|
|
Контрольная работа по химии1. Характеристика элемента № 39 периодической системы Д.И. Менделеева. Y, иттрий. В периодической системе по горизонтали иттрий расположен в пятом периоде (5) - в атоме иттрия заполнено 5 электронных слоев, при этом главное квантовое число внешнего энергетического уровня n=5. По вертикали иттрий составляет третью группу (III) d-элементов - два s-электрона на внешнем и один d-электрон предвнешнего слоя. D-элементы образуют побочную группу или подгруппу В. Кроме того, иттрий можно выделить в подгруппу скандия (Sc) по строению внешнего и предвнешнего электронного слоя. В состав ядра атома иттрия входят 39 протонов (p) и 50 нейтронов (n): , где массовое число и порядковый номер элемента (число протонов) обозначают числовыми индексами слева от символа химического элемента; верхний индекс означает массовое число, нижний - заряд ядра. Количество нейтронов ядра элементов определяют по массовому числу элемента за вычетом количества протонов. Таким образом, в состав атома иттрия входят ядро, состоящее из 39 протонов, 50 нейтронов и электронное облако, представленное 39 электронами. Электронная формула иттрия и распределение электронов по орбиталям: 39Y 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p64d1 5s2 Валентные электроны иттрия - 4d1 5s2 , т.е. 3 электрона (два s-электрона внешнего и один d-электрон предвнешнего слоя). Иттрий - белый металл, по свойствам приближается к щелочноземельным металлам. Наличие одного электрона в d-состоянии обуславливает малую устойчивость d1 s2 - конфигурации и отражается на всех свойствах элементах подгруппы скандия, в том числе и иттрия. Иттрий проявляет постоянную степень окисления +3. Для иттрия типично координационное число достигает 8 и 9. Кроме того, в ядре иттрия 50 нейтронов, что свидетельствует о завершенности ядерных слоев и подслоев. Таким образом, нуклон иттрия представлен "магическим числом", что отличает ядро иттрия по свойствам от других ядер. 2. Электронные и структурные формулы следующих молекул: CH4 4 ковалентные, полярные связи. NO 2 ковалентные полярные связи. Cl2 1 ковалентная, неполярная связь. H2O 2 ковалентные, полярные связи. 3. Экзотермическая реакция - реакция, идущая с выделением тепла, эндотермическая - с поглощением тепла. В полиграфии при приготовлении фенидонгидрохиноновых проявителей фенидон растворяют при достаточно высокой температуре (50-80 0С), - эндотермическая реакция. Реакции при фиксировании проявленного изображения также являются преимущественно эндотермическими. Тогда как безводный тиосульфат натрия (гипосульфит) при приготовлении фиксажа растворяется с выделением тепла, - экзотермическая реакция. Экзотермическая реакция A2 + B2 ? 2AB; ?Н < 0; ?U < 0, где Н - энтальпия системы, а U - внутренняя энергия. Эндотермическая реакция 2AB ? A2 + B2; ?Н > 0; ?U >0. 4. Уравнения электролитической диссоциации щавелевой кислоты (HOOC-COOH); уксусной кислоты (CH3COOH); азотной кислоты (HNO3); гидрооксида натрия (NaOH) и гидроксида аммония (NH4OH): 1. 2. или Процессы диссоциации сильных и слабых электролитов различаются по степени диссоциации. Так степень диссоциации сильных электролитов более 30% (HNO3; NaOH), а степень диссоциации слабых электролитов менее 2 % (HOOC-COOH; CH3COOH; NH4OH). Для слабых электролитов рассчитывают константы диссоциации, отражающие отношение концентрации ионов к концентрации недиссоциированных молекул: Для щавелевой кислоты: Для уксусной кислоты: Для гидроксида аммония: 5. Реакции нейтрализации - это реакции, при которых ионное равновесие смещается в сторону образования мало ионизирующихся молекул. Например, в водном растворе: Реакции идут до конца при образовании малорастворимых соединений: Или при образовании летучих соединений: В противном случае реакции не идут до конца. В фотопроцессах при проявлении образующуюся бромистоводородную кислоту (HBr) нейтрализуют щелочью NaOH. Реакции, обратные реакциям нейтрализации, приводят к образованию средне- и сильно ионизирующихся молекул: В данном случае речь идет о реакциях гидролиза. 6. Основополагающие представления о комплексных соединения ввел в науку Альфред Вернер. Молекулярные соединения, в состав которых входят комплексные ионы (ионы, образовавшиеся за счет координационных связей) называются комплексными. При написании формул комплексных соединений комплексные ионы обычно заключают в квадратные скобки - это так называемая внутренняя сфера комплексного соединения. Так, в формулах рассматриваемых соединений - Na2[Sn(OH)4] и [Co(NH3)5Cl]Cl комплексные ионы, составляющие внутреннюю сферу - [Sn(OH)4]2- и [Co(NH3)5Cl]+. Ионы, расположенные, за пределами комплексного иона, связаны с ним гораздо слабее; они называются внешней сферой. В наших примерах это ион Na+ для первой соли и ион Cl -- для второй. Ион или атом, координационно удерживающий возле себя молекулы или отрицательно заряженные ионы, называется комплексообразоватслем; он является акцептором (приемником) чужих электронных пар. Присоединяемые к нему ионы и молекулы называются аддендами (лигандами). В наших примерах комплексообразователями служат ионы Sn2+ и Co2+; аддендами в соли Na2[Sn(OH)4] являются четыре иона OH-, а в соли [Co(NH3)5Cl]Cl - две молекулы NH3 и ион Cl-. Ион-комплексообразователь притягивает неподеленную электронную пару от одного из атомов адденда так, что она становится для них общей. Например, схематически строение иона [Sn(OH)4]2- можно изобразить так: , где звездочками условно показаны неподеленные электронные пары, за счет которых и осуществляется связи иона Sn2+ с ионами ОН-, а точками - электронные пары, осуществляющие обычную ковалентную связь. У аддендов-анионов ОН-, Cl- и аддендов-молекул NH3 в состав входят атомы с неподеленными электронными парами: O, Cl, N; а в качестве комплексообразователей выступают катионы со свободными (незаполненными) электронными уровнями: Sn2+, Co2+. Число адендов, координационно связанных с комплексообразователем, называются координационным числом. У Sn2+ оно равно 4, а у Co2+ - 6. Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов иона-комплексообразователя и ионов-аддендов. Так заряд у иона [Sn(OH)4]2- = - 2, т.к. (+2)+4(-1)= -2; а у иона [Co(NH3)5Cl]+ = +1, т.к. (+2) +(-1)= +1. Адденды-молекулы, как правило, электронейтральны и не изменяют заряд комплексного иона. Заряды внешней и внутренней сферы противоположные по знаку и равны по величине, таким образом, молекулы комплексных соединений электронейтральны. Анионный комплекс Na2[Sn(OH)4] - тетрагидроксостаннум (II) натрия; Катионный комплекс [Co(NH3)5Cl]Cl - аммиакат, хлорид хлоропентааминкобальта. 7. Согласно правилу, называемому принципом Ле-Шателье: если изменить одно из условий, при которых система находится в состоянии динамического равновесия (температуру, концентрацию, а для газов - давление), то равновесие сместится в направлении той реакции (или того процесса), которая противодействует произведенному изменению. Так добавление растворителя уменьшит концентрацию раствора, следовательно, усилится процесс, ведущий к повышению концентрации, т.е. повышает растворимость малорастворимого вещества. Кроме того, смещение равновесия реакции в сторону повышения концентрации растворяемого вещества, происходит при удалении из раствора образующихся продуктов реакции. Этот принцип используется в фотопроцессах при растворении малорастворимых веществ. Например, при первом созревании фотографической эмульсии для перекристаллизации к практически нерастворимой соли AgBr добавляют KBr, взятый в избытке, а при аммиачном способе изготовления эмульсии - аммиак NH3. Как KBr, так и NH3 превращают часть AgBr в растворимые комплексные соли, что и делает возможным физическое созревание: K[Ag Br2] - диборатаргентум калия; [Ag(NH3)]Br - борат диамминсеребра. Особенно хорошо растворима в воде соль [Ag(NH3)]Br. Полученные в результате реакции комплексные соли удаляют из раствора. При фиксировании проявленного изображения нерастворимые в воде галогениды серебра переводят в хорошо растворимые комплексные соли, легко удаляемые из фотографического слоя при промывании его водой: Согласно принципу Ле-Шателье для улучшения малорастворимых в воде веществ растворитель Na2S2O3 берут в избытке, а образовавшуюся комплексную соль периодически удаляют из раствора. 8. Азотная кислота - очень сильный окислитель и при этом выделяется не водород, а продукты восстановления азота N 5+ - NO2, NO и др. Но с увеличением концентрации азотная кислота всегда восстанавливается слабее. а) При реакции с углеродом, который окисляется до С 4+, атом азота восстанавливается с N 5+ до N +4, т.к. углерод не является сильным востановителем: б) Атом серы в предлагаемой реакции окисляется до S 6+, являясь восстановителем, а азот восстанавливается с N5+ до N 4+: в) Серебро - малоактивный металл и азотная кислота восстанавливается им не более, чем до N 2+, но т.к. кислота концентрированная, то восстановление атома азота N5+ идет только до N4+. Ag - восстановитель: 9. Суспензии - грубодисперсные системы, состоящие из частиц твердого вещества, взвешенных в жидкости. Размер частиц при этом более 0,1 мкм. Например, BaS04 и каолина в водном растворе клея (суспензия для мелования бумаги), AgBr в водном растворе желатины (фотографическая суспензия). Частицы суспензий, оседая под действием силы тяжести, в одних случаях сохраняют первоначальные размеры, т. е. не коагулируют, в других - под действием молекулярных сил соединяются в более или менее крупные агрегаты подобно частицам коагулирующих золей. Первые называют агрегативно устойчивыми суспензиями, вторые - агрегативно неустойчивыми. Агрегативно устойчивы только те суспензии, частицы которых защищены от слипания ионными или сольватными оболочками. Сольватные оболочки могут образоваться, прежде всего, за счет взаимодействия частиц с дисперсионной средой (если жидкость их хорошо смачивает). Например, в водных суспензиях частицы полярных веществ (BaS04, глины и др.) всегда гидратированы, поэтому эти суспензии устойчивы. Частицы же суспензии сажи в воде не гидратированы (сажа - неполярное вещество), поэтому такая суспензия неустойчива. Но та же сажа хорошо смачивается неполярными жидкостями, например бензолом C6H6, и образует в них устойчивые суспензии. Другого типа сольватные оболочки образуются за счет адсорбции ПАВ. С помощью ПАВ можно сделать устойчивой и суспензию гидрофильного порошка в неполярной жидкости, например А1(ОН)3 в бензоле. Но в этом случае с частицами суспензии свяжутся полярные (гидрофильные) участки молекул ПАВ, а неполярные окажутся обращенными наружу, в неполярную среду, и будут связаны с ней. В полиграфии очень большое значение имеют дисперсные системы пигментов в жидком связующем веществе - печатные краски. От размера частиц пигмента и степени их стабилизации зависят устойчивость красок, интенсивность их цвета, поведение в процессе печатания. Хотя по размерам преобладающих частиц печатные краски относятся к суспензиям и доля коллоидных частиц невелика, но именно эти частицы сильнее всего влияют на свойства красок, связанные с суммарной поверхностью пигмента, например на вязкость. Связующие вещества печатных красок - неполярные или малополярные жидкости, но в них всегда имеется некоторое количество поверхностно-активных веществ, например, в льняной олифе всегда есть немного свободной олеиновой или другой жирной кислоты. Эти ПАВ играют роль стабилизаторов полярных пигментов. 10. Пропилен, винилхлорид и стирол относятся к винильным соединениям типа CH2 = CHX. У всех перечисленных соединений полимеризация идет по следующему типу атомных групп: Схематично полимеризацию пропилена можно выразить так: n (CH2=CHCH3) ? n [- CH2- CHCH3-] При полимеризации пропилена в присутствии триалкилалюминия образуется димер пропилена - 2 метилпентен -1, деметилированием которого получают изопрен. Из бензола и пропилена получают кумол (изопропилбензол). Полимеризация винилхлорида идет преимущественно в присутствии инициаторов (гидроперекись, бензоила перекись): n(CH2 = CHCl) ? n [- CH2- CHCl-] Применяется для получения синтетических смол: поливинилхлоридов и его полимеров. В результате полимеризации стирола образуется полистирол. Схема полимеризации стирола: n(C6H5CH = CH2) ? n[-C6H5CH-CH2-] Со способностью молекул полимеров удерживать большие количества растворителя связано явление коллоидной защиты. Известно, что золи лиофобных и, в частности, гидрофобных коллоидов - системы неустойчивые. Но если к гидрофобному золю добавить немного раствора желатины или другого водорастворимого полимера, то устойчивость золя резко, возрастает. Способность растворов полимеров защищать лиофобные золи от коагулирующего действия электролитов называют защитной способностью, а полимеры, оказывающие защитное действие,- защитными коллоидами. Механизм коллоидной защиты заключается в том, что макромолекулы защитного коллоида адсорбируются на поверхности частиц гидрофобного золя, изменяя характер этой поверхности: из гидрофобной она становится гидрофильной и, следовательно, способной связывать воду. В результате гидрофобные частицы приобретают защитную оболочку, состоящую уже не только из адсорбированных ионов и молекул полимера, но и из большого количества молекул воды. Такие адсорбционно-гидратные оболочки являются сильнейшими стабилизаторами коллоидных частиц. Очень большое значение имеет коллоидная защита в процессе получения фотографической "эмульсии". 11. В порядке возрастания положительных значений нормального потенциала, т. е. убывания химической активности, металлы можно расположить в ряд, называемый рядом напряжений, или рядом активности. Нормальный потенциал металла одновременно характеризует восстановительную способность его атомов и окислительную способность его ионов. Чем он более отрицателен, тем легче атомы металла отдают электроны (больше их восстановительная способность) и тем труднее ионы металла принимают электроны (меньше их окислительная способность). Каждый металл может контактно вытеснять другой менее активный металл из раствора его соли, и тем легче, чем больше разница между потенциалами обоих металлов. Так в полиграфии большое значение имеет контактное осаждение металлов. Например, при травлении форм глубокой печати (III стадия) идет химическое взаимодействие FeCl3 с медью и образование хорошо растворимой хлорной меди, т.е. собственно травление. Ион Fe3+ вытесняется Сu0 из соли как менее активный (в ряду напряжения металлов Fe 3+ располагается за Сu0 12. Фотографическим проявлением называется процесс превращения скрытого фотографического изображения в видимое. Химическая сущность фотографического проявления заключается в восстановлении ионов серебра эмульсионных, кристаллов до атомов серебра, причем таким образом, что образующееся серебро в миллионы и миллиарды раз усиливает уже имеющееся скрытое фотографическое изображение. Вещество, восстанавливающее ионы серебра, называется проявляющим веществом, например гидрохинон, метол. Действуя как восстановитель, оно само при этом окисляется. Итак, фотографическое проявление -типичный окислительно-восстановительный процесс. Особенностью процесса проявления является его избирательность. Она состоит в том, что под действием проявителя в первую очередь восстанавливаются эмульсионные кристаллы, в которых уже есть частицы серебра, а именно, - частицы скрытого изображения. Так как в эмульсионных зернах одного и того же фотографического слоя число и размеры частиц скрытого изображения тем больше, чем больше света подействовало на слой, то после погружения в проявитель различные участки слоя начинают проявляться в разное время и с неодинаковой скоростью. Механизм фотографического проявления заключается в избирательности действия проявителя и в определенной роли частиц скрытого изображения. Процесс всегда начинается в отдельных точках зерна и уже затем распространяется на весь кристалл. Эти точки назвали центрами проявления; ими оказались частицы скрытого изображения, расположенные на поверхности зерен. Чтобы началось проявление зерна, необходим контакт проявляющего вещества с ионами Ag+ входящими в его кристаллическую решетку. Между тем адсорбционная оболочка, покрывающая поверхность зерен, содержит среди других частиц также и ионы Вг-, сообщающие ей отрицательный заряд. Они будут отталкиваться отрицательно заряженными эмульсионными зернами, и проявление будет затруднено. Однако адсорбционная оболочка зерен не сплошная: она отсутствует на тех местах поверхности зерна, где образовались частицы скрытого изображения. К этим местам доступ анионов проявляющих веществ свободен и они здесь легко адсорбируются. Поэтому в то время, как на остальной поверхности зерна проявление еще невозможно, в местах, где есть скрытое изображение, оно уже может начаться. Но на этом роль скрытого изображения только начинается. В ионах или молекулах, находящихся в адсорбированном состоянии, связи между атомами ослаблены, следовательно, их перестройка облегчена. Поэтому окисление ионов (или молекул) проявляющего вещества происходит именно на поверхности частиц металлического серебра, действующего как гетерогенный катализатор. Каждый освобождающийся при этом электрон, благодаря хорошей электропроводности серебра, легко передвигается от поверхности серебряной частицы к той ее части, где она соприкасается с решеткой AgBr. Здесь электрон сразу же присоединяется к одному из ионов Ag+ и восстанавливает его. Образующийся атом Ag пристраивается к частице серебра, т. е. увеличивает ее размер, а один из ионов Вг- оказавшийся свободным, выходит из эмульсионного зерна в проявляющий раствор. В растворе остается также и продукт окисления проявляющего вещества. По мере проявления экспонированного зерна размер серебряной частицы (или частиц, если их несколько) все больше увеличивается, т. е. количество катализатора в зерне непрерывно растет. Поэтому проявление зерна протекает со все возрастающей скоростью, т. е. автокаталитически, пока все ионы Ag+, составляющие зерно, не восстановятся. Скорость проявления в каждый момент можно выразить через количество серебра, выделяющегося на единице площади фотографического слоя за единицу времени. В разные периоды процесса скорость проявления различна. Она зависит от количества подействовавшего света, состава проявителя и условий, при которых идет проявление. Изменяться при этом может не только общая продолжительность проявления, но и соотношение между индукционным и послеиндукционным периодами. Так, например, чем более отрицателен заряд частиц проявляющего вещества, тем длиннее индукционный период: они труднее проникают к кристаллам галогенидов серебра вследствии отрицательного заряда эмульсионных кристаллов. С повышением температуры проявление ускоряется, а с понижением - замедляется. Литература: Ахметов Н.И. Неорганическая химия / Уч. пособие для студ. М.: Высшая школа, 1984. Волынская Р.Н. Химия репродукционных процессов / Под ред. Шеберстова В.И., М.: Книга, 1973. Краткая химическая энциклопедия / М.: Энциклопедия, 1967. 1 Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками, графиками, приложениями и т.д., достаточно просто её СКАЧАТЬ.  |
|
Банк готовых работ
Форма заказа
Скачать работу
экономические  Copyright © refbank.ru 2005-2024
Все права на представленные на сайте материалы принадлежат refbank.ru. Перепечатка, копирование материалов без разрешения администрации сайта запрещено. |
|