грам-еквівалент, літр та інші). В кінці збірника поміщені відповіді до· задач і таблиці величин, необхідні для розв’язування задач.

ІІІ Електрохімія

3. 1. Електропровідність. Закон розведення Оствальда. Числа переносу.

Теоретичні відомості

Питомою електропровідністю ч називається електропровідність об’єму речовини між двома електродами, площею 1 м2 плоскопаралельно розміщені на відстані 1 м один від одного.

ч = 1/р (1)

р – питомий опір

Одиниці вимірювання Ом-1 м-1 або См/м (Ом-1 см-1 або См/см). З курсу фізики відомо, що

R = с 1/s

звідси: с = R s/1

Тому: ч = 1 /SR (2)

R - загальний опір (Ом), 1 - довжина провідника або відстань між електродами, м (см), S - поперечний переріз провідника або площа електрода, м2, (см2).

Для кожної посудини 1/S = К є сталою і називається сталою посудини (комірки).
З формули (2) К = 1/S = ч R (3)

Для визначення електропровідності електролітів з допомогою містка Кольрауша вимірюють опір розчину, налитого в спеціальну посудину. При цьому здійснюють відлік на реохорді містка, що відповідає опору посудини - а см (решта частина реохорди буде в см). Якщо відомий опір позначити Rв, довжину реохорди L см, а вимірюваний опір - R

R=Rвa/b (4)

R=Rвa/L-a (5)

Еквівалентна електропровідність (л) - це електропровідність об'єму розчину, який мість 1 г екв між двома плоскопаралельними електродами, які розміщені на відстані 1 м один від одного,

л = ч 1000/Сн (6)

ч - питома електропровідність, Ом-1 см-1 .

СH - концентрація розчину електроліта г екв/л.

Вимірюється л в См м2/г екв (Ом-1 см2) Величину 1/с називають розведенням і позначають V.

Тоді л = ч V 1000 (7)

Згідно закону Кольрауша еквівалента електропровідність даного електроліту при нескінченному розведенні лб рівна сумі рухливостей катіона і аніона л1, л-

лб = л+ + л-. (8)

Рухливість іонів пропорційна їх абсолютній швидкості

F*U+ = л+ (9)

F*U- = л-. (10)

де F - число Фарадея (96500 Кл), U+ - рухливість катіона, U- - рухливість аніона.

Тоді лб =F(U++U-) (11)

При проходженні електричному струмі через електроліт відбувається перенос речовини, таким чином концентрація електроліту змінюється в різних місцях, хоча гомогенність розчину не змінюється.

Число переносу (частка електрики) - відношення мольної електропровідності даного іону до мольної електропровідності електроліту, яка визначає, яку долю електрики переносить катіон tk чи аніон ta: tk = л+ / лб

tk= л+ / лб = F*U+/F(U++U-) (12)

Тому tk= U+/U++U (13)

Для слабких електролітів відношення еквівалентної електропровідності розчину при даному розведенні л до еквівалентної електропровідності при нескінченному розведенні лб Виражає ступінь електролітичної дисоціації б.

б = л/ лб (14)

Для сильних електролітів це співвідношення характеризує «уявний» ступінь дисоціації. З розведенням розчинів слабких електролітів збільшується їх ступінь дисоціації і еквівалента електропровідність, а константа дисоціації при сталій температурі - незмінна. В цьому полягає сутність закону розведення Оствальда, математичні співвідношення якого:

К = б 2с/(1 - б) (15)

К = л2 с / лб(лб - л) (16)

K = л 2/ лб(лб - л)V (17)

К - константа дисоціації, с - концентрація, б - ступінь дисоціації, V - розведення. Уявна концентрація іонів в розчині обчислюється за формулою:

Ск+ = СН б (18)

б - уявний ступінь дисоціації

СН - нормальність розчину.

Приклади розв’язування задач

Приклад 1

Опір 0,01н розчину КСІ, що знаходиться в посудині для вимірювання електропровідності, складає при 18°С 408 Ом. Якщо ту ж посудину заповнити дистильованою водою і увімкнути опір 50000 Ом, то відлік по містку, що відповідає