Направление химических реакций в водных растворах

НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ [c.23]

Электрохимическими преобразователями, или хемотронами, называют приборы и отдельные элементы устройств, принцип действия которых основан на законах электрохимии. Электрохимические системы такого рода выполняют роль диодов, датчиков, интеграторов, запоминающих устройств и соответственно выполняют функции выпрямления, усиления и генерирования электрических сигналов, измерения неэлектрических величин и др. В хемотронах происходят процессы преобразования электрической энергии в химическую, а также механической энергии в электрическую и др. В отличие от электронных устройств (ламповых и полупроводниковых), в которых перенос электричества осуществляется электронами, в электрохимических преобразователях заряды переносятся ионами. Согласно закону Фарадея, количество вещества, претерпевшего изменение на электроде, пропорционально количеству прошедшего электричества. Поэтому измеряя тем или иным способом количественное изменение вещества, можно определить количество электричества, т. е. интегрировать электрические сигналы. Для этого электрохимическая реакция должна быть а) обратимой, т. е. реакция на аноде должна быть обратной реакции на катоде. Например, на аноде Си — 2е Си на катоде Си + + Че" Си б) реакция должна быть единственной, иначе точное интегрирование тока затруднено в) электролиты и электроды должны быть устойчивыми во времени г) реакции на электродах должны протекать с достаточно высокими скоростями. Таким требованиям могут удовлетворять некоторые электрохимические реакции, характеризующиеся потенциалами, лежащими между потенциалами водородного и кислородного электродов (рис. 66). При отсутствии в системе газообразных водородов и кислорода и при малой электрохимической поляризации электродов на них будут протекать лишь основные реакции. Системой, удовлетворяющей указанным требованиям, может быть 12+ + 2е ч 21" Е = 0,53 В. Потенциал ее положительнее потенциала водородного электрода и при рН< 11 отрицательнее потенциала кислородного электрода, поэтому в водных растворах в присутствии иода и ионов I" кислород и водород выделяться не будут. Эта реакция в прямом и обратном направлениях протекаете небольшой электрохимической поляризацией, следовательно, на электродах можно получить [c.367]

В химические уравнения часто вводят дополнительные символы, помещаемые в скобках вслед за формулами они позволяют дать большую информацию об условиях протекания реакции. Символы ТВ. , ж. или г. указывают физическое состояние вещества — твердое, жидкое или газообразное символ водн. указывает, что вещество представлено в виде водного раствора. В некоторых случаях пользуются вертикальными стрелками, чтобы показать, что вещество выделяется из реакционной смеси в виде газа ( ) или в виде твердого (нерастворимого) осадка ( ). Другие дополнительные сведения помещают над горизонтальной стрелкой, указывающей направление реакции. В этом случае символ А показывает, что реакционная смесь должна поглощать тепло, а если реакция протекает лишь при строго определенной температуре, ее также указывают над горизонтальной стрелкой. Формулы или названия соединений, записанные над горизонтальной стрелкой, указывают, что для протекания химического превращения необходимо присутствие в реакционной смеси дополнительных веществ, которые, однако, не расходуются в процессе реакции. [c.49]

Основное направление научных работ — исследование сверхбыстрых химических реакций разработанными им методами химической релаксационной спектрометрии. С помощью метода температурного скачка исследовал кинетику реакций ионов водорода и гидроксила с кислотно-основными индикаторами в водном растворе. Для изучения быстрых реакций в растворах слабых электролитов предложил метод наложения сильного электрического поля, увеличивающего степень диссоциации электролита. Благодаря применению созданных им методов, использующих периодическое возмущение системы, получены данные об образовании ионных пар и десольватации ионов в водных растворах электролитов, о реакциях переноса протона, о кинетике ассоциации карбоновых кислот в результате образования водородных связей и др. Изучал ферментативный катализ, механизм передачи информации и другие вопросы молекулярной биологии. [c.589]

Алгоритмы расчета минимума энергии Гиббса с учетом уравнений баланса масс и зарядов реализованы в ряде отечественных и зарубежных программ. Перед началом расчета состава равновесной смеси пользователь создает исходный файл, в котором он раскладывает свою исходную систему на отдельные химические элементы, указывает их ожидаемую степень окисления и мольную долю. Для реакций в водных растворах отдельно вводят число молей воды без разложения на кислород и водород. Если в системе имеются элементы с различными степенями окисления (Ее " и Ее "), то в исходном файле каждую степень окисления вводят как отдельный элемент. В исходные данные вводят Также ожидаемые в системе твердые, жидкие и газообразные вещества с их стандартными энергиями Гиббса образования при рассматриваемой температуре. Обычно вначале записывают максимальное количество возможных частиц, и по результатам первых расчетов корректируют файл, удаляя из него частицы, концентрация которых слишком низка по сравнению с другими. Коэффициенты активности каждая программа оценивает по собственным подпрограммам. В результате расчета получают абсолютные количества чистых фаз в системе, массы и составы смешанных фаз или растворов. Отметим в заключение, что в наши дни ни одно серьезное исследование в области химии, металлургии, геологии и других наук, имеющих дело с химическими превращениями, не следует начинать без термодинамической проработки, которая помогает исследователю априори ответить на вопросы о возможности, пределах протекания процесса и избежать множества ошибок и тупиковых направлений поиска. [c.415]

Достижение высоких конверсий за один проход при окислении изопропилбензола невозможно из-за взрывоопасности высококонцентрированных растворов гидропероксидов при повышенных температурах, а также увеличения выхода продуктов ее разложения диметилфенилкарбинола, ацетофенона, муравьиной кислоты. Высокие степени конверсии изопропилбензола в целом достигаются в технологии за счет применения рециркуляционного потока по жидкой фазе реактора окисления (аппараты 2—3—4—5— 1—в-Ъ—2 рис. 9.5), направленного со стадии концентрирования гидропероксида на стадию окисления. Одновременно с повышением суммарной конверсии рециркуляционный поток по паровой фазе реактора окисления обеспечивает дополнительный отвод тепла реакции (аппараты 2—3—8—5—7—6—3—2 рис. 9.5). Рециркуляция ацетона на стадии разложения гидропероксида (аппараты 10-11-10 рис. 9.5) позволяет эффективно отводить тепло химической реакции и обеспечивает оптимальные условия ее протекания. Относительно невысокие температуры потоков, охлаждающих агентов реакторов, не дают возможности использовать их непосредственно как теплоносители на стадии разделения. В то же время применение для охлаждения реакторов водного конденсата позволя- [c.348]

Если при электролизе водных растворов на химически инертных электродах образуются газы, то возникает дополнительное сопротивление в виде обратно направленной электродвижущей силы. Причина этого заключается, возможно, в том, что образующиеся газы выделяются не сразу, или в том, что происходит задержка разрядки ионов (см. гл. 13 в работе [3]). Однако в любом из этих случаев электролитическая ячейка действует как гальванический элемент, противодействующий приложенной извне электродвижущей силе. Описанное явление называется поляризацией. Величина противодействующей электродвижущей силы зависит от материалов электродов. Например, напряжение, необходимое для прохождения через раствор электрического тока, больше для электродов из гладкой платины, чем для электродов, покрытых платиновой чернью. Как указывалось выше, обратную электродвижущую силу можно представить как сумму потенциалов двух полуэлементов и для разрядки самих ионов необходимо, следовательно, определенное минимальное напряжение. Напряжение, избыточное по отношению к минимальному напряжению или равновесному потенциалу (см. табл. 49) разряда иона, называется перенапряжением. В органических реакциях наибольшее значение имеет перенапряжение при выделении водорода и кислорода, однако оно имеет место также и при выделении других газов, например галогенов. Перенапряжение увеличивается с ростом плотности тока и уменьшается по мере повышения температуры. [c.315]

Основное направление научных работ —химический анализ с помощью органических соединений. Разрабатывал качественные методы анализа редких элементов. Открыл, что галлий может экстрагироваться из водных растворов соляной кислоты этиловым эфиром. Определил коэффициенты распределения ионов железа и других э.тементов между водной и эфирной фазами. В годы второй мировой войны разрабатывал для армии США способы быстрой идентификации в полевых условиях неизвестных отравляющих веществ. Предложил улучшенный метод определения концентрации иприта в газовой фазе. Исследовал (с 1952) реакции взаимодействия сульфи- [c.452]

Патент США, № 4019859, 1977 г. Предложен метод стабилизации водных растворов, содержащих сульфиты или бисульфиты щелочных металлов, и катализатора триэтилентетрамином. Сульфиты или бисульфиты щелочного металла, например, сульфит или бисульфит натрия, широко используются для химической деаэрации вследствие их низкой стоимости, хотя эти соединения не препятствуют образованию отложений. Исследования, направленные на изыскание способов ускорения реакции кислорода с сульфитом, показали, что определенные водорастворимые соединения каталитически увеличивают скорость этой реакции. Большинство таких катализаторов — это катионы тяжелых металлов, имеющие величину заряда > 2. Железо, медь, кобальт, никель, марганец являются наиболее эффективными катализаторами этой реакции. [c.47]

Направление научных исследований теоретическая физика термоядерная физика методы измерения параметров плазмы кинетика химических реакций синтез моно- и поликристаллов сверхчистых керамических материалов свойства керамических материалов при высоких температурах синтез меченых соединений разделение устойчивых изотопов 0 , В °, N методом изотопного обмена в процессе дистилляции электронная структура молекул органических соединений синтез органических соединений синтез и полимеризация новых мономеров синтез гетероциклических соединений химические материалы для защиты от радиации координационные соединения синтез и спектральный анализ порфиринов и их металлических комплексов химия высокомолекулярных соединений эффект радиации на полимеры физические и реологические свойства высокомолекулярных соединений ионообменные смолы оптически активные, хелатные и изотактические полимеры изучение механизма каталитических реакций, особенно гетерогенного катализа с использованием металлов и окислов металлов радиационная химия радиолиз водных растворов антибиотики, противоопухолевые и противотуберкулезные препараты меченые органические соединения полярографические исследования в области органической химии и биохимии микробиология фермен- [c.377]

Одной из важнейших характеристик воды и водных растворов является показатель активной концентрации водородных ионов pH. Он характеризует степень кислотности или щелочности данного раствора, определяет скорость и направление многих химических реакций, в том числе и реакций, происходящих при обработке воды химическими реагентами. [c.6]

Проблема механизма ферментативного катализа имеет большое значение для развития химии и химической технологии. Как известно, каталитическое действие ферментов количественно в значительной степени превосходит соответствующий эффект небиологических катализаторов. Помимо того, ферменты, в отличие от небиологических катализаторов, обладают высокой специфичностью действия, т. е. способностью катализировать реакции строго определенных партнеров и в строго определенном направлении, что исключает различные побочные реакции. Как уже говорилось ранее, ферменты в отличие от многих небиологических катализаторов оказывают каталитическое действие в мягких условиях (водные растворы, низкая температура, нейтральная среда и т. п.), что предотвращает возможность разложения неустойчивых веществ и — самое главное — позволяет осуществлять часто очень сложные химические процессы со значительно меньшими энергетическими затратами. [c.6]

Попытку обобщить наблюдения о влиянии растворителя на скорости химических реакций предпринял Михаэль в 1919 г. [234]. Проанализировав результаты наблюдений, полученных при присоединении бромистоводородной кислоты к ненасыщенным углеводородам в уксуснокислом и водном растворах, автор показал, что окружающая (жидкая,— В. К.) среда может изменять даже направление некоторых химических реакций в большей или меньшей степени [234, стр. 403]. [c.70]

Химическая реакция, протекающая в водном растворе при участии ионов, изображается молекулярным и ионным уравнениями. В ионном уравнении все сильные электролиты записываются в виде формул их ионов, а твердые и газообразные вещества и слабые электролиты (включая воду) — в виде изображений их формульных единиц — формул реальных или условных молекул (правило Бертолле). Справа от формулы осадка продукта ставится стрелка, направленная вниз (j), а справа от формулы газа — стрелка, направленная вверх ( f ). [c.53]

Основателем Харьковской школы химиков, хорошо поставившим не только преподавание, но и научные исследования по химии в Харьковском университете, был академик Николай Николаевич Бекетов (1826—1911). Питомец Петербургского и Казанского университетов, он получил в 1855 г. ученое звание профессора в. Харьковском университете, где проработал 32 года. С 1887 г, деятельность Бекетова в связи с избранием его ординарным академиком протекала в Петербурге. Больше всего Н. Н. Бекетов занимался физико-химией, но им выполнено много работ, представляющих интерес и для аналитической химии. В своей докторской диссертации (1865 г.) Исследования над явлениями вытеснения одних элементов другими он показал, что водород вытесняет серебро и ртуть из водных растворов их солей и что эта реакция находится в прямой зависимости от давления газа. Он установил вытеснительный ряд металлов и значение концентраций реагирующих веществ для направления химического процесса, а также открыл свойство алюминия вытеснять при высокой температуре металлы из их окислов. [c.21]

Рассмотрение частного случая влияния ультразвука на различные по природе электролиты позволяет сделать следующие выводы 1) глубина воздействия мощного ультразвука на водные растворы электролитов зависит прежде всего от природы последних 2) в растворах простых солей, диссоциируемых на стабильные ионы, при отсутствии комплексообразования происходит процесс внутренней перестройки ионной атмосферы, а возможно и процесс ионизации растворителя 3) при наличии гидролизуемых форм ультразвук через вторичные химические реакции, вызываемые кавитацией, влияет на направление гидролиза колебания слабой интенсивности, не достигающие порога кавитации, таким выраженным действием не обладают. [c.376]

Под электрической батареей понимается соединение двух или более элементов, способных преобразовывать химическую энергию в электрическую. Таким образом, элемент является частью батареи. Однако термин батарея применяют и к одному элементу. Главными частями элемента являются два электрода, помещенных в электролит в соответствующем сосуде. Наиболее известным примером электродов являются медные и цинковые пластины в простейшем первичном элементе или пластины свинца и двуокиси свинца в свинцово-кислотном аккумуляторе. Электролит представляет собой водный раствор определенных кислот, щелочей или солей, найденных пригодными для этой цели. В практике используется большое количество разнообразных элементов. Они могут быть условно разделены на две главные группы первичные и вторичные элементы. Наиболее известными из первичных элементов являются так называемые сухие элементы . Вторичные элементы обычно называются аккумуляторами. Различие между первичными и вторичными элементами лежит в характере химических реакций, протекающих в них во время их работы. При преобразовании в первичных элементах химической энергии в электрическую элемент истощается. Отработавший сухой элемент выбрасывается. Мокрый элемент можно восстановить сменой электродов и электролита. Преобразование химической энергии в электрическую в аккумуляторах происходит при помощи обратимых реакций. Поэтому они могут быть заряжены пропусканием через них тока в направлении, обратном направлению тока разряда. Во время заряда электрическая энергия преобразовывается в химическую. При последующем разряде она опять преобразуется в энергию электрическую. Аккумулятор не накапливает электричество как таковое. Б аккумуляторе накапливается химическая энергия, которая в потенциале может быть превращена в электрическую. [c.11]

Рассмотрены основные направления применения ионитов в аналитической химии. Обсуждаются два пути повышения селективности ионного обмена применение водно-органических растворов неорганических и органических комплексантов и использование способных к селективным химическим реакциям ионитов — хелатообразующих и модифицированных органическими реагентами. Приведены многочисленные примеры применения ионного обмена и ионообменной хроматографии в аналитической практике. [c.271]

Если систематические ошибки малы, то метод анализа считается правильным. Таков, например, метод определения концентрации сильных минеральных кислот в чистых водных растворах титрованием раствором щелочи в присутствии фенолфталеина. Наоборот, иодометрический метод определения содержания кетонов в жижке не является правильным, так как, кроме кетонов, в жижке имеются и другие вещества, реагирующие с иодо.м вследствие этого при анализе получается завышенный результат по сравнению с действительным содержанием кетонов. Здесь, таким образом, имеет место систематическая ошибка, направленная в данном случае всегда в одну и ту же сторону. Правильность аналитического метода вообще в большой степени зависит от специфичности лежащих в его основе химических реакций. [c.7]

Радиационно-химические превращения в водных растворах в основном определяются реакциями взаимодействия растворенного вещества с радикалами, являющимися продуктами радиолиза воды. Чтобы определить направление радиационно-химического процесса и его кинетику, необходимо знать константы скорости указанных реакций и реакций рекомбинации радикалов. [c.166]

Результаты этих исследований представляют определенный интерес, так как ими намечается путь возможного повышения эффективности радиационно-химических реакций окисления в водных растворах (и восстановления при наличии двух типов акцепторов для Н и ОН) [54, 55] в результате вовлечения в процесс возбужденных молекул воды или кислорода. Подтверждение применимости этого типа сенсибилизации к практически важным процессам окисления (соответственно — восстановления) должно явиться основной задачей дальнейших исследований в этом направлении. [c.100]

Маскировкой химической реакции называют торможение или пс лное подавление реакции в присутствии веществ, способных из-М( нять скорость или направление этой реакции. Вещества, вводимые в раствор с целью торможения или подавления реакции, называют маскирующими агентами- или маскирователями. Чаще всего это вещества, способные давать комплексные соединения с ионами, принимающими участие в реакции осаждения. Например, если в раствор соли Ре + ввести Р -ионы, то при добавлении щелочей или аммиака из раствора не будет выделяться осадок водной окиси железа, так как Ре + связывается в прочные комплексные анионы, как правило, в рер . В этом случае Р"-ион является маскирователем реакции Ре + с ОН-. Иногда вместо маскировки реакции говорят о маскировке ионов , причем под маскировкой следует понимать маскировку всех реакций, возможных с этим ионом в данной реакционной среде. [c.94]

С халькогенами алюминий образует соединения типа А1аХз. Все они синтезируются из компонентов в откачанных кварцевых ампулах. Энтальпия их образования закономерно уменьшается в направлении от сульфида к теллуриду в результате уменьшения доли ионности химической связи между разнородными атомами. Поскольку они являются солями слабого основания и несильных кислот, в водном растворе нацело подвергаются гидролизу. Этими реакциями удобно пользоваться для получения соответствующих халькогеноводородов. [c.151]

Ввиду участия железа непосредственно в реакции с переходом его в окислы взаимодействие не может быть рассматриваемо как катализируемое железом железо здесь — один из ингредиентов сложной, по меньшей мере двухфазной, химической системы и участник последовательно развивающихся взаимодействий. Тем не менее, наблюдаются в этом процессе определенно каталитические влияния. Прежде всего само железо обнаруживает разную степень активности, вероятно вызываемую или весьма малыми примесями посторонних веществ или особенностями его макро-и микроструктуры. Причины этих антикаталитических, тормозящих влияний требуют научного объяснения. Затем, как выше было уже установлено, весьма существенным фактором в процессе восстановления железом оказывается присутствие электролитов в водном растворе. Присутствие ионов, как анионов (чаще всего СГ), так и катионов (Fe , Fe", Na , АГ", Са" и др.), ускоряет процесс или содействует его своеобразному течению, главным образом в направлении получения особой формы окислов железа. Примесь медной соли в процессе восстановления железом ускоряет реакцию (А. Е. Порай-Кошиц). Ввиду более низкого положения меди сравнительно с железом в ряду напряжений последнее явление может найти себе объяснение в образовании медно-железной пары на поверхности железа, более активно содействующей ионному распаду воды. Влияние же таких электролитов, как Na l и т. п., на процесс железного восстановления нуждается в объяснении. [c.495]

Если древесину нагревать без доступа воздуха, то происходит весьма сложный химический процесс, называемый сухой перегонкой. Характер и относительные количества получающихся при сухой перегонке веществ могут довольно сильно различаться в зависимости от температуры и времени нагревания. Однако общее направление этих реакций одинаково. С одной стороны, образуются более или менее простые продукты, выделяющиеся в виде газов (частью горючих) и паров. Последние могут быть сгущены в жидкость, которая разделяется на два слоя. Верхний слой представляет собой водный раствор ряда органических веществ, из которых наиболее важными являются метилО Вый спирт, уксусная кислота и ацетон. Нижний слой, называемый древесным дегтем, может служить источником получения других органических веществ, например фенолов. С другой стороны, при сухой перегонке происходит так называемое собугливааие , т. е. образование смеси сложных органических веществ, называемой древесным углем. Уголь представляет собой смесь органических веществ, тем более богатую углеродом, чем выше те.мпература при сухой перегонке. [c.28]

Наблюдаемые скорости реакций гидрогенизации и вклады параллельных направлений общей схемы химических превращений замещенных 2-нитро-2 -гидроксиазобензолов определяются тем, что в ходе реакции молекулы реагирующих веществ взаимодействуют с водородом, адсорбированным на поверхности катализатора, одновременно, как по нитро-, так и азогруппе. При варьировании природы и состава растворителя скорости гидрогенизации каждой из функциональных групп реагирующих веществ изменяются различным образом. Так, если в водных растворах 2-пропанола и растворитаче, содержащем гидроксид натрия, скорости гидрогенизации нитро- и азогрупп отличаются не более, чем в 4 раза, то в том же растворителе с добавкой уксусной кислоты скорость присоединения водорода по азогруппе [c.368]

Если в водном растворе имеются ионы Н+, он проявляет кислотные свойства, если ионы 0Н — щелочные. Когда количество ионов Н+ и ОН одинаково, раствор нейтральный. Многие химические реакции в водных растворах протекают- в нужном направлении только в условиях строго определенной концентрации ионов Н+ и ОН-, причем настолько незначительной, что обычные способы измерения концентраций кислот или щелочей несоизмеримо велики и неточны. Поэтому для узкого интервала концентраций кислоты или щелочи, близких к нейтральной среде, используют обратный логарифм концентрации водородных ионов, называемый водородным показателем, или pH. Такое математическое выражение очень точно и удобно, так как представляет ряд целых чисел. Нейтральная среда имеет pH, равный 7, увеличение кислотности обозначают числами от 7 до О, а увеличение щелочности — от 7 до 14. Ниже приведена зависимость pH водных растворов НС1 и NaOH от их концентрации [c.154]

Безводные галогениды элементов 1Б-группы в их устойчивых степенях окисления можно получить прямым синтезом из элементов, однако более удобным является их выделение по обменным реакциям из водных растворов с последующей сушкой (и обезвоживанием кристаллогидратов, если они образуются). Некоторые физико-химические свойства галогенидов меди (II), серебра (I) и золота (III) приведены в табл. 25. Термодинамическая устойчивость всех галогенидов падает от фторидов к иодидам и от меди к золоту. В этом же направлении падает и термическая устойчивость солей, что соответствует, очевидно, уменьшению ионной составляющей связи и нарастанию ковалентной (особенно у галогенидов золота). В ионных кристаллических решетках СиР2 и галогенидов серебра (I) каждый катион окружен шестью анионами. [c.402]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология