Тема 1: Строеж на атома (structure and properties of matter.pdf)

1. От кои субатомни частици са съставени атомите на химичните елементи?атомът е изграден от протони и неутрони (ядро) и електрони

2. Моделът на Бор обяснява структурата на атома на кой химичен елемент и с кое е характерното за него?атома на водорода; с най-прост строежмоделът обяснява устойчивостта на атома и дискретния характер на атомните спектри

3. На кои хипотези се гради моделът на Бор за строежа на атома?хипотезa на Планк – едно трептящо тяло поглъща или излъчва енергия на порции кратни на единицата квант – пропорционална на честотата на излъчването νтеория на Айнщайн за фотоелектричния ефект, корпускулярната природа на светлината и дискретността на нейното взаимодействие с материята

4. Основни допускания в модела на Бор за строежа на атома, формулирани като квантови постулати?в атома електроните се движат по точно определени (стационарни) орбити; при движението си по тези орбити електроните не отдават или поглъщат енергия; електроните поглъщат / излъчват енергия (квант) само при преминаване от една орбита на друга

5. Уравнение за квантуване на стационарните орбити?

L⃗=m. ν⃗ . r⃗=n h2π

6. Недостатъци на модела на Бор за строежа на атома?Моделът на Бор не обяснява спектрите на многоелектронните атоми и ефекта на Зееман

7. Модел на Зомерфелд?За да обясни фината структура на спектралните линии на някои елементи Зомерфелд приема, че орбитите, по които се движат електроните, са елипсовидни. Главното квантово число (n) характеризира електрони, които имат близки орбити и образуват "слой" с крайна дебелина.

8. Принципът за неопределеността на Хайзенберг?За тела с малка маса е невъзможно с голяма точност едновременното определяне на място и скорост на частиците изграждащи атома. Възможно е да се определи само вероятността за намиране на електрона в дадена област на пространството.

9. Уравнение на Шрьодингер за стоящата електромагнитна вълна?уравнението на Шрьодингер свързва енергията на електронната система с вълновата й функция. Чрез него се намират големината и формата на електронния облак. Състоянието на електрона в атома еднозначно се описва от вълновата функция ψ, конкретната стойност на която зависи от координатите на електрона около атомното ядро и от стойностите на четирите квантови числа.

10. Главно квантово число?(n) – определя енергията и размерите на електронния облак. Електроните, които имат едно и също главно квантово число образуват електронен слой (ниво). Максималният брой електрони на едно ниво е 2n2.

11. Орбитално квантово число?(l) – определя формата на електронния облак / възможните типове орбитали на даден енергетичен слой, l = 1, 2 ... n-1

1

За дадена стойност на n поднивата се подреждат според нарастващата енергия по следния начин: s<p<d<f<g<h…

12. Магнитно квантово число и магнитно спиново число?(m) – определя пространствената ориентация на електронния облак и е свързано с магнитен момент на електрона, m-[-l;l](s) – определя посоката на въртене на електрона, s = ±1/2

13. Атомна орбитала?състояние на електрона, характеризиращо се с определени стойности на n, l, m; конкретна стойност на вълновата функция ψ и характеризира енергетичното състояние на електрона

14. Структура на електронната обвивка – правилата на Клечковски за подреждане на енергийните поднива в енергийния слой?структурата на електронната обвивка на атомите се определя от подреждането по нарастваща енергия на поднивата от различните енергетични нива. Това подреждане се осъществя в съответствие с правилата на Клечковски:а) енергията на поднивата нараства при увеличение на сумата n+lб) при еднаква стойност на (n+l) с по-ниска енергия е поднивото с по-малка стойност на n;електронът се разполага на тази свободна или частично заета АО, която е с най-ниска енергия

15. Структура на електронната обвивка – принцип на Паули и правило на Хунд за разполагане на електроните в енергетичните поднива?принцип на Паули - в един атом не е възможно да има повече от един електрон, чието състояние да се описва с четири еднакви квантови числа.правило на Хунд – В рамките на едно енергетично подниво електроните се разполагат отначало по един на АО, а електронни двойки започват да се образуват след запълване на всяка АО от поднивото с по един електрон.

16. Клетъчна и електронна формула на структурата на електронната обвивка на атомите на химичните елементи?Схематично атомните орбитали се означават с квантови клетки, а съответстващите им електрони със стрелки.разпределението на електроните в слоеве, подслоеве и орбитали изразено с електронни формули се записва с цифри, които показват № на електронния слой, буква съответстваща на подслоя, над буквата като степенен показател се записва броя на електроните в енергийното подниво.

17. Периодичност в свойствата на химичните елементи и техните съединения - причина?Периодичността в свойствата на химичните елементи и техните съединения се дължи на периодичното повтаряне на едни и същи електронни конфигурации на най-външните електронни слоеве.Свойствата на химичните елементи и техните съединения се намират в периодична зависимост от броя на протоните в техните ядра.

18. Класификация на химичните елементи в таблицата на Менделеев?Химичните елементи се класифицират по периоди и групи. Период се нарича поредица от елементи с последователно нарастващи поредни номера, която започва с алкален метал и завършва с благороден газ.Групи се наричат отвесните колони в периодичната система – те са осем на брой, означени с римски цифри.периодичната система разделя химичните елементи на s-, p-, d-, f- елементи.

2

Химични връзки ( ХВ )

19. Какво се разбира под ХВ?връзката между атомите, които изграждат молекулата на веществото.

20. Образуването на ХВ с какво изменение на системата от образуващите я частици е съпроводено?Химична връзка между частиците се образува само тогава, когато това е свързано с намаляване на енергията на системата от частици.

21. Полярност на ХВ?несиметрично разпределение на електронната плътност при химична връзка, образувана от различни атоми

22. Електроотрицателност на атомите?свойството на атомите да привличат към себе си електроните образуващи химичната връзкаслужи за разграничаване на ковалентната и йонна химична връзкаЕО = (A+I)/2 EO>2 йонна връзка EO<2 ковалентна връзка

23. Сродство на атомите към електрони?(A) енергията, която се отделя или поглъща при присъединяването на един електрон към атом

24. Йонизационна енергия?Енергия на йонизация (I) е минималната енергия за откъсване на електрон от частицата и пренасянето му на безкрайно разстояние

25. Неполярна ковалентна връзка?ако атомите изграждащи ковалентна връзка са еднакви, те привличат с еднаква сила към себе си общата електронна двойка и тя ще се намира на равни разстояния от тях.

26. Полярна ковалентна връзка?връзка на два атома на различни химични елементи, с различна ЕО, когато разликата на техните ЕО <2 и общата връзка е изтеглена към атома с по-голяма ЕО, но въпреки това принадлежи и на двата атома

27. Ковалентна връзка – МВВ?методът на валентните връзки е подход за изучаване на ковалентната химична връзкаСпоред МВВ ковалентната химична връзка се образува чрез припокриване на електронни облаци, принадлежащи на двата атома, на които има по един електрон.Припокриването на двата електронни облака отговаря на образуването на обща за двата атома електронна двойка, като следствие електронната плътност в пространството между ядрата нараства и положително заредените ядра се привличат към областта на припокриване на двата електронни облака. Това води до образуване на химична връзка.Ако между двата атома се образува една връзка, тя е сигма връзка, а ако има повече връзки - останалите са пи-връзки.

28. Ковалентна връзка – ММО?ММО разглежда цялата молекула като една квантовомеханична система, в която електроните са разположени не на атомни орбитали (АО), а на молекулни орбитали (МО).

29. Разлика между АО и МО?Докато АО са около един център (едно атомно ядро), то МО са многоцентрови, т.е. те обхващат всички атомни ядра в молекулата.

3

30. Правила на запълване с електрони на МО?вж. 15

31. Формиране на МО от АО????

32. Приложение на ММО - образуване на ковалентна химична връзка при водородния атом и атома на хелий?Образуването на молекула водород е възможно, защото двата H атома осигуряват по 1 електрон, който заема по-ниско енергийната МОсв и броят на електроните, заемащи МОсв е по-голям от този на електроните, заемащи МО*.Образуването на молекула хелий е невъзможно, защото броя на електроните в МОсв=МО*.

33. Йонна връзка – определение?възниква в резултат на електростатичното привличане на противоположно заредени йони, които могат да се получат в хода на химичното взаимодействие или да се съдържат в смесваните вещества. При Електроотрицателност на атомите (ЕО)>2

34. Графична зависимост на потенциалната енергия от разстоянието между взаимодействащи два едно-зарядни йона (Na+ Cl-).Еравновесно = Епривл + Еотбл + INa - ACl

35. Между молекулни взаимодействия?възникват между отделните молекули изграждащи веществото. Силите, които ги пораждат, имат електростатичен характер и се наричат вандерваалсови. Междумолекулните взаимодействия не са съпроводени с изменения в електронните конфигурации, 10-20 пъти по-слаби са от обичайните химични връзки и нямат насищане. Универсални са, но се проявяват главно когато веществата са в течно или твърдо агрегатно състояние. Междумолекулните сили на привличане се обуславят от електростатичното взаимодействие на диполите на отделните молекули. Меджумолекулните сили на отблъскване са резултат от електростатичното отблъскване на електронните облаци на атомите на отделните молекули.

36. Водородна връзка - определение?химична връзка, в която участват водородни атоми, образували вече една ковалентна химична връзка. Възниква между водороден атом и атом на друг химичен елемент с висока ЕО.

37. Водородна връзка – причини за възникване?а) електростатичното привличане между водородния атом (частичен положителен заряд) и атома с висока ЕО, който има частичен отрицателен зарядб) отсъствието на подвалентни електронни слоеве в атома на водорода, който ако е свързан ковалентно с друг атом с висока ЕО, е с частичен положителен заряд съсредоточен върху малка повърхност и е привлечен от неподелената електронна двойка на другия атом – получава се донорно-акцепторна връзка.

38. Влияние на водородната връзка върху свойствата на водата?Водородните връзки във водната молекула в кристалната решетка на леда му придават по-малка плътност от водата и той плува в нея.

39. Метална връзка – определение?обща делокализирана химична връзка в рамките на целия кристал на метала. Валентните електрони се движат безпрепятствено в кристалната решетка и образуват електронен газ.

4

40. Причина за образуване на енергийна зона при взаимодействие на атомите на металите?при приближаването на два метални атома техните АО от последните заети с електрони енергетични нива си взаимодействат и се разделят на МОсв и МО*. Броят на атомите образуващи връзки е голям и оттам поради големия броя на образуваните МО разликата между енергиите на две съседни МО е много малка и образуват енергетична зона.

41. Зонна структура на металите?запълването на МО в енергетичната зона се извършва в посока на последователно нарастване на енергията. Съвкупността от запълнени с електрони МО се нарича валентна зона, а незаетата част на зоната – зона на проводимост. При металите двете зони се припокриват частично и преминаването на електрон от едната в другата не е свързано с разход на енергия. Липсва забранена зона.

42. Зонна структура на изолаторите и полупроводниците?при неметалите освен валентната зона и зона на проводимост има и забранена зона. В зависимост от големината на забранената зона неметалите се делят на изолатори и полупроводници (ширината на забранената зона Eg> 3eV) - при повишаване на температурата енергията на техните валентни електрони става достатъчна за преодоляване на енергетичната бариера на забранената зона и те провеждат електрически ток. Проводимостта може да е електронна или ваканционна.чрез изкуствено внасяне във веществото на полупроводника на примесни атоми в забранената зона се създават нови нива, в които или от които прескача възбудени електрони.

Тема 2: Химична термодинамика (thermodynamics.pdf)

43. Система – определение, видове.вещество или съвкупност от взаимодействащи вещества, които са отделени от обкръжаващата ги среда чрез мислена или реална преграда.а) според броя на фазите и наличието на фазова граница - хомогенни и хетерогенниб) в зависимост от обменяните с околната среда вещество и енергия - изолирана, отворена или затворена

44. Параметри на състоянието – видове.термодинамични величини, които характеризират състоянието на системата (маса m, температура T, обем V, налягане р)а) екстензивни–пропорционални на масата (U, H, C)б) интензивни–не зависят от масата (Т, p)

45. Процес – определение, видове.изменение на термодинамичните параметри на системата, което зависи само от началното и крайното състояниеизотермичен (Т= const), изохорен (V=const), изобарен (p=const), адиабатен (без топлообмен между системата и околната среда)

46. Функции на състоянието.термодинамичните функции, чиито стойности зависят от само от началното и крайното състояние на системата и могат да се изразят чрез параметрите на състояниетовътрешна енергия U и енталпия H

5

47. Първи принцип на термодинамиката– вътрешна енергия, енталпия, топлинен капацитет.приложение на закона за запазване на енергията към процеси, които протичат с обмен на топлина: ΔU(вътрешна енергия на системата) = обменена топлина Q + извършена работа WdU = dQ – p.dVвътрешната енергия U = ∑ кинетична и потенциална енергияенталпия H = вътрешната енергия U + pV енергия изразходена за преодоляване на външното налягане (при изобарен процес, p=const)=> dH = dQ + V.dpтоплинен капацитет C – количеството топлина, което е необходимо да се внесе в системата, за да се повиши температурата й с 1°CC = dQ/dT

48. Видове реакции според обменената топлина с околната среда.а) екзотермични – които протичат с отделяне на топлина, Q<0б) ендотермични - с поглъщане на топлина, Q>0

49. Определяне топлината на реакцията.количеството топлина, което се обменя между системата и околната среда за получаване на толкова мола вещество, колкото са стехиометричните коефициенти на крайните продуктиТоплината на реакцията Q може да се определи по изменението на вътрешната енергия –U

(при постоянен обем) или на енталпията –H (при постоянно налягане) и зависи само от началните и крайните продукти на реакцията и тяхното физическо състояние (закон на Хес)

∆ H=−∆ H1 (допрости вещ . )+∆H 2=− ∑изходни

νизх ΔHобр .изх .+ ∑продукт

νпродΔHобр .продν – стехиометричен коефициент на изходните и крайни продукти

приV=const вместо ΔH ще фигурират съответните ΔUΔHf на простите вещества в стабилното агрегатно състояние = 0!

50. Втори принцип на термодинамиката – дефиниция.определя посоката на спонтанните химични процеси и условията за установяване на равновесно състояние

51. Определяне посоката на протичане на химичните реакции – ентропия S, функция на Гибс G и функция на Хемхолц F, уравнение на Гибс – Хемхолц.ентропия S характеризира термодинамичната вероятност за разпределяне по скорост и местоположение на хаотично движещи се частици (енергийните състояния) в системата, тя е мярка за степента на безпорядък в една система,

dS> dQT при самопроизволен процес

функция (свободна енергия) на Гибс - G = H – TS; p, T=const, ΔG = ΔH – TΔS е критерий за възможната посока, в която ще протекат реакциитефункция на Хелмхолц [F = U – TS], аналогична на ΔG при V=const, T=const

52. Химично равновесие – връзката между равновесна константа и функцията на Гибс при идеалните газове.

при равновесие ΔG=ΔG0+RT ln( pCν pD

ν

pAν pB

ν )=0, => ΔG0 = -R.T.lnKp, Kp – равновесна константа

ΔG<0 реакцията протича в права посока, ΔG=0 термодинамично равновесие

6

Тема 3 – Електрохимия (electrochemistry.pdf)

53. Проводници от първи род – определениевсички метали, метални сплави и някои соли и оксиди в твърдо състояние. При създаване на електрично поле възниква насочено движение на електрони и протича електричен ток

54. Проводници от втори род – определениеелектролити - киселини, основи и соли в стопено или разтворено състояние, а също и някои твърди соли – електропроводимостта е йонна.

55. Полупроводници – определениенеорганични вещества, чиято електрична проводимост се изменя в широки граници, при повишаване на температурата енергията на техните валентни електрони става достатъчна за преодоляване на енергетичната бариера на забранената зона и те провеждат електрически ток. Проводимостта може да е електронна или ваканционна.

56. Електролитна дисоциация – определениепроцес на разпадане на електролитите в разтвор или стопилка на положително и отрицателно заредени йони

57. Йони – определениеатоми или атомни групи, носители на един или повече елементарни електрични товари –броят им определя валентността на йона; йоните имат свойството на пренасят електричен ток.

58. Степен на електролитна дисоциацияколичествена оценка на склонността на електролитите към дисоциация – отношението на броя на дисоциираните молекули към общия брой на молекулите в разтвора.

59. Как зависи степента на електролитна дисоциация от концентрацията на разтворас намаляване на концентрацията α расте, а при безкрайно разреждане става равна на единица

60. Силни електролити – α?α > 0,3

61. Слаби електролити – α?α < 0,3

62. Дисоциационна константа – определениеизразява количествено равновесието между молекулите и йоните в електролита

K d=¿¿63. Киселина – определение

електролити, при дисоциацията във воден разтвор на които се получават водородни йони

64. Основа – определениеелектролити, при дисоциацията във воден разтвор на които се получават хидроксилни йони

65. От какво зависи типа на електролитната дисоциацияот сравнителната здравина и полярност на връзката между елемента и кислорода и между водорода и кислорода.

66. Напишете дисоциацията на водата и йонното произведение на водатаH 2O↔H+¿+OH−¿¿ ¿К В=Кd . [H ¿¿2O ]=¿¿¿

67. Водороден показател – определениеколичествена характеристика на реакцията на средата

7

измерва се с индикатори или pH-метри

68. Стойността на рН на среда с: кисел характер; неутрален характер; алкален характеррН<7; рН=7; рН>7; pH -> [0, 14]

69. Недостатъци на теорията на Арениус за електролитната дисоциацияПренебрегва напълно взаимодействията в електролитите–между самите йони и между йоните и молекулите на разтворителя; разглеждането е коректно само за много разредени разтвори на слаби електролити, в които концентрацията на йоните е ниска, а разстоянията между тях са големи – неприложима е към разтворите на силни електролити

70. Механизъм на електролитната дисоциация на соли и основиПри разтваряне на веществата с йонна кристална решетка (соли) във вода се осъществява т.нар. йон-диполно взаимодействие – йоните от кристалната решетка се привличат от диполните молекули на водата, които се ориентират по съответен начин към йоните. В резултат на това привличане и топлинните удари на съседните молекули на водата и топлинното колебание на йоните в кристалната решетка, йоните от повърхностния слой преминават в разтвора. Веднага следва разтваряне на втори слой и т.н.

71. Механизъм на електролитната дисоциация на киселиниВ резултат на осъществяване на дипол-диполно взаимодействие с молекулите на водата в тях се извършва изместване на електронната двойка към атома с по-голяма електроотрицателност. Това води до превръщане на полярната молекула в йонна и до по-нататъшното й разпадане на хидратирани йони в разтвора.

72. Солватизация – определениевзаимодействие на частиците на разтвореното вещество с молекулите на разтворителя, при което настъпват изменения както в свойствата на веществото, така и в свойствата на разтворителя

73. Термодинамична константа – определениеКТ=a

M+¿.a A−¿

aMA¿¿дефинира се като отношение на произведението на активностите на катиони и

аниони, разделено на активността на недисоциираните молекулиотчита взаимодействията в електролита и не зависи от концентрацията

74. Коефициент на активност – определениеВръзка между активност (a) и концентрация (C) на компонентите в разтвора

75. Йонна сила на разтвора – определениебележи се с J и характеризира количеството йони в разтвора

J=12∑ ci

2 zi2 (z – валентност на йоните)

76. Електропроводимост на електролити – определениеколичеството електричество, коeто може да премине или да се пренесе през разтвора на разстояние l през площ на проводника A

77. Моларна проводимост – определениеелектропроводимостта на стълб разтвор, съдържащ 1 mol електролит, затворен между електроди, намиращи се на разстояние 1 cm един от друг; зависи от моларната концентрация.

78. Зависимост на моларната проводимост от концентрацията на силния електролитКолкото концентрацията е по-висока (повече на брой йони има в разтвора), толкова по-голямо

8

количество електричество ще бъде пренесено – при силни електролити зависимостта на електропроводността от концентрацията е линейна

79. Зависимост на моларната проводимост от степента на електролитна дисоциация на слабия електролитпри слаби електролити при безкрайно разреждане моларната проводност е пропорционална на α: λm=α . λm

0 , (λm0 гранична моларна проводимост при безкрайно разреждане)

80. Закон на Оствалд за разреждането на разтвори.при слабите електролити степента на електролитна дисоциация зависи от концентрацията на

разтвора и равновесната дисоциационна константа:

∝=√ K d

C81. Релаксационен ефект при електролити

йоните и диполите от йонната атмосфера са обърнати с противоположните си товар и един към друг и общият ефект е забавянето на движението на йона

82. Електрофоретичен ефект при електролитипод действие на електричното поле противоположно натоварените йони се движат в противоположни посоки, но между тях действа електростатична сила на притегляне, която се противопоставя на това разнопосочно движение

83. Електрохимични взаимодействия: определение за електрохимична системапоследователност на проводници от първи (метали) и втори (електролити) род, намиращи се в електрохимичен контакт помежду си (=полуклетка)

84. Електрохимични взаимодействия: определение за електродсистема състояща се от проводник с електронна проводимост (метал) в контакт с проводник с йонна проводимост (разтвор на електролит)

85. Електрохимични взаимодействия: определение за електрохимична клетка (галваничен елемент)система на два електрода в контакт с йонен проводник между тях, в която химичната енергия на окислително-редукционните процеси се превръща в електрическа

86. Електрохимични взаимодействия: определение за електродни процесипроцеси, при които заредени частици (йони или електрони) преминават през фазовата граница метал-електролит

87. Електрохимични взаимодействия: определение за двоен електричен слойгранична зона между две фази, която съдържа област на небалансиран товар

88. Електроден потенциал – определениевъзникване на потенциална разлика при образувания двоен електричен слой на границата метал-електролит

9

89. Галванична клетка състояща се от Zn и Cu електрод – напишете електродните реакции на катода и анодаанодна реакция – окисления на цинка: Zn−2 e−¿=Zn2+¿¿¿

катодна реакция – редукция на медта: Cu2+¿+2e−¿=Cu ¿¿

90. Определение за редуктор и окислителвеществата, които отдават електрони се наричат редукториокислители – вещества, които приемат електрони (e-)

91. Електродвижещо напрежение – определениемаксималната потенциална разлика между два електрода в галваничен елемент в равновесие (равновесни електродни потенциали) и когато не протича ел. ток

92. Електродвижещото напрежение изразено със свободната енергия на Гибсизменението на свободната енергия ΔG е равно на максималната работа (W), която може да бъде извършена в системата при обратимо протичане на процеса.

=> E=−∆GnF

93. Зависимост на ЕДН от концентрацията - уравнение на Нернст

E=E0+RTnF

ln( aAνA aB

νB

aLνLaM

νM )E0 – стандартно ЕДН на водороден електрод

94. Изразяване на стандартното ЕДН със свободната енергия на Гибс и термодинамичната константа

E0=−∆G0

nF=RTnF

ln KT

95. Конвенция на дефиниране на електродните потенциалиелектродните потенциали се дефинират винаги в посока на редукцията

(изходно вещество)Ox+ne−¿↔(краенпродукт)Red ¿

96. При комбинация на електрода със стандартен водороден електрод в кои случаи той изпълнява ролята на катод или анод

в галваничните елементи, анод е електродът с по-отрицателен потенциал, а този с по-положителен потенциал е катод.

Eeq (Ox /Red )Eeq>0при комбиниране на електрода със стандартен водороден електрод,

електродната реакция протича самоволно в права посока, т.е. електродът ще изпълнява ролята на катод (окислителят ще се редуцира)

Eeq<0 в комбинация на електрода със стандартен водороден електрод, електродът ще изпълнява ролята на анод (редукторът ще окисли)

97. Ред на напрежения на елементите - как се изменя сродството на химичните елементи към електроните съобразно разположението им спрямо водородаподредени са в посока на нарастваща тенденция за приемане на електрони – елементите над водорода са с положителен електроден потенциал и сродството към електроните расте

98. Конвенция на записване на галваничните клеткиZn(s) | Zn2+(aq) || Cu2+(aq) | Cu(s)границата между проводници от първи и втори род се означава с една вертикална черта, а тази между проводници от втори ред – с две

ЕЛЕКТРОЛИЗА. ХИМИЧНИ ИЗТОЧНИЦИ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ТОК

10

99. Дефиниция за електролизна клеткаелектрохимична система, присъединена към външен източник на напрежение, в която при протичане на електричен ток се извършва превръщане на електрическата енергия в химическа – окси-редукционните процеси протичат в обратна посока

100. Електрохимични реакции при електролизните процесипод влияние на електрическото поле йоните на разтвора се насочват към електродите -

катионите на катода се редуцират, а на анода протича окислениеMen+¿ .m H 2O+n . e−¿=Me+m. H 2O ¿¿Me+m. H2O=Men+¿ .m H2O+n .e−¿ ¿¿

101. Първи закон на Фарадей за електролизатаколичеството реагирало вещество (окислено на анода или редуцирано на катода) е пропорционално на количеството електричество преминало в системата.

102. Втори закон на Фарадей за електролизатапри протичане на еднакво количество електричество през различни електролити масите на реагиралите на електродите вещества се отнасят една към друга както техните химични еквиваленти E.

103. Обединен закон на Фарадей за електролизатаза електрохимичното превръщанена 1 g/mol от което и да е вещество е необходимо едно и също количество електричество, равно на 1F (96 500 C mol-1)

104. Електрохимични превръщания: Поляризация – определениеизместване на потенциалите от равновесните, при протичане на електрически ток

105. Електрохимични превръщания: катодно свръхнапрежение – определениеелектрохимична поляризация се дължи на забавеното преминаване на електрони през граничната повърхност електрод-електролитη=Eeq−E>0 катодно свръхнапрежение – потенциалът се измества наляво Eeq>E

106. Електрохимични превръщания: Анодно свръхнапрежение – определениеη=Eeq−E<0 анодно свръхнапрежение - потенциалът се измества надясно Eeq<E

107. Електрохимични превръщания: напишете зависимостта на свръхнапрежението от плътността на тока (при ниски стойности)

свръхнапрежението η зависи от съпротивлението на пренос на товар Rct и плътността на тока i

η=Rct . i108. Електрохимични превръщания: напишете зависимостта на свръхнапрежението от

плътността на тока (при високи стойности)определя се от уравнението на Тафел, където a, b са константи: η=a+b . lg i

109. Електрохимични превръщания: пренос на товари през фазовата граница електрод/електролит

110. Електрохимични превръщания: концентрационна поляризацияпредизвиква се при протичане на ток от промяната на концентрацията на участващите йони в приелектродния слой. Промяната се дължи на забавеното придвижване на йоните към електродите и обратно в разтвора. потенциалът на анода нараства, а този на като намалява.

111. Електрохимични превръщания: електрохимична поляризация – определениеелектрохимичната поляризация се дължи на забавянето на електрохимичната реакция, поради забавеното преминаване на електрони през граничната повърхност електрод-електролит

11

112. Електрохимични превръщания: химична поляризация – определениекогато в хода на електрохимичния процес се променя химичната природа на електрода, в резултат на образуване на газообразни или твърди продукти; нежелателно явление

113. Химични източници на електрически ток – определениепреобразуват химичната свободна енергия в електрична работа

114. Химични източници на електрически ток – видовеа) първични – галванични елементи (необратими, еднократно действие), горивни елементи (електрохимично преобразуване на химичната енергия на горивото)б) вторични – акумулатори (за многократна употреба)

115. Манганово-цинкови елементи – устройствопрахообразен цинков анод, MnO2 катод и KOH електролит

116. Манганово-цинкови елементи – електрохимични реакциианод Zn⇄Zn2+¿+ 2e−¿ ¿¿катод 2MnO2+2N H4

+¿+2e−¿⇄Mn2 O3+2N H3+H 2O ¿ ¿

117. Литиеви батерийни системи – устройствоанод Li, катод SO2 и сепаратор, електролит LiBr, пореста въглеродна матрица, върху която протича редукцията на течния окислител

118. Литиеви батерийни системи – електрохимични реакцииокисление на анода Li−e−¿→ Li+¿ ¿¿редукция на катода 2SO2+2e−¿→S2O4

2−¿¿ ¿

119. Горивни елементи – устройствоимат порести анод и катод, поток на H2 и O2, продукт на окислението е вода

120. Горивни елементи – електрохимични реакциианода 2H2→4H+¿+4e−¿¿ ¿

катода 4 H+¿+O2+ 4e−¿→2H 2O ¿¿

сумарно H2 (g)+1/2O2 (g)→H2O

121. Вторични химични източници на електрически токАкумулаторите са елементи, които след като са работили известен период от време, могат да се възстановят до първоначалното си състояние, когато между електродите им се приложи напрежение от външен източник. При заряд акумулаторът работи като електролизна клетка и окислително-редукционните реакции протичат в обратна посока. Енергията на външния източник се превръща в химична енергияа) оловни акумулаторни батерииб) алкални – NiCd, NiMH, Li-йонни

12

Тема 4. КОРОЗИЯ НА МЕТАЛИ (corrosion.ppt.pdf)

122. Корозия на метали – определениесамопроизволно разрушаване на металите или сплавите в резултат на взаимодействието им с околната среда чрез химична / електрохимична реакция, при която металът се окислява

123. Видове корозия според механизма на процесахимична и електрохимична

124. Видове корозия според характера на разрушаванетообща (равномерна и неравномерна), местна (точкова, на петна, язвена, избирателна, интеркристална)

125. Видове корозия според условията на протичанеспоред характера на корозионната среда -> атмосферна, почвена, морска, газова, в среда на неелектролити ...

126. Химична корозия на металите – необходими условия за протичанеметалът трябва да е в контакт със сухи газови среди или течни неелектролити (нефтопродукти, органични разтворители)

127. Химична корозия на металите – особености на корозионния процеса) хетерогенни химични реакции, протичащи на фазовата граница метал/ заобикаляща го течна или газова средаб) продуктите на корозия остават на повърхността на метала – химичните и механичните им свойства определят по-нататъшното развитие на корозионния процес

128. Химична корозия на металите – механизъм и химизъм на процеса окисление на металаокисляването на метала се извършва в резултат на обмен на електрони непосредствено между метала и компонент от средата - окисляването на метала и редукцията на окислителя от корозионната среда се извършват в един акт; процесът не се съпровожда с електрохимични явления

129. Термодинамика на химичната корозия – при какви стойности на свободната енергия ΔG протича корозияΔG<0

130. Напишете формулата, по която се изчислява свободната енергия ΔG при химичната корозия на металите и посочете необходимото условие за формиране на повърхностен оксиден филм

ΔG=ΔG 0+RT ln( аM xOy

aMx pO2

y /2 )=0, a – активности, p – парциално налягане

pO2

y /2> ( pO2

y /2 )minпарциалното налягане > равновесното дисоциационно налягане => повърхностен оксиден филм

131. Електрохимична корозия на металите – определениепротича при взаимодействие на метали и сплави с течна електролитна среда, като окислително-редукционните реакции се осъществяват по електрохимичен път

132. Особености на електрохимичната корозия на металитеокислителните и редукционните процеси протичат на различни места върху метала;върху металната повърхност има места с различен електроден потенциал, при наличие на

13

електролит тези участъци се обособяват като катоди и аноди => свободно движение на електрони от анодните към катодните участъци (системата е електрохимична клетка)

133. Напишете анодната и катодните реакции при електрохимичната корозия на желязо с водороден, съответно кислороден деполяризатор

анодна реакция – преминаване на метални йони от кристалната решетка на метала в корозионната среда и освобождаване на електрони:

Fe(s)−2 e−¿→Fe 2+¿(aq)¿ ¿катодна реакция – свързване на освободените електрони от анода с йони или молекули в електролита (деполяризация)водородна (в кисела среда): H+¿+e

−¿→ 12H 2( g) ¿

¿

кислородна (в неутрална и алкална среда): O2+2H 2O+4 e−¿→4OH−¿¿ ¿

134. Напишете реакциите на образуване на корозионните продукти при електрохимична корозия на желязо с кислороден деполяризатор

Fe2+¿+2¿ ¿4 Fe (OH )2+2H 2O+O2→4 Fe (OH )3 - ръжда (хидратиран железен окис)

135. Равновесни електродни потенциали – определение

136. Неравновесни електродни потенциали – определение

137. Термодинамика на електрохимичната корозия - при какви стойности на свободната енергия ΔG протича корозия, напишете формулата изразяваща зависимостта на свободната енергия ΔG от ЕДН на корозионната клеткаΔG<0ΔG=−nEF , E – електродвижещо напрежение

138. Посочете при кои случаи металите са термодинамично неустойчиви на електрохимична корозия с: кислороден деполяризатор; с водороден деполяризатор; с водороден, съответно кислороден деполяризатор. При кои случаи металите са термодинамично устойчиви на електрохимична корозия

139. Електродна поляризация при електрохимичната корозия – видове. Посочете при кои етапи на корозионния процес при електрохимичната корозия с водороден деполяризатор, съответно с кислороден деполяризатор се проявява това явление.а) активационна – забавена анодна реакция на йонизация на метала (анодно разтваряне)б) концентрационна – забавена дифузия на металните йони от повърхността на метала (анода) в обема на разтвора

140. Пасивност на металите – определение, видоверязко намаляване на скоростта на корозия на метала в условия, при които той от термодинамична гледна точка би трябвало да е напълно реакционно способен. Предизвиква се от забавяне на скоростта на анодния процес поради образуване на тънък непрекъснат оксиден филм, при което електродният потенциал се измества в положителна посока;а) химична пасивност – под действие на окислители-пасиваториб) анодна пасивност – възниква под действие на външен аноден ток от външен източник на прав ток или при контакт с друг метал

141. Фактори влияещи на скоростта на електрохимичната корозия а) вътрешни – състав, термодинамична стабилност и състояние на повърхността на металаб) външни – pH на средата, концентрация на окислителя, температура, скорост на корозионната среда, наличие на инхибитори или активатори на корозията

14

Тема 5. МЕТОДИ ЗА ЗАЩИТА НА МЕТАЛИТЕ ОТ КОРОЗИЯ (protection.pdf)

142. Корозионно устойчиво легиране – видовеa) Въвеждане на компоненти, понижаващи анодната активност на метала чрез въвеждане на на пасивиращи компоненти за повишаване на корозионната устойчивост в окислителни среди, въвеждане на компоненти, повишаващи термодинамичната устойчивост на метала или въвеждане на компоненти (активни катоди), подпомагащи настъпването на пасивно състояние;б) Въвеждане на компоненти образуващи екраниращ (защитен) слой от корозионни продукти на повърхността на метала

143. Обработка на корозионната среда – видовеа) Въвеждане на инхибитори в корозионната среда – в течни среди, вода и неутрални течни среди, от атмосферна корозия б) Намаляване на съдържанието на деполяризатора в средата – при кислородна деполяризация се цели химично деаериране (редуктори, които се свързват с водата), термично (изпаряване) или десорбционна деаерация (барботиране с инертни газове), а при водородна поляризация – неутрализация (негасена вар или NaOH)

144. Инхибитори на корозията в: кисели среди; вода и неутрални разтвори; инхибиторна защита от атмосферна корозияа) кисели среди – органични съединения съдържащи азот и сяра в полярни групи, аминопроизводниб) вода и неутрални разтвори - анодни инхибитори (пасиватори) - хромати, нитрити, бихромати, и фосфати и полифосфати, образуващи екраниращи слоевев) инхибиторна защита от атмосферна корозия - окислители-пасиватори – контактни и летливи инхибитори

145. Защитни покрития – видове, подготовка на металната повърхност за нанасяне на покритиятаорганични, метални, неогранични неметалниподготовката включва а) механично обработване – песъкоструене, шлайфане, полиране, матиранеб) химична обработка – обезмасляване, байцване (отстраняване на дебели оксидни слоеве в разтвор на сярна или солна киселина) и декапиране (премахване на тънки атмосферни оксидни слоеве в разредени разтвори на киселини)в) електрохимично байцване, декапиране и полиране

146. Метални защитни покрития – видове, механизъм на защитното им действие на металите от корозияа) катодни – изолират метала от корозионната среда като се пасивират лесно, да са с добра адхезия, подходяща дебелина, без пори и пукнатиниб) анодни - защитават метала електрохимически като засилват катодната поляризация – покритие от по-електроотрицателен метал (Al, Zn, Cd), което ще се разтваря и разрушава

147. Методи за нанасяне на металните покритияа) потапяне в стопилка на метал – горещо поцинкованеб) дифузионни покрития – чрез дифузия на атомите на нанасяния метал в основния при висока температура (образуване на тънък слой от сплав)в) плакиране – съвместно горещо пресоване, валцоване – взаимна повърхностна дифузия (биметални изделия)г) химично отлагане – чрез химична редукция на метални йони вследствие на взаимодействието им с редуктор в разтворд) електрохимично (галванично) отлагане – електролизен процес на отлагане на метални йони

15

от електролит в галванична вана – защитаваният детайл е катод, а отлагания метал - анод

148. Неорганични покрития – видовеа) конверсионни – образуване на защитни слоеве от химични съединения на металите под въздействие на химични реагенти или електричен ток (химично и електрохимично оксидиране, фосфатиране)б) силикатни облицовъчни материали – многослойни системи с плочки или тухли (за големи съоръжения)в) циментови и бетонни покрития – защита на тръбопроводи и резервоари от почвена и атмосферна корозия

149. Органични покрития – видове, нанасяне на органичните покритияа) филмообразуващи – лаковобояджийски покрития (бои, лакове, безири) и антикорозионни смазки (временна защита)б) облицовъчни материали – каучукови и полимернитехнологията за нанасяне включва подготовка на повърхността, грундиране (осигурява адхезия, няколко слоя за достигане на крайна дебелина), боядисване (финишен слой, осигурява естетичен вид)нанасят се с четка, шприцоване, потапяне, обливане, електростатично

150. Електрохимична защита на металите от корозия – видовенамаляване на електрохимичната корозия чрез катодно или анодно поляризиране на металите (изменение на потенциала на материала) когато средата има добра електропроводимост а) катодна защита (поляризация) – изместване на потенциала Е на метала към равновесния му потенциалб) анодна защита

151. Катодна защита на металите от корозия – видове, катодни и анодни реакцииа) свързване на съоръжението с отрицателния полюс на външен източник на постоянен ток б) свързване на защитавания метал (като катод) с помощен електрод с по-електроотрицателен електроден потенциал (протектор), който кородира (жертва) – Zn, Mg

152. Анодна защита на металите от корозия – необходимо условие за изпълнението йметалът при анодна поляризация да може да се пасивира

153. Фактори определящи избора на конструкционен материалхарактер на корозионната среда, вид на деполяризаторапараметри на средата, механични натоварвания, вибрациивъншни и вътрешни фактори, влияещи върху скоростта на корозияхимичното съпротивление на материалитедопустими норми на корозияикономически фактори

154. Основни изисквания при конструиране на изделиятаДа се избягват контактите между разнородни метали или да се изолиратДа се избягват застойни за течностите зони в конструкциятаДа се предвиди подходяща геометрична форма, при която се избягват или да се запълват цепнатините и тесните отвори, в които може да проникне влага или прахДа се избягват и отстраняват механични напреженияВинаги да се предпочита заварката пред болтовото съединениеДа се предвиди възможност за лесна подмяна или възстановяване на кородирали елементи при експлоатация

Тема 6. ГОРИВА (fuels.pdf)

16

155. Топлина на изгаряне на горивото – определение, видове, фактори определящи калоричността на горивотоенергията (в KJ), която се отделя в околната среда при изгарянето на 1kg (1m3 течно) гориво при стандартни условия – T=20°C и налягане 1atmа) горна топлина на изгаряне - топлината, която се отделя при изгарянето на горивото при стандартни условияб) долна топлина на изгаряне - топлината, получена при изгаряне на горивото при конкретни условиякалоричността на горивата зависи от елементния състав – с нарастване на молекулната маса на въглеводородите от един хомоложен ред калоричността намалява

156. Видове горивавъглища, суров нефт, природен газ

157. Въглища – видоветвърди въглеводородни горива, предназначение за получаване на топлина или електрическа енергия в ТЕЦлигнитни, кафяви, черни, антрацитничерните и антрацитните имат най-голямо съдържание на въглерод и са най-калорични

158. Нефт и нефтопродукти получени при фракционната дестилация на нефтапри преработката на суровия нефт се получават бензин, керосин, дизел, мазут (асфалт и масла при понижено налягане)

159. Характеристики на течните горива – октаново числохарактеризира склонността на горивото към детонация (самозапалване при компресия), отговаря на процентното съдържание на изооктан в бензина

160. Характеристики на течните горива – цитаново числорешаващо за оптималния режим на работа на дизеловите двигатели е самозапалването на горивото да стане в точно определен момент преди горна мъртва точна на буталотоцетановото число е склонността на горивото към мека работа на двигателя (самозапалване по-рано) – оптималната стойност е около 45

161. Изпускани вредни емисии в атмосферата при процеса на окисляване на горивото и възможност за контролирането имизпусканите в атмосферата замърсители в изгорелите газове са въглероден оксид, въглевородори, сажди, серни и азотни оксидичрез контрол на съотношението въздух/гориво в горивната смес и монтаж на катализатори, които чрез окислителни и редукционни процеси регулират емисиите

Тема 7. Смазочно-охлаждащи системи (lubricants and cooling agents.pdf)

162. Класификация на смазочните материали според предназначението, произхода и агрегатно състояние. предназначението им е да намаляват триенето на повърхностите на движещите се метални и други части – по този начин се намалява износването и се предотвратява възможното задиряне, намаляват се енергийните загуби и се повишава КПД, отвеждат топлина и охлаждат зоната на триене, в известна степен предпазват от корозия и могат да имат миещо действиеа) според предназначението – моторни, турбинни, трансмисионни, електроизолационниб) според произхода – естествени, минерални и синтентичнив) според агрегатното състояние – масла, пластични (греси), твърди, газообразни

17

163. Изисквания към експлоатационните свойства на маслата и подобряване на качествата им; срок за подмяна на маслата и регенерирането им.а) вискозитет и вискозитетно-температурни свойства – характеризира вътрешното триене между молекулите на веществата, които текат при преместване под действие на външни силис нарастване на молекулната маса, вискозитет се увеличава, с повишаване на температурата вискозитетът намалява вискозитетът на маслата трябва да се изменя най-малко при промяната на температурата => подобряване чрез внасяне на сгъстяващи присадки б) противоизносни и противозадирни свойства - ефикасно да предпазват от износване триещите се повърхности при средни натоварвания и от задиране при високи натоварваниядобавят се присадки, които се адсорбират върху металната повърхност и се взаимодействат химично с неяв) стабилност – свойството им да изменят във възможно най-ниска степен своите физични и химични характеристики под влияние на външни въздействия по време на експлоатациядобро пречистване на маслата или забавяне на окислителните процеси чрез прибавяне на антиокислитени добавки с инхибиращо действиег) миещи и диспергиращи свойства - да задържат във финодисперсно състояние образуващите се в тях неразтворими продукти на окисление, саждите и замърсяванията=> специални присадки непозволяващи утаяването на неразтворимите в маслото веществад) антикорозионни и защитни свойства - способността на маслата да възпрепятстват корозията на смазаните метални повърхности; корозионно действие имат съдържащите се в маслото серни съединения => антикорозионни добавки, които неутрализират киселите продукти в маслатае) противопенни свойства - противопенни присадки (силикони), които намаляват устойчивостта на пяната

оптималният срок за подмяна е преди достигане на браковъчни стойности на измение показателите на маслоторегенериране – процес на възстановяване на свойствата на маслата с цел повторното им използване – отстраняване на нежеланите вещества чрез филтруване и пречистване и внасяне на изразходените присадки

164. Състав, предназначение и видове смазочно-охлаждащи материали. композиции, които съдържат минерални, синтетични или естествени масла, вода, електролити, повърхностноактивни вещества, присадкисмазване на триещите се повърхности, охлаждане на инструмента и детайла, отмиване и отстраняване на стружки, предпазват от корозия инструмента и детайлаа) водни разтвори – вода и електролити, пасивиращи метала, ПАВ => ниски смазочни свойстваб) емулсии – диспергирани минерални масла във водна среда; смазочно и охлаждащо действиев) водно-маслени дисперсии – механично диспергиране на растителни и животински мазнини във водаг) легирани минерални масла – прибаване на присадки в маслатад) пластични и твърди смазки – при обработка с малка скорост

165. Водата като охлаждащ агент – приложение, твърдост на водата и нейното отстраняване. най-масово използван охлаждащ агент в технологичните процеси, използва се още като разтворител и за промивкитвърдост - съдържание на всички катиони във водата, които с висшите мастни киселини дават утайки (Ca, Mg) – котлен камъкобща – сумарно съдържание във водата на йони на Ca, Mgвременна – разтворените във водата карбонати на калция и магнезия

18

постоянна – обща-временнаОмекотяване - процес на намаляване или пълно отстраняване на йоните, които предизвикват твърдостта на водатаОбезсоляване (дейонизиране) - отделяне на всички соли от водататвърдостта на водата може да се отстрани:механично - чрез филтруванетермично омекотяване – при нагряване на водатахимично омекотяване – внасяне на аниони, които се свързват с Ca2+ и Mg2+ чрез йонен обмен - йонити

166. Антифризи.специални нискозамръзващи течности, най-често водни разтвори на 2- и 3-валентни алкохоли; масово етилен-гликол + инхибитори на корозията; контролират се чрез периодична проверка на плътността с аерометър

Тема 8. Полимерни материали (polimeri_Yaneva.pdf):

167. Основни понятия. полимерите са високомолекулни съединения, молекулите на които са изградени от многократно повтарящи се еднакви групи от атоми – мономерни (елементарни) звена, свързани помежду си с ковалентна химична връзкастепен на полимеризация – броят на мономерни звена, определя молекулната маса

168. Класификация. а) според произхода – естествени, изкуствени (от преработване на природни високомолекулни вещества), синтетични б) според състава – органични (карбоверижни и хетероверижни), елементоорганични (основната верига не е изградена от въглероди), неорганични (не съдържат въглерод)в) според структурата на макромолекулата – линейни, разклонени, напречно свързани, пространствено омрежениг) според фазовото състояние – кристални, аморфни (в стъкловидно, високоеластично или вискозно състояние)д) според отнасянето си към нагряване – термопластични (ПЕ, ПА) или термоактивни (епоксиди, полиестери)

169. Разлики между полимери и нискомолекулни вещества. молекулите на полимерите представляват дълги вериги и съществува разлика между силите на химичната връзка по оста на веригите и между отделните макромолекули1/ нискомолекулните съединения имат строго определена молекулна маса, а полимерите са изградени от макромолекули с различна дължина2/ наличие на две структурни единици – верига на макромолекулата и на отделните звена (сегменти) в нея3/ изключителна гъвкавост на полимерните макромолекули – при деформация макромолекулите се разгъват без да се изменя разстоянието между атомите в тях, а при отстраняване на силата възстановяват формата си4/ разлика в степента на подреденост – в разтвор или стопилка полимерите са винаги по-подредени от нискомолекулните течности, в твърдо състояние е обратно5/ специфична геометрична форма на макромолекулите6/ полимерите имат свойството да се обединяват в надмолекулни структури (първични и вторични), които определят експлоатационните свойства на полимерите

170. Полимеризация - полимеризационни материали.молекулите на полимера се образуват чрез последователно присъединяване на молекули на един или няколко мономера към активен център, без да се образуват странични продукти

19

хомополимери и кополимериполиетилен (PE) – еластичен, химически устойчив, ниска работна температура 60°C, тръби, фолио, изолацииполипропилен (PP) – по-висока твърдост, работна температура 80°C, нисък коефициент на триенеполивинилхлорид (PVC) – твърд, крехък, химически устойчив, трудногорим, тръби, фолиа, настилкитефлон (PTFE) – висока работна температура, отлична химическа устойчивост и антифринционни свойства, не може да се лепи, скъп, техническа пластмаса, покрития

171. Поликондензация - поликондензационни материали. взаимодействие на мономери, съдържащи 2 или повече реакционноспособни групи, при което се отделят нискомолекулни вещества (вода, амоняк)полиамиди – PA6, химическа устойчивост, антифрикционни свойстваполиестери – наситени и ненаситени, технически изделия, бои, стъклоармирани изделияполикарбонати -

172. Каучук – видове. полимери с ниска степен на кристалност и слаби междумолекулни взаимодействия; високоеластични са в широк температурен интервал; под действие на външни сили макромолекулите се разгъват и частично се ориентират по оста на усилиетоа) естествен – латекс от растението хевея; ниска влагопоглъщаемост, добри диелектрични характеристикиб) синтетичен каучук – бутадиенов, бутадиенстиролов, хлоропренов, силиконов, уретанов

173. Гуми.вулканизация - значително повишение на физико-механичните показатели на каучука чрез внасяне на добавки полимери с малка молекулна маса (олигомери) – студена и гореща; гумите са многокомпонентни системи от каучукова матрица в равномерно разпределени в нея инградиенти – пълнители, пластификатори, противостарители, активатори и забавители на вулканизацията2 –5% сяра – еластични гуми, 30 –40% - твърд ебонит

20