Cum se măsoară concentrația? Concentrare constantă. Vezi ce este „concentrarea” în alte dicționare

Concentrarea mentală poate fi definită ca abilitatea de a ne concentra atenția asupra unui singur lucru, excluzând orice altceva. De obicei, ne putem concentra doar pe acele lucruri care ne interesează cu adevărat, dar ne este greu să acordăm o atenție constantă lucrurilor care nu ne interesează în mod deosebit.

Contrar credinței populare, concentrarea intensă asupra unei anumite sarcini nu provoacă mai multă cheltuială de energie; dimpotrivă, scade. În practică, atunci când o persoană încearcă să economisească energie, își desfășoară munca fără dorință, gândindu-se că un efort mai mic îi permite să cheltuiască mai puțină energie. Cu toate acestea, o persoană nu realizează că lipsa de entuziasm duce la coexistența a două poziții opuse: o reticență internă față de muncă și o nevoie vitală de a o face.

Tensiunea nervoasă este întotdeauna rezultatul acțiunii forțelor opuse, ceea ce duce la divizarea psihofizică a unei persoane. În absența dualității, o persoană are un control mai bun asupra sa și evită risipa de energie, ceea ce este inevitabil atunci când se concentrează pe mai multe obiecte în același timp. Știm că anxietatea epuizează în mod semnificativ mecanismele de apărare ale organismului, creând tensiune nervoasă și determinând o persoană să „lucreze pentru uzură”. Tot ceea ce ne îndreptăm atenția începe să ne „deranjeze” într-o măsură mai mare sau mai mică. Dacă atenția noastră este concentrată asupra multor lucruri deodată, ca în povestea lui Charles M., prezentată în capitolul „Existența reală și viața fantastică”, acest lucru crește foarte mult gradul de anxietate. Multe dintre percepțiile noastre, chiar și cele subliminale, ne creează o problemă, adică un stimul pentru o decizie, concluzie sau o anumită stare psihologică. De exemplu, un incident văzut pe stradă care nu ne privește în mod direct provoacă o muncă intensă a subconștientului în creierul nostru, ca răspuns la anxietatea inconștientă.

Să ne imaginăm că, în timp ce ne uităm printr-un ziar, dăm peste un titlu alarmant și suntem vag conștienți că înseamnă o amenințare de război într-un anumit punct al planetei. Se poate întâmpla ca subconștientul nostru, speriat de o astfel de perspectivă, să înceapă imediat să facă planuri despre cum să-și asigure siguranța într-un astfel de caz. Pentru imaginația inconștientă aceasta va rămâne o problemă nerezolvată care va trebui rezolvată într-un fel sau altul și probabil ne va deranja mult timp, mai ales dacă ne vor ajunge și alte știri similare. Aceasta este doar una dintre multele percepții pe care le avem pe parcursul zilei. La acestea trebuie să adăugăm toate cele care sunt stocate în memoria noastră și care ies cu ușurință la suprafața conștiinței dacă nu avem o anumită capacitate de concentrare mentală.

Cu cât o persoană trebuie să includă mai multe lucruri în câmpul atenției sale la un moment dat, cu atât „eu”-ul său devine mai fragmentat. Din acest motiv, devine imposibilă atingerea unui nivel înalt de conștiință, care se caracterizează prin prezența unui „eu” indivizibil, integral și matur.

Există multe grade de concentrare mentală corespunzătoare intensității atenției. Lăsând deoparte această gradație, vom distinge între două tipuri principale de concentrare mentală: concentrarea intensă și concentrarea calmă. Fiecare dintre ele poate fi voluntară sau involuntară. Concentrarea este voluntară, atunci când există dorința deliberată de a fixa atenția asupra unui singur lucru și de a exclude orice altceva, și involuntară, atunci când mintea este captată de un anumit stimul. Vom lua în considerare doar concentrarea arbitrară.

Concentrarea voluntară este intensă atunci când este însoțită de efort muscular menit să fixeze și să facă mai vie o imagine mentală, abstractă sau concretă. Adesea, atunci când încearcă să se concentreze pe ceva, oamenii își încordează mușchii feței, de exemplu, încruntându-se, strângând fălcile, ceea ce în sine provoacă o stare de tensiune nervoasă.

Să ne oprim asupra unui fapt extrem de interesant care are legătură directă cu subiectul discutat aici. Vorbim despre unele consecințe ale stării de tensiune, despre care nu am atins încă.

Anterior, am considerat tensiunea ca o patologie, adică ca „tensiune excesivă” și am analizat prejudiciul pe care îl poate provoca corpului uman. Cu toate acestea, așa cum sa menționat deja în primul capitol, o stare de tensiune este naturală și necesară pentru o viață activă. Tensiunea devine dăunătoare doar atunci când este excesivă. Dacă vorbim despre inteligență, atunci principala problemă a oamenilor este exact opusul fenomenului de tensiune nervoasă. În acest caz, apare „atonia patologică”. Să definim concentrarea mentală ca tensiune a imaginației, iar distracția ca atonie a imaginației. Tensiunea „pură” a imaginației nu trebuie confundată cu o stare de neliniște emoțională, care provoacă gânduri anxioase care duc la tensiune excesivă. În acest caz, are loc concentrarea involuntară, fără participarea „Eului”. Concentrarea conștientă este întotdeauna o acțiune deliberată a Sinelui.

Atonia intelectuală, sau atonia „Eului”, este o lipsă de gândire conștientă și o predominare a activității subconștiente.

Scopul principal al hipoconștiinței, așa cum am spus deja și așa cum este evidențiat de numele însuși, este atingerea unui nivel mai înalt de conștiință. Puteți crește conștiința prin întărirea și atingerea maturității depline a „Eului”. Concentrarea crește semnificativ tonusul mental al unei persoane și îi permite să-și folosească pe deplin voința și gândirea creativă.

În cartea sa „Tonul mental”, Jean-Claude Fillou scrie următoarele: „Voința, curajul, perseverența, autocontrolul și capacitatea de a rămâne calm în momentele dificile înseamnă stări în care totalitatea energiei unei persoane are un ton deosebit de ridicat. . În schimb, oamenii care sunt pasivi, inerți și ușor de excitat au un ton foarte scăzut, deoarece își irosesc forța în zadar. Aceasta include și astenicii de toate tipurile, oameni nerăbdători, nehotărâți și neajutorați - într-un cuvânt, cei care par destinați să fie jucăria forțelor exterioare, în loc să se stabilească prin adaptare activă, conștientă la lumea exterioară și să-și lase amprenta. pe ea.” „O persoană persistentă, de exemplu, are o vitalitate ridicată pentru că știe să-și folosească puterea. O persoană instabilă și impulsivă are un ton insuficient, deoarece își folosește incorect puterile și le gestionează prost.”

Am putea spune că lipsa tonusului mental înseamnă „slăbiciune a conștiinței” din cauza nivelurilor scăzute de „trezire” și, bineînțeles, a antrenamentului greșit care însoțește nivelurile scăzute de conștiință.

În ceea ce privește relația dintre concentrare și consumul de energie, se susține de obicei că, deoarece concentrarea necesită mult efort, nivelul său ridicat nu poate ajuta la reducerea cheltuielilor de energie. De fapt, concentrarea liniștită nu necesită mult efort și este capacitatea de a ține cu calm o imagine mentală. Dimpotrivă, concentrarea, care este însoțită de un efort nervos considerabil, duce, fără îndoială, la o mare cheltuială de energie, mai ales atunci când este involuntară și cauzată de un impuls emoțional brusc și puternic.

Vorbind despre concentrare, ar trebui să luăm în considerare și problema incapacității unei persoane de a-și elibera mintea de anumite gânduri, emoții, experiențe sau senzații din trecutul îndepărtat sau apropiat. De exemplu, orice complex este o incapacitate de a se elibera de șocul emoțional din trecut, pe care o persoană îl consideră parte a prezentului.

Putem spune că concentrarea nu provoacă oboseală; ea reprezintă tonusul mental care ar trebui să fie normal pentru o persoană. Rătăcirea minții este o hipotonie a gândurilor, nu favorizează odihna și nici nu reduce consumul de energie, ci provoacă un declin energetic. Rătăcirea imaginației nu contribuie la restul minții, ci, dimpotrivă, crește numărul de stimuli din mintea umană, fiecare creând o altă problemă care necesită o soluție proprie.

Singura odihnă cu adevărat eficientă pentru minte vine dintr-o stare care poate fi atinsă învățând să-ți eliberezi complet mintea de gânduri, adică o stare de „vid mental” atunci când fluxul gândurilor se oprește temporar. Această stare poate fi definită ca „deconcentrare” completă. Tehnica realizării concentrării mentale depinde invariabil de dacă s-a atins o poziție emoțională și volitivă specială în care o persoană acordă o semnificație exclusivă, exclusivă activității, obiectului sau ideii asupra cărora dorește să se concentreze. Aceasta este o stare de indiferență totală a unei persoane față de tot ceea ce nu este obiectul interesului său. Factorul cheie în tehnica concentrării este indiferența față de alți stimuli și idei, bazate pe efortul volițional. De asemenea, trebuie menționat un alt factor foarte important: atunci când o persoană se concentrează corect, trăiește în prezent (vezi capitolul „Existența adevărată și imaginară”).

Pentru a evalua corect mecanismul de concentrare, să dăm un exemplu: este mult mai ușor pentru o persoană să se concentreze dacă trebuie să o facă, atunci când există o constrângere externă puternică care o obligă să finalizeze munca sau să rezolve o problemă într-un anumit timp. cadru. Procesul de concentrare va fi și mai ușor dacă va fi pedepsit pentru că nu a îndeplinit o sarcină la timp.

Atunci când o persoană dorește să se concentreze pe ceva, trebuie să acorde cea mai mare importanță asupra ceea ce își va concentra atenția. Trebuie să se gândească că este foarte important pentru el să acorde o atenție exclusivă subiectului care îl interesează și că aceasta este o „chestiune de viață sau de moarte”. Următorul lucru de reținut este utilizarea corectă a respirației. Este necesar să inspiri profund pentru a realiza, prin voință, concentrarea întregii tale structuri psihofizice. Pentru a menține concentrarea, trebuie să vă fixați atenția, ceea ce poate fi atins printr-un grad mai înalt de trezire. Starea de concentrare reprezintă de fapt un grad mai înalt de vigilență a minții. Dimpotrivă, incapacitatea de a se concentra este întotdeauna cauzată de somnul minții, adică de un nivel scăzut de conștiință. Pentru a te concentra eficient, trebuie să eviți plictiseala și somnul mental și să percepi fiecare idee, sarcină sau obiect ca și cum l-ai întâlni pentru prima dată în viața ta.

Cantitate echivalente din această substanță în 1 litru de soluție. Concentrația normală este exprimată în mol-eq/l sau g-eq/l (adică echivalenți molar). Pentru a înregistra concentrația unor astfel de soluții, abrevierile „ n" sau " N" De exemplu, o soluție care conține 0,1 mol-echiv/l se numește decinormal și se scrie ca 0,1 n.

Concentrația normală poate varia în funcție de reacția în care este implicată substanța. De exemplu, o soluție de un molar de H2SO4 va fi normală dacă se intenționează să reacționeze cu un alcali pentru a forma sulfat acid de potasiu KHSO4 și binormal în reacția de a forma K2SO4.

Molalitatea (concentrația în greutate molară, concentrația molară) este cantitatea de solut (numărul de moli) în 1000 g de solvent. Măsurată în moli pe kg, expresia „molalitate” este de asemenea comună. Astfel, o soluție cu o concentrație de 0,5 mol/kg se numește 0,5-mol.

ν - cantitatea de solut, cârtiță;

m 2 - masa solventului, kg.

O atenție deosebită trebuie acordată faptului că, în ciuda asemănării numelor, concentrația molară și molalitatea sunt cantități diferite. În primul rând, spre deosebire de concentrația molară, atunci când se exprimă concentrația în molalitate, calculul se bazează pe masă solvent, și nu după volumul soluției. Molalitatea, spre deosebire de concentrația molară, nu depinde de temperatură.

Fracția molară- raportul dintre numărul de moli ai unei componente date și numărul total de moli ai tuturor componentelor. Fracția molară este exprimată în fracții de unitate.

,

ν i - cantitate i componenta, mol;

n - numărul de componente;

Presiunea de vapori a solventului deasupra soluției. legea lui Raoult. Există un echilibru dinamic între un lichid și vaporii saturați

lichid ↔ abur saturat,

acestea. numărul de molecule lichide care se evaporă de la suprafață este egal cu numărul de molecule de condensare. Acest echilibru corespunde presiunii de vapori saturați a solventului deasupra solventului pur.Indicele (1) indică faptul că proprietatea se referă la solvent; (2) – la solut și la superscript

(o) indică faptul că aceasta este o proprietate a unei substanțe în stare pură; în acest caz este o proprietate a unui solvent pur. În 1882, omul de știință francez Raoult a formulat legea numită după el: presiunea de vapori saturati a unui solvent deasupra unei soluții este proporțională cu fracția molară a solventului:

Expresia masei molare a solutului

(7.5)

Prin urmare, prin măsurarea experimentală a presiunii de vapori saturați a solventului deasupra soluției, poate fi determinată masa molară a solutului.

Punctele de îngheț și de fierbere ale soluțiilor. Ebulioscopie. Crioscopie. O scădere a presiunii de vapori saturați a solventului deasupra soluției duce la o creștere a punctului de fierbere și la o scădere a punctului de îngheț al soluției în comparație cu un solvent pur.

Conform primului corolar al legii lui Raoult, creșterea punctului de fierbere și scăderea punctului de îngheț al soluțiilor neelectrolitice este direct proporțională cu concentrația molală a solutului:

ΔTboil=ECm(2) (7,6)

ΔTzam..=KСm(2) (7,7),

unde Сm(2)Сm(2) este concentrația molală a soluției; E - constante ebulioscopice și K - crioscopice, corespunzătoare unei creșteri a punctului de fierbere și unei scăderi a punctului de îngheț a unei soluții cu Cm(2) = 1 mol/1000 g solvent. Valorile lui E și K depind numai de natura solventului (Tabelul 7.1).

Conform celui de-al doilea corolar al legii lui Raoult: cantitățile echimoleculare de diferiți neelectroliți, dizolvate în cantități egale în masă ale aceluiași solvent, cresc punctul de fierbere sau scad punctul de îngheț cu același număr de grade.

Osmoză. Legea lui Van't Hoff. Proces spontan de transfer al solventului

(difuzie) printr-o membrană semipermeabilă, numită osmoză.

Presiunea care trebuie aplicată unei soluții pentru ca osmoza să se oprească se numește presiune osmotică. Dacă presiunea aplicată unei soluții mai concentrate este mai mare decât presiunea osmotică, atunci solventul se va muta de la soluție la solvent. Procesul se numește osmoză inversă și este utilizat pentru purificarea apelor naturale și uzate; în special, poate fi folosit pentru tratarea apei în ingineria termoenergetică.

Dependența presiunii osmotice de temperatură și concentrație este descrisă de ecuația:

π = с(В)RT, (7.11)

unde π – presiunea osmotică; с(В) – concentrația molară a substanței dizolvate, mol/l; R – constanta universală a gazului; T – temperatura, K.

Legea lui Van't Hoff: presiunea osmotică este egală cu presiunea pe care ar exercita-o substanța dizolvată dacă aceasta, fiind în stare gazoasă la aceeași temperatură, ar ocupa același volum pe care îl ocupă soluția.

Din legea lui Van't Hoff rezultă că soluţiile de diverşi neelectroliţi de aceeaşi concentraţie, situate la aceeaşi temperatură, sunt izotonice, adică. având aceeași presiune osmotică.

Principii de bază ale teoriei disocierii electrolitice

1. Electroliții, atunci când sunt dizolvați în apă, se descompun (se disociază) în ioni - pozitivi și negativi.

2. Sub influența curentului electric, ionii capătă mișcare direcțională: particulele încărcate pozitiv se deplasează spre catod, particulele încărcate negativ se deplasează spre anod. Prin urmare, particulele încărcate pozitiv sunt numite cationi, iar particulele încărcate negativ sunt numite anioni.

3. Mișcarea direcționată are loc ca urmare a atracției de către electrozii lor încărcați opus (catodul este încărcat negativ, iar anodul este încărcat pozitiv).

4. Ionizarea este un proces reversibil: în paralel cu dezintegrarea moleculelor în ioni (disocierea), are loc procesul de combinare a ionilor în molecule (asocierea).

Pe baza teoriei disocierii electrolitice, pot fi date următoarele definiții pentru principalele clase de compuși:

Acizii sunt electroliți a căror disociere produce doar ioni de hidrogen ca cationi. De exemplu,

HCI → H + + CI -;

Bazicitatea unui acid este determinată de numărul de cationi de hidrogen care se formează în timpul disocierii. Astfel, HCI, HNO3 sunt acizi monobazici, H2SO4, H2CO3 sunt dibazici, H3PO4, H3AsO4 sunt tribazici.

Bazele sunt electroliți a căror disociere produce doar ioni de hidroxid ca anioni. De exemplu,

KOH → K + + OH - ,

Bazele solubile în apă se numesc alcaline.

Aciditatea unei baze este determinată de numărul de grupări hidroxil ale acesteia. De exemplu, KOH, NaOH sunt baze cu un singur acid, Ca(OH)2 este cu doi acizi, Sn(OH)4 este cu patru acizi etc.

Sărurile sunt electroliți a căror disociere produce cationi metalici (precum și ionul NH 4 +) și anioni ai reziduurilor acide. De exemplu,

CaCl 2 → Ca 2+ + 2Cl - ,

Electroliții, în timpul disocierii cărora, în funcție de condiții, pot forma simultan atât cationi de hidrogen, cât și anioni - ionii de hidroxid sunt numiți amfoteri. De exemplu,

H2OH++ + OH-,

Mecanismul de disociere

Substanțele cu legături ionice se disociază cel mai ușor. După cum știți, aceste substanțe constau din ioni. Când se dizolvă, dipolii de apă sunt orientați în jurul ionilor pozitivi și negativi. Între ioni și dipolii apei apar forțe de atracție reciproce, ca urmare, legătura dintre ioni slăbește, iar ionii se deplasează de la cristal la soluție. În acest caz, se formează ioni hidratați, adică. ionii legați chimic de moleculele de apă.

Electroliții, ale căror molecule sunt formate în funcție de tipul de legătură covalentă polară (molecule polare), se disociază în mod similar. În jurul fiecărei molecule polare a unei substanțe se orientează și dipolii de apă, care cu polii negativi sunt atrași de polul pozitiv al moleculei, iar cu polii lor pozitivi - de polul negativ. Ca urmare a acestei interacțiuni, norul de electroni de legătură (perechea de electroni) este complet deplasat către atomul cu electronegativitate mai mare, molecula polară se transformă într-una ionică și apoi se formează cu ușurință ionii hidratați. .Disocierea moleculelor polare poate fi totală sau parțială.

Astfel, electroliții sunt compuși cu legături ionice sau polare - săruri, acizi și baze. Și se pot disocia în ioni în solvenți polari.

Constanta de disociere- vedere constante de echilibru, care arată tendința unui obiect mare disocia(împărțit) reversibil în obiecte mici, cum ar fi când complex se descompune în componente molecule, sau când sare se separă în soluţie apoasă în ionii. Constanta de disociere este de obicei notată cu și verso constantă de asociere. În cazul sărurilor, constanta de disociere este uneori numită constanta de ionizare.

În reacție generală

unde complexul este împărțit în X unitățile A și y unități ale lui B, constanta de disociere se determină după cum urmează:

unde [A], [B] și - concentratii A, B și, respectiv, complexul A x B y.

Gradul de disociere- cantitatea care caracterizează statul echilibru V reactii disociere V sisteme omogene (omogene)..

„Gradul de disociere este raportul dintre numărul de molecule disociate și numărul total de molecule înmulțit cu 100%”:

numărul celor care s-au despărțit în ionii molecule la numărul total de molecule dizolvate.

Gradul de disociere este egal cu raportul dintre numărul de molecule disociate și suma, unde este numărul de molecule nedisociate. Deseori exprimat ca procent. Gradul de disociere depinde atât de natura electrolitului dizolvat, cât și de concentrația soluției.

Electrolit- o substanță a cărei topitură sau soluție conduce curentul electric datorită disocierii în ioni, dar substanța în sine nu conduce curentul electric. Exemplele de electroliți includ soluții de acizi, săruri și baze. Electroliții sunt conductori de al doilea fel, substanțe care într-o soluție (sau topitură) sunt formate integral sau parțial din ioni și, ca urmare, au conductivitate ionică.

Electroliți puternici- electroliți, al căror grad de disociere în soluții este egal cu unitatea (adică se disociază complet) și nu depinde de concentrația soluției. Aceasta include marea majoritate a sărurilor, alcalinelor, precum și a unor acizi (acizi tari, cum ar fi: HCl, HBr, HI, HNO3).

Electroliți slabi- gradul de disociere este mai mic decât unitatea (adică nu se disociază complet) și scade odată cu creșterea concentrației. Acestea includ apă, o serie de acizi (acizi slabi), baze p-, d- și f- elemente.

Legea diluției lui Ostwald- o relație care exprimă dependența echivalentului conductivitate electrică soluție diluată de binar electrolit slab asupra concentrației soluției:

Aici K - constanta de disociere electrolit, с - concentrația, λ și λ ∞ - valorile conductivității electrice echivalente, respectiv, la concentrația c și la diluție infinită. Raportul este o consecință legea acțiunii în masăși egalitate

unde α este gradul de disociere.

Legea diluției lui Ostwald este derivată V. Ostwald V 1888 și a confirmat-o și experimental. Stabilirea experimentală a corectitudinii legii de diluție a lui Ostwald a fost de mare importanță pentru fundamentarea teoriei disociere electrolitică.

Produs ionic al apei- produs al concentrațiilor ionilor de hidrogen H + și ionilor hidroxil OH - în apă sau în soluții apoase, constantă de autoprotoliză a apei

Afișarea valorii produsului ionic al apei

Apă, deși slabă electrolit, într-o mică măsură disociază:

Echilibrul acestei reacții este puternic deplasat spre stânga. Constanta de disociere apa poate fi calculată folosind formula:

Concentrația ionică hidroniu(protoni);

Concentrația ionilor hidroxid;

Concentrația apei (sub formă moleculară) în apă;

Concentrația apei în apă, ținând cont de gradul scăzut de disociere al acesteia, este practic constantă și se ridică la (1000 g/l)/(18 g/ cârtiță) = 55,56 mol/l.

La 25 °C, constanta de disociere a apei este 1,8 10 −16 mol/l. Ecuația (1) poate fi rescrisă ca:

Să notăm produsul K· = K în = 1,8·10−16 mol/l·55,56 mol/l = 10−14 mol²/l² = · (la 25 °C).

Constanta K V , egal cu produsul concentrațiilor de protoni și ionii hidroxid, se numeșteprodus ionic al apei . Este constantă nu numai pentru apa pură, ci și pentru soluțiile apoase diluate de substanțe. Odată cu creșterea temperaturii, disocierea apei crește, prin urmare, crește și Kv, cu scăderea temperaturii - invers.

Hidroliză(din greaca veche ὕδωρ - apă și λύσις - descompunere) - unul dintre tipurile de reacții chimice ale solvolizei, în care atunci când substanțele interacționează cu apa, substanța originală se descompune cu formarea de noi compuși. Mecanismul de hidroliză a compușilor de diferite clase: săruri, carbohidrați, proteine, esteri, grăsimi etc. prezintă diferențe semnificative.

1. Hidroliza unei sări a unui acid slab și a unei baze tare (hidroliza prin anion):

(soluția are un mediu ușor alcalin, reacția continuă reversibil

2. Hidroliza unei sări a unui acid tare și a unei baze slabe (hidroliza prin cation):

(soluția are un mediu ușor acid, reacția continuă reversibil, hidroliza în a doua etapă are loc într-o măsură nesemnificativă)

Hidroliza prin anioni și cationi (hidroliza completă)- hidroliza unei sări formate dintr-o bază slabă și un acid slab. Ca urmare a hidrolizei complete, mediul rămâne neutru (în funcție de puterea acidului și bazei formate, este posibilă o ușoară alcalinizare sau acidificare a mediului) (pH ~ 7). Turnesolul și fenolftaleina nu își schimbă culoarea.

Exemple de hidroliză completă:

1. Hidroliza CuS: CuS + 2H2O => Cu(OH)2 + H2S

Factori care afectează hidroliza. 1) O creștere a temperaturii duce la o deplasare a echilibrului către produșii de reacție. 2) O creștere a concentrației față de substanțele inițiale duce la o deplasare a echilibrului către produșii de reacție. 3) O creștere a concentrației produșilor de reacție duce la suprimarea hidrolizei și la o deplasare a echilibrului către substanțele inițiale.

7) Reacții redox . Stare de oxidare. Oxidare și reducere. Cei mai importanți agenți oxidanți și reducători.Dualitate redox. Tipuri de OVR. Metoda echilibrului electronic. Potențiale redox standard. Direcția fluxului OVR. O gamă de tensiuni metalice. Celulă galvanică, EMF a unei celule galvanice. Utilizarea practică a OVR (baterii, acumulatori).

Electroliză. Procese catodice și anodice în timpul electrolizei. legile lui Faraday. Aplicarea practică a electrolizei. Coroziunea metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică. Metode de protecție împotriva coroziunii

Reacții redox, OVR, redox(din engleza redox ← roșu licitatie-bou idarea- oxidare-reducere) sunt reacţii chimice back-to-back care apar cu modificarea stărilor de oxidare a atomilor care alcătuiesc substanţele care reacţionează, realizată prin redistribuirea electronilor între atomul oxidant şi atomul reducător.

Reducerea de oxidare

În reacțiile redox, electronii sunt transferați de la un atom, moleculă sau ion la altul. Procesul de pierdere a electronilor este oxidarea. În timpul oxidării, starea de oxidare crește:

Procesul de adăugare a electronilor este reducerea. În timpul reducerii, starea de oxidare scade:

Atomii sau ionii care câștigă electroni într-o reacție dată sunt agenți de oxidare, iar cei care donează electroni sunt agenți reducători.

Stare de oxidare(număr de oxidare, sarcină formală) - o valoare convențională auxiliară pentru înregistrarea proceselor de oxidare, reducere și reacții redox, valoarea numerică a sarcinii electrice atribuită unui atom dintr-o moleculă în ipoteza că perechile de electroni care realizează legătura sunt complet deplasate către atomi mai electronegativi.

Dualitate redox este capacitatea unui atom într-o stare intermediară de oxidare de a fi atât agent reducător, cât și agent oxidant, în funcție de substanța cu care reacționează.

(Mai multe informații despre agenții de oxidare, agenții reducători și stările intermediare de oxidare pot fi găsite în secțiunea anterioară).

De exemplu, toate nemetalele (cu excepția fluorului și oxigenului), nitriții, sulfiții și unele substanțe complexe prezintă dualitate redox:

4+3 S02, HNO2

Reacțiile redox pot fi împărțite în trei grupe în funcție de locul unde se află atomii elementului oxidant și reducător.

Reacțiile de oxidare-reducere interatomice și intermoleculare sunt reacții în care agentul oxidant și agentul reducător sunt substanțe diferite. Aceasta include, de exemplu, cel mai simplu compus și reacțiile de substituție:

Reacțiile de disproporționare (auto-oxidare-autoreducere) sunt reacții în care agenții reducători sunt atomi de elemente cu o stare intermediară de oxidare a aceleiași substanțe. În acest caz, ei reacționează unul cu celălalt ca agent reducător și agent oxidant și sunt capabili să doneze și să accepte electroni, deplasându-l pe unul într-o stare de oxidare inferioară și pe cealaltă într-o stare de oxidare superioară.

De exemplu:

Reacții de oxidare-reducere intramoleculară în care starea de oxidare a diferiților atomi se modifică în cadrul aceleiași molecule. Cel mai adesea acest lucru se întâmplă din cauza descompunerii termice a substanței. De exemplu:

2Hg +2 O –2 = 2Hg 0 + O 2 0

N –3 H 4 N + 5 O 3 = N 2 + 1 O + 2H 2 O.

Metoda echilibrului electronic- una dintre metodele de egalizare reacții redox(ORR).Constă în stabilirea coeficienților în ORR pe baza stărilor de oxidare.Pentru o egalizare corectă, trebuie urmată o anumită secvență de acțiuni:

Găsiți agentul de oxidare și agentul reducător.

Întocmește diagrame (semireacții) de tranziții electronice pentru ele care corespund acestui proces redox.

Egalizează numărul de electroni dați și primiți în semireacții.

Însumați părțile din stânga și din dreapta ale semireacțiilor separat.

Aranjați coeficienții în ecuația reacției redox.

Potential redox (potenţial redox din Engleză redox - roșu licitatie-bou reacție de idare, E h sau Eh) - o măsură a capacității unei substanțe chimice de a atașa electroni ( restabili ). Potențialul redox este exprimat în milivolti(mV). Un exemplu de electrod redox: Pt/Fe3+,Fe2+ Potențialul redox este definit ca potential electric montat prin imersiune platină sau aur (electrod inert) V mediu redox, adică în soluţie, conținând ambele conexiunea restabilită(Un roșu) și compus oxidat(Un bou). Dacă este reprezentată semireacția de reducere ecuaţie:

A ox + n e − → A red ,

Acea dependenta cantitativa potenţial redox din concentratii(mai precis Activități) reacţionând substanțele este exprimată Ecuația Nernst.

Se determină potențialul de oxidare-reducere metode electrochimice folosind electrod de sticlă cu functia red-ox și exprimat în milivolti(mV) relativă standard electrod de hidrogen V conditii standard.

Seria de activitate electrochimică (seria de tensiune, seria de potențial electrozi standard) a metalelor- o succesiune în care metalele sunt dispuse în ordine crescătoare potențiale electrochimice standardφ 0 corespunzător semireacției de reducere a cationului metalic Me n+ : Me n+ + nē → Me

Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→N / A→Mg→Al→Mn→Zn→Cr→Fe→CD→Co→Ni→Sn→Pb→H →Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au

Un număr de tensiuni caracterizează activitatea comparativă a metalelor în reacții redoxîn soluţii apoase.

Celulă galvanică- o sursă chimică de curent electric, bazată pe interacțiunea a două metale și (sau) a oxizilor acestora într-un electrolit, ducând la apariția curentului electric într-un circuit închis. Numit după Luigi Galvani

Electroliză- un proces fizico-chimic constând în eliberarea de electrozi constituenți ai substanțelor dizolvate sau a altor substanțe rezultate din reacții secundare la electrozi, care apare la trecere curent electric printr-o soluție sau topitură electrolit .

Mișcare ordonată ioniiîn lichidele conducătoare se produce în câmpul electric care se creează electrozi- conductoare legate la polii sursei de energie electrică. Anod în electroliză se numește electrod pozitiv, catod - negativ . Pozitiv ionii - cationi - (ionii metale, hidrogen ionii, ioni amoniu etc.) - deplasare spre catod, negativ ionii - anionii - (ioni de reziduuri acide și grupare hidroxil) - se deplasează spre anod.

Fenomenul electrolizei este utilizat pe scară largă în industria modernă. În special, electroliza este una dintre metodele de producție industrială aluminiu, hidrogen, și hidroxid de sodiu, clor, compuși organoclorați [ sursa nespecificata 1318 zile ] , dioxid de mangan , apă oxigenată. Un număr mare de metale sunt extrase din minereuri și prelucrate prin electroliză ( electroextractie, electrorafinare). De asemenea, electroliza este principalul proces prin care funcționează sursă de curent chimic.

Electroliza este utilizată în tratarea apelor uzate (procese de electrocoagulare, electroextracție, electroflotație)

Prima lege a lui Faraday

ÎN 1832 Faraday a stabilit că masa m a substanței eliberate pe electrod este direct proporțională cu sarcina electrică q care trece prin electrolit: dacă un curent continuu cu intensitatea curentului I este trecut prin electrolit pentru un timp t. Coeficientul de proporționalitate se numește echivalentul electrochimic al substanței. Este numeric egal cu masa substanței eliberată atunci când o singură sarcină electrică trece prin electrolit și depinde de natura chimică a substanței.

A doua lege a lui Faraday

Echivalenții electrochimici ai diferitelor substanțe sunt denumiți ca lor echivalente chimice.

Echivalent chimic si ea numit raportul masei molare A si ea la a lui valenţă z. Prin urmare echivalentul electrochimic

Unde - Constanta lui Faraday.

A doua lege a lui Faraday este scrisă după cum urmează:

Unde - Masă molară o anumită substanță formată (dar nu neapărat eliberată - ar fi putut intra într-o reacție imediat după formare) ca rezultat al electrolizei, G/cârtiță; -puterea curentului trecut printr-o substanță sau amestec de substanțe (soluție, topitură), A; - timpul în care s-a efectuat electroliza, Cu; -Constanta lui Faraday, Cl· cârtiță−1 ; - numărul de electroni care participă la proces, care, la valori de curent suficient de mari, este egal cu valoarea absolută a sarcinii ionului (și contraionului său) care a luat parte direct la electroliză (oxidat sau redus). Cu toate acestea, acesta nu este întotdeauna cazul; de exemplu, în timpul electrolizei unei soluții de sare de cupru (II), se poate forma nu numai cupru liber, ci și ioni de cupru (I) (la curent scăzut).

coroziune(din latină corrosio - coroziune) este distrugerea spontană a metalelor ca urmare a interacțiunii chimice sau fizico-chimice cu mediul. În general, aceasta este distrugerea oricărui material, fie el metal sau ceramică, lemn sau polimer. Cauza coroziunii este instabilitatea termodinamică a materialelor structurale la efectele substanțelor din mediul înconjurător în contact cu acestea. Un exemplu este coroziunea cu oxigen a fierului în apă: 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3. Oxidul de fier hidratat Fe(OH)3 este ceea ce se numește rugină.

Coroziunea electrochimică și chimică.

Distrugerea metalului sub influența mediului se numește coroziune.

Pe lângă distrugerea metalului, coroziunea afectează negativ caracteristicile de performanță ale pieselor, contribuind la toate tipurile de distrugere.

Coroziunea, în funcție de natura mediului, poate fi chimică sau electrochimică.

Coroziunea electrochimică apare în soluții apoase, precum și într-o atmosferă obișnuită în care există umiditate.

Esența acestei coroziuni este că ionii metalici de pe suprafața piesei, având o legătură mică cu ionii profundi, sunt ușor separați de metal prin molecule de apă.

Metalul, după ce și-a pierdut unele dintre particulele încărcate pozitiv, ioni, devine încărcat negativ din cauza cantității în exces de electroni rămași. În același timp, stratul de apă adiacent metalului capătă o sarcină pozitivă datorită ionilor metalici. Diferența de sarcină la interfața metal-apă provoacă un salt de potențial, care se modifică în timpul procesului de coroziune, crescând din dizolvarea metalului și scăzând de la depunerea ionilor din soluție pe metal.

În viața de zi cu zi, termenul „ruginire” este folosit mai des pentru aliajele de fier (oțel). Cazurile de coroziune a polimerilor sunt mai puțin cunoscute. În legătură cu acestea, există conceptul de „îmbătrânire”, similar termenului de „coroziune” pentru metale. De exemplu, îmbătrânirea cauciucului din cauza interacțiunii cu oxigenul atmosferic sau distrugerea unor materiale plastice sub influența precipitațiilor, precum și coroziunea biologică. Viteza de coroziune, ca orice reacție chimică, este foarte dependentă de temperatură. O creștere a temperaturii cu 100 de grade poate crește rata de coroziune cu câteva ordine de mărime.

Metode de protecție împotriva coroziunii

creșterea rezistenței chimice a materialelor structurale,

izolarea suprafeței metalice de un mediu agresiv,

reducerea agresivității mediului de producție, reducerea coroziunii prin aplicarea unui curent extern (protecție electrochimică).

8) Conexiuni complexe . Structura compușilor complecși (agent de complexare, liganzi, număr de coordonare, sfera internă și externă a complexului). Natura legăturilor chimice în compuși complecși. Complexe cationice anionice și neutre. Nomenclatura compușilor complecși. Tipuri de compuși complecși. Disocierea compușilor complecși. Constanta de instabilitate complexa. Proprietățile chimice ale compușilor complecși (reacții ale sferelor interne și externe).

Un compus complex este o substanță chimică care conține particule complexe. În prezent, nu există o definiție strictă a conceptului de „particulă complexă”. De obicei se folosește următoarea definiție.

O particulă complexă este o particulă complexă capabilă de existență independentă într-un cristal sau soluție, formată din alte particule mai simple capabile de asemenea să existe independentă. Uneori, particulele chimice complexe sunt numite particule complexe, toate sau o parte din legăturile în care se formează conform mecanismului donor-acceptor.

Un agent de complexare este atomul central al unei particule complexe. De obicei, agentul de complexare este un atom al elementului care formează metalul, dar poate fi și un atom de oxigen, azot, sulf, iod și alte elemente care formează nemetale. Agentul de complexare este de obicei încărcat pozitiv și în acest caz este numit centru metalic în literatura științifică modernă; sarcina agentului de complexare poate fi de asemenea negativă sau egală cu zero.

Liganzii sunt atomi sau grupuri izolate de atomi situate în jurul unui agent de complexare. Liganzii pot fi particule care, înainte de formarea unui compus complex, erau molecule (H2O, CO, NH3 etc.), anioni (OH−, Cl−, PO43− etc.), precum și cationul de hidrogen H+.

Sfera interioară a unui compus complex este atomul central cu liganzi asociați cu acesta, adică, de fapt, o particulă complexă.

Sfera exterioară a unui compus complex este particulele rămase asociate cu particula complexă prin legături ionice sau intermoleculare, inclusiv cele de hidrogen.

Dentația unui ligand este determinată de numărul de situsuri de coordonare ocupate de ligand în sfera de coordonare a agentului de complexare. Există liganzi monodentați (neidentați) legați de atomul central printr-unul dintre atomii lor, adică printr-o legătură covalentă, bidentați (legați la atomul central prin doi dintre atomii lor, adică prin două legături), tri-, tetradentat etc.

Un poliedru de coordonare este un poliedru molecular imaginar, în centrul căruia se află un atom de complexare, iar la vârfuri sunt particule de ligand direct asociate cu atomul central.

Numărul de coordonare (CN) este numărul de legături formate de atomul central cu liganzi. Pentru compuși complecși cu liganzi monodentați, CN este egal cu numărul de liganzi, iar în cazul liganzilor polidentați, numărul de astfel de liganzi înmulțit cu dentația.

Există mai multe clasificări ale compușilor complecși bazate pe principii diferite.

Potrivit sarcinii complexului

1) Complexele cationice se formează ca urmare a coordonării în jurul ionului pozitiv al moleculelor neutre (H2O, NH3 etc.).

[(Zn(NH3)4)]Cl2 - tetraamină clorură de zinc(II).

Cl2 - clorură de hexaamină cobalt(II).

2) Complexe anionice: agentul de complexare este un atom cu stare de oxidare pozitivă, iar liganzii sunt anioni simpli sau complecși.

K2 - tetrafluoroberilat de potasiu (II)

Li - tetrahidridealuminat (III)

3) Complexele neutre se formează prin coordonarea moleculelor în jurul unui atom neutru, precum și prin coordonarea simultană în jurul unui ion pozitiv - un agent complexant al ionilor negativi și al moleculelor.

Tetracarbonilnichel

Diclorodiaminplatină (II)

[editează]După numărul de locuri ocupate de liganzi în sfera de coordonare

Structura unui ion complex format dintr-un cation metalic și un anion EDTA

1) Liganzi monodentati. Astfel de liganzi sunt neutri (molecule H2O, NH3, CO, NO etc.) și încărcați (ioni CN−, F−, Cl−, OH−, SCN−, S2O32− etc.).

2) Liganzi bidentati. Exemple sunt liganzi: ion acid aminoacetic H2N - CH2 - COO−, ion oxalat −O - CO - CO - O−, ion carbonat CO32−, ion sulfat SO42−.

3) Liganzi polidentati. De exemplu, complexonii sunt liganzi organici care conțin mai multe grupări -С≡N sau -COOH (acid etilendiaminotetraacetic - EDTA). Complexele ciclice formate din unii liganzi polidentati sunt clasificate ca complexe chelate (hemoglobina etc.).

Prin natura ligandului

1) Amoniac - complexe în care moleculele de amoniac servesc ca liganzi, de exemplu: SO4, Cl3, Cl4 etc.

2) Complexe acvatice – în care apa este ligand: Cl2, Cl3 etc.

3) Carbonilii sunt compuși complecși în care liganzii sunt molecule de monoxid de carbon (II): , .

4) Complexe acide - complexe în care liganzii sunt reziduuri acide. Acestea includ săruri complexe: K2, acizi complecși: H2, H2.

5) Complexe hidroxo - compuși complecși în care ionii de hidroxid acționează ca liganzi: Na2, Na2 etc.

Nomenclatură

1) În numele unui compus complex, partea încărcată negativ - anionul - este indicată mai întâi, apoi partea pozitivă - cationul.

2) Denumirea părții complexe începe cu o indicație a compoziției sferei interne. În sfera interioară, liganzii sunt numiți mai întâi anioni, adăugând terminația „o” la numele lor latin. De exemplu: Cl− - clor, CN− - cian, SCN− - tiocianato, NO3− - nitrat, SO32− - sulfito, OH− - hidroxo, etc. Se folosesc următorii termeni: pentru amoniac coordonat - amina, pentru apă - aqua, pentru monoxid de carbon (II) - carbonil.

3) Numărul de liganzi monodentați este indicat prin cifre grecești: 1 - mono (deseori nu este dat), 2 - di, 3 - trei, 4 - tetra, 5 - penta, 6 - hexa. Pentru liganzii polidentați (de exemplu, etilendiamină, oxalat), se folosesc bis-, tris-, tetrakis- etc.

4) Apoi agentul de complexare este denumit folosind rădăcina numelui său latin și desinența -at, după care starea de oxidare a agentului de complexare este indicată cu cifre romane (în paranteză).

5) După desemnarea compoziției sferei interioare, se numește sfera exterioară.

6) În numele particulelor complexe neutre, agentul de complexare este indicat în cazul nominativ, dar gradul său nu este indicat, deoarece este determinat în mod clar pe baza neutralității electrice a complexului.

K3 - hexacianoferat de potasiu (III)

(NH4)2 - dihidroxotetracloroplatinat de amoniu (IV)

[Cr(H2O)3F3] - trifluortriacvacrom

[Co(NH3)3Cl(NO2)2] - dinitriteclorotriaminecobalt

Cl2 - clorură de diclorotetraaminplatină(IV).

NO3 - azotat de tetraacualitiu

Din aceleași motive, constanta de instabilitate a unui compus complex este mai des utilizată:

Constanta de instabilitate este o valoare negativă, prin urmare, cu cât este mai mică, cu atât complexul este mai stabil.

9) Fundamentele chimiei analitice . Subiect de chimie analitică. Analiza calitativă și cantitativă. Cerințe pentru analiza chimică. Reacții calitative. Metode chimice, fizico-chimice, biologice de analiză. Obiecte de analiză. Fundamentele metodei titrimetrice de analiză (echipamente, tehnică, calcule).

Chimia analitică este știința metodelor de determinare a compoziției chimice a unei substanțe și a structurii acesteia. Subiectul chimiei analitice este dezvoltarea metodelor și implementarea practică a analizelor, studiul fundamentelor teoretice ale metodelor analitice, care includ: studiul formelor de existență a elementelor și a compușilor acestora în diverse medii și stări de agregare, determinarea a compoziției și stabilității compușilor de coordonare, caracteristicile optice, electrochimice și alte caracteristici ale unei substanțe, cercetarea vitezei reacțiilor chimice, determinarea caracteristicilor metrologice ale metodelor.

Baza teoretică a chimiei analitice o constituie legile fundamentale ale științei naturii: legea periodică a D.I. Mendeleev, legile de conservare a energiei și a masei materiei, legile constantei compoziției, masele efective etc. Chimia analitică este strâns legată de fizică, anorganică, fizică, chimie coloidală, electrochimie, termodinamică, teoria soluțiilor și metrologie. Chimia analitică modernă folosește doctrina compușilor de coordonare, metodele chimice cuantice și teoria structurii materiei și cinetica reacțiilor.

Analiza calitativă rezolvă întrebarea: ce componente sunt incluse în compoziția compusului sau a mineralului. Analiza calitativă arată din ce elemente chimice constă substanța analizată și ce ioni, grupuri de atomi sau molecule sunt incluși în compoziția sa. Când se studiază compoziția unei substanțe necunoscute, analiza calitativă precede întotdeauna analiza cantitativă.

^ Analiza cantitativă face posibilă stabilirea unor relații cantitative între părțile constitutive ale substanței, mineralului sau amestecului de substanțe studiate. Spre deosebire de analiza calitativă, analiza cantitativă determină conținutul componentelor individuale din analit sau conținutul total al substanței din produsul testat.

Următoarele cerințe se aplică reacțiilor chimice în analiza calitativă.

1. Reacția ar trebui să apară aproape instantaneu.

2. Reacția trebuie să fie ireversibilă.

3. Reacția trebuie să fie însoțită de un efect extern (AS):

a) modificarea culorii soluției;

b) formarea sau dizolvarea unui precipitat;

c) eliberarea de substanţe gazoase;

d) colorarea la flacără etc.

4. Reacția trebuie să fie cât mai sensibilă și specifică posibil.

Următoarele cerințe se aplică reacțiilor chimice utilizate în această analiză:

1) reacția trebuie să decurgă destul de rapid și să fie practic ireversibilă;

2) substanţele care intră în reacţie trebuie să reacţioneze în rapoarte cantitative strict definite, i.e. reacția trebuie să fie stoechiometrică și să nu fie însoțită de reacții secundare;

3) în urma reacţiei trebuie să se obţină compuşi cu o anumită compoziţie moleculară;

4) cursul reacției nu trebuie influențat de impuritățile prezente în analit;

5) reacția trebuie să permită determinarea cu ușurință a momentului finalizării acesteia, precum și a masei produsului de reacție sau a volumului soluției de reactiv cheltuit pentru implementarea sa.

Analiza calitativă este un set de metode chimice, fizico-chimice și fizice utilizate pentru a detecta elemente, radicali și compuși care fac parte din substanța sau amestecul de substanțe analizat. În analiza calitativă se folosesc reacții chimice caracteristice, ușor de executat, în care se observă apariția sau dispariția culorii, eliberarea sau dizolvarea unui precipitat, formarea de gaz etc.. Reacțiile trebuie să fie la fel de selective și de foarte sensibile ca posibil. Analiza calitativă în soluții apoase se bazează pe reacții ionice și permite detectarea cationilor sau anionilor. Fondatorul analizei calitative este considerat a fi R. Boyle, care a introdus conceptul de elemente chimice ca părți principale nedescompuse ale substanțelor complexe și a sistematizat toate reacțiile calitative cunoscute la vremea sa.

Metoda titrimetrică de analiză a fost propusă de J. L. Gay-Lussac în ultimul secol și, datorită ușurinței sale de implementare, rapidă, precizie ridicată și a capacității de a utiliza reacții de diferite tipuri, a devenit foarte răspândită pentru determinarea substanțelor anorganice și organice. atât în ​​soluții apoase, cât și în soluții neapoase. În procesul de dezvoltare, această metodă a servit drept bază pentru multe metode moderne de analiză fizico-chimică titrimetrică. Denumirea folosită anterior a metodei „analiza volumetrică”, datorită faptului că, în majoritatea cazurilor, cantitatea de reactiv adăugată (titrant) este găsită de volumul soluției sale, a fost acum înlocuită cu cea mai corectă „analiza titrimetrică” , deoarece uneori cu cele mai precise determinări nu se măsoară volumul și masa soluției de reactiv.

Bazele analizei titrimetrice

Scop: introducerea elevilor în operațiile și calculele de bază în analiza titrimetrică.

Dotare: pipete pentru diverse volume de solutii, biureta, 2 baloane de titrare conice de 250 ml, palnie, suport de laborator cu picior.

Metoda titrimetrică de analiză se bazează pe determinarea cantității de substanță din obiectul analizat prin cantitatea (volumul) de titrant care a interacționat.

Procesul de adăugare treptată a unei soluții de titrant la o soluție de analit se numește titrare. Momentul în care titrantul a fost adăugat la soluția de testat într-o cantitate echivalentă chimic cu substanța care se determină se numește punct de echivalență. Pentru a determina acest punct, se adaugă un indicator la soluția de testare. Culoarea indicatorului se schimbă atunci când reacția dintre analit și titrant este încheiată. În practică, schimbarea culorii nu coincide exact cu punctul de echivalență. În acest caz, ei vorbesc despre punctul final de titrare (e.t.t.).

În funcție de tipul de reacții utilizate, metodele titrimetrice sunt împărțite în patru grupe:

1) metode de titrare acido-bazică bazate pe utilizarea reacțiilor de neutralizare;

2) metode de titrare redox;

3) metode de precipitare;

4) metode de complexare.

În funcție de metoda de implementare, metodele titrimetrice sunt împărțite în:

1) pentru titrare directă;

2) titrare inversă;

3) titrarea substituentului.

Indiferent de tipul de reacție utilizat, pentru orice determinare titrimetrică este necesar să existe:

1) titrant – soluție titrată de lucru;

2) indicator (uneori soluția titrant este și indicator);

3) ustensile de măsurare pentru determinarea cu precizie a volumelor de substanţe care reacţionează.

Calculul concentrației pe baza rezultatelor analizei titrimetrice se efectuează conform legii echivalentelor: .

10) Bazele chimiei organice . Posibilitățile de valență ale carbonului în compușii organici. Serii omologice, omologi. Izomerie, izomeri. Clasificarea compușilor organici în funcție de structura scheletului de carbon. Clasificarea compușilor organici pe grupe funcționale. Bazele nomenclaturii hidrocarburilor, derivaților de halogen, alcooli, fenoli, aldehide, cetone, acizi carboxilici, amine. Principalele tipuri de reacții organice (substituție, adiție, descompunere, izomerizare, descompunere, oxido-reducere)

Izomerii sunt substanțe care au aceeași compoziție calitativă și cantitativă a moleculelor, dar structuri diferite și, prin urmare, proprietăți fizice și chimice diferite.

Există mai multe tipuri de izomerie:

1) izomeria lanțului de carbon. De exemplu, butanul normal CH3-CH2-CH2-CH3 are o structură neramificată, iar izomerul său 2-metilpropan are o structură ramificată.

2) izomeria unei legături multiple (duble sau triple). De exemplu, 1-butenă CH3 = CH-CH2-CH3 şi 2-butenă CH3-CH = CH-CH3;

3) izomeria grupării funcționale. De exemplu, 1-propanol CH3-CH2-CH2-OH şi 2-propanol CH3-CH-CH3;

4) izomerie interclasă. De exemplu, alcoolul etanol C2H5OH și dimetil eterul CH3-O-CH3 au aceeași formulă moleculară C2H6O.

Alchenele se caracterizează și prin stereoizomerie spațială. Stereoizomerii au aceeași ordine de legături chimice, dar aranjamente diferite de atomi sau grupuri de atomi în spațiu. În acest caz, se formează izomeri cis și trans.

Cis-2-butenă trans-2-butenă

Omologii sunt compuși care sunt similari ca structură și proprietăți chimice, dar diferă în compoziția moleculară prin una sau mai multe grupe CH2, care se numește diferență omoloagă.

Omologii formează serii omoloage. O serie omoloagă este o serie de compuși similari ca structură și proprietăți chimice care diferă unul de celălalt în compoziția moleculară prin una sau mai multe diferențe de CH2 omoloage.

Sunteți deja familiarizați cu seria omoloagă de alcani, alchene, alchine și arene.

Prima nomenclatură care a apărut la începutul dezvoltării chimiei organice, când nu exista o clasificare sau o teorie a structurii compușilor organici. Compușilor organici li s-au dat nume aleatorii pe baza sursei lor (acid oxalic, acid malic, vanilină), culoare sau miros (compuși aromatici) și mai rar, pe baza proprietăților lor chimice (parafine). Multe astfel de nume sunt încă des folosite astăzi. De exemplu: uree, toluen, xilen, indigo, acid acetic, acid butiric, acid valeric, glicol, alanină și multe altele. Aceasta este o nomenclatură trivială (istorică).

Nomenclatură rațională - conform acestei nomenclaturi, numele celui mai simplu (de obicei primul) membru al unei serii omoloage date este de obicei luat ca bază pentru denumirea unui compus organic. Toți ceilalți compuși sunt considerați derivați ai acestui compus, formați prin înlocuirea atomilor de hidrogen din acesta cu hidrocarburi sau alți radicali (de exemplu: aldehidă trimetilacetică, metilamină, acid cloracetic, alcool metilic). În prezent, o astfel de nomenclatură este utilizată numai în cazurile în care oferă o idee deosebit de clară a conexiunii.

Nomenclatură sistematică - Nomenclatura IUPAC - Nomenclatură chimică unificată internațională. Nomenclatura sistematică se bazează pe teoria modernă a structurii și clasificării compușilor organici și încearcă să rezolve problema principală a nomenclaturii: denumirea fiecărui compus organic trebuie să conțină denumirile corecte ale funcțiilor (substituenților) și scheletul principal al hidrocarburii. și trebuie să fie astfel încât numele să poată fi folosit pentru a scrie singura formulă structurală corectă.

Procesul de creare a unei nomenclaturi internaționale a început în 1892 (nomenclatura de la Geneva), a continuat în 1930 (nomenclatura de la Liège), iar din 1947, dezvoltarea ulterioară a fost asociată cu activitățile comisiei IUPAC privind nomenclatura compușilor organici. Regulile IUPAC publicate de-a lungul anilor au fost adunate în 1979 în „cartea albastră”. Comisia IUPAC consideră că sarcina sa nu este de a crea un sistem nou, unificat de nomenclatură, ci de a eficientiza, „codifica” practica existentă. Rezultatul este coexistența în regulile IUPAC a mai multor sisteme de nomenclatură și, în consecință, mai multe denumiri acceptabile pentru aceeași substanță. Regulile IUPAC se bazează pe următoarele sisteme: substitutiv, radical-funcțional, aditiv (conjunctiv), nomenclatură de înlocuire etc.

În prezent, nomenclatura rațională și sistematică este utilizată pentru a desemna cu exactitate compoziția și structura compușilor organici.

Reacțiile substanțelor organice pot fi împărțite formal în patru tipuri principale: substituție, adăugare, eliminare (eliminare) și rearanjare (izomerizare). Este evident că întreaga varietate de reacții ale compușilor organici nu poate fi redusă la cadrul clasificării propuse (de exemplu, reacții de ardere). Cu toate acestea, o astfel de clasificare va ajuta la stabilirea analogiilor cu clasificările reacțiilor care apar între substanțele anorganice care vă sunt deja familiare din cursul chimiei anorganice.

De obicei, principalul compus organic implicat într-o reacție se numește substrat, iar cealaltă componentă a reacției este considerată în mod convențional reactant.

Reacții de substituție

Reacțiile care au ca rezultat înlocuirea unui atom sau a unui grup de atomi din molecula originală (substrat) cu alți atomi sau grupuri de atomi se numesc reacții de substituție.

Reacțiile de substituție implică compuși saturați și aromatici, cum ar fi, de exemplu, alcani, cicloalcani sau arene.

Să dăm exemple de astfel de reacții.

Sub influența luminii, atomii de hidrogen dintr-o moleculă de metan pot fi înlocuiți cu atomi de halogen, de exemplu, atomii de clor:

CH4 + CI2 -> CH3CI + HCI

Un alt exemplu de înlocuire a hidrogenului cu halogen este conversia benzenului în bromobenzen:

Cu această formă de scriere, reactivii, catalizatorul și condițiile de reacție sunt scrise deasupra săgeții, iar produșii anorganici de reacție sunt înscriși sub ea.

Reacții de adaos

Reacțiile în care două sau mai multe molecule de substanțe care reacţionează se combină într-una singură se numesc reacții de adiție.

Compușii nesaturați, cum ar fi alchenele sau alchinele, suferă reacții de adiție. În funcție de moleculă care acționează ca reactiv, se disting hidrogenarea (sau reducerea), halogenarea, hidrohalogenarea, hidratarea și alte reacții de adiție. Fiecare dintre ele necesită anumite condiții.

1. Hidrogenarea este reacția de adăugare a unei molecule de hidrogen la o legătură multiplă:

CH3-CH = CH2 + H2 -> CH3-CH2-CH3

propen propan

2. Hidrohalogenare - reacția de adăugare a halogenură de hidrogen (de exemplu, hidroclorinare):

CH2=CH2 + HCI -> CH3-CH2-CI

eten cloretan

3. Halogenare - reacția de adăugare a unui halogen (de exemplu, clorurare):

CH2=CH2 + CI2 -> CH2CI-CH2CI

eten 1,2-dicloretan

4. Polimerizarea este un tip special de reacție de adiție în care moleculele unei substanțe cu greutate moleculară mică se combină între ele pentru a forma molecule ale unei substanțe cu greutate moleculară foarte mare - macromolecule.

Reacțiile de polimerizare sunt procese de combinare a multor molecule dintr-o substanță cu greutate moleculară mică (monomer) în molecule mari (macromolecule) ale unui polimer.

Un exemplu de reacție de polimerizare este producerea de polietilenă din etilenă (etenă) sub acțiunea radiației ultraviolete și a unui inițiator de polimerizare radicalică R.

Reacții de eliminare

Reacțiile care au ca rezultat formarea moleculelor mai multor substanțe noi dintr-o moleculă a compusului original se numesc reacții de eliminare sau eliminare.

Exemple de astfel de reacții includ producerea de etilenă din diferite substanțe organice.

O importanță deosebită printre reacțiile de eliminare este reacția de scindare termică a hidrocarburilor, pe care se bazează cracarea alcanilor - cel mai important proces tehnologic:

În cele mai multe cazuri, scindarea unei molecule mici dintr-o moleculă a substanței părinte duce la formarea unei legături n suplimentare între atomi. Reacțiile de eliminare apar în anumite condiții și cu anumiți reactivi. Ecuațiile date reflectă doar rezultatul final al acestor transformări.

Reacții de izomerizare

Reacțiile în urma cărora moleculele unei substanțe se formează din molecule ale altor substanțe cu aceeași compoziție calitativă și cantitativă, adică cu aceeași formulă moleculară, se numesc reacții

Clasificarea compușilor organici.

Compușii organici sunt clasificați în funcție de două caracteristici principale: structura scheletului de carbon și grupele funcționale.

Pe baza structurii scheletului de carbon, se disting compușii aciclici, carbociclici și heterociclici.

Compuși aciclici - conțin un lanț deschis de atomi de carbon.

Compușii carbociclici conțin un lanț închis de atomi de carbon și sunt împărțiți în aliciclici și aromatici. Compușii aliciclici includ toți compușii carbociclici, cu excepția celor aromatici. Compușii aromatici conțin un fragment ciclohexatrien (ciclu benzenic).

Compușii heterociclici conțin inele care conțin, împreună cu atomi de carbon, unul sau mai mulți heteroatomi.

Pe baza naturii grupurilor lor funcționale, compușii organici sunt împărțiți în clase.

Tabelul 1. Clase principale de compuși organici.

Tabelul 2. Denumirile alcanilor și radicalilor alchil adoptate de nomenclatura sistematică IUPAC.

Tabelul 3. Numele grupurilor de caracteristici (enumerate în ordinea descrescătoare a priorității).

Poate fi exprimat atât în ​​unități adimensionale (fracții, procente), cât și în mărimi dimensionale (fracții de masă, molaritate, titruri, fracții molare).

Concentraţie- aceasta este compoziția cantitativă a substanței dizolvate (în unități specifice) per unitate de volum sau masă. Etichetați soluția - X, și solventul - S. Cel mai adesea folosesc conceptul de molaritate (concentrație molară) și fracție molară.

1. (sau concentrația procentuală a unei substanțe) este raportul dintre masa substanței dizolvate m la masa totală a soluției. Pentru o soluție binară formată dintr-o substanță dizolvată și un solvent:

ω - fracția de masă a substanței dizolvate;

m in-va- masa substanței dizolvate;

msoluţie- masa de solvent.

Fracția de masă este exprimată în fracții de unitate sau ca procent.

2. Concentrația molară sau molaritatea este numărul de moli de soluție într-un litru de soluție V:

,

C- concentrația molară a substanței dizolvate, mol/l (este posibilă și denumirea M, De exemplu, 0,2 Macid clorhidric);

n

V- volumul soluției, l.

Soluția se numește molar sau unimolar, dacă 1 mol de substanță este dizolvat în 1 litru de soluție, decimolar- se dizolvă 0,1 mol de substanță, centimolar- 0,01 moli de substanță sunt dizolvați, milimolar- se dizolvă 0,001 moli de substanță.

3. Concentrația molală(molalitatea) soluției C(x) arată numărul de alunițe n substanță dizolvată în 1 kg de solvent m:

,

C(x)- molalitate, mol/kg;

n- cantitatea de substanță dizolvată, mol;

mr-la- masa solventului, kg.

4. - conținutul de substanță în grame în 1 ml soluție:

,

T- titrul substantei dizolvate, g/ml;

m in-va- masa substanței dizolvate, g;

V solutie- volumul soluției, ml.

5. - cantitate adimensională egală cu raportul dintre cantitatea de substanță dizolvată n la cantitatea totală de substanțe în soluție:

,

N- fracția molară a substanței dizolvate;

n- cantitatea de substanță dizolvată, mol;

n r-la- cantitatea de substanță solvent, mol.

Suma fracțiilor molare trebuie să fie egală cu 1:

N(X) + N(S) = 1.

Unde N(X) X;

N(S) - fracția molară a soluției S.

Uneori, atunci când rezolvați probleme, este necesar să treceți de la o unitate de expresie la alta:

ω(X) - fracția masică a substanței dizolvate, în%;

M(X)- masa molară a substanței dizolvate;

ρ = m/(1000 V) este densitatea soluţiei.6. - numărul de echivalenți gram ai unei substanțe date într-un litru de soluție.

Echivalentul gram al substanței- numărul de grame dintr-o substanță, numeric egal cu echivalentul acesteia.

Echivalent este o unitate convențională echivalentă cu un ion de hidrogen în reacțiile acido-bazice sau cu un electron în reacțiile redox.

Pentru a înregistra concentrația unor astfel de soluții, se folosesc abrevieri n sau N. De exemplu, o soluție care conține 0,1 mol-eq/l se numește decinormal și se scrie ca 0,1 n.

,

C N- concentratie normala, mol-equiv/l;

z- numărul de echivalență;

V solutie- volumul soluției, l.

Solubilitate substanța S - masa maximă a unei substanțe care se poate dizolva în 100 g de solvent:

Coeficientul de solubilitate- raportul dintre masa unei substanțe care formează o soluție saturată la o anumită temperatură și masa solventului:

 Concentrarea particulelor (molecule, atomi etc.) dintr-un sistem omogen

unde V - volumul sistemului.

 Ecuaţia de bază a teoriei cinetice a gazelor

p= 2 /зn<  p >,

Unde R - presiunea gazului;< P>- energia cinetică medie* a mișcării de translație a unei molecule.

 Energia cinetică medie:

pe un grad de libertate al moleculei

atribuibil tuturor gradelor de libertate ale moleculei (energia totală a moleculei)

mișcarea de translație a unei molecule

,

unde k - constanta lui Boltzmann; T - temperatura termodinamică; i este numărul de grade de libertate ale moleculei;

mișcarea de rotație a moleculei

 Dependenţa presiunii gazului de concentraţia moleculelor şi temperatură

p=n k T.

Viteza moleculelor:

medie pătrată

, sau
;

medie aritmetică

, sau
;

cel mai probabil

, sau
,

unde m 1 - masa unei molecule.

Exemple de rezolvare a problemelor

Exemplu 1. Un cilindru cu o capacitate de V = 6,9 litri conține azot cu o masă de m = 2,3 g. Când este încălzit, unele dintre molecule s-au disociat în atomi. Coeficientul de disociere* =0.2. Determinați: 1) numărul total N 1 molecule și concentrație n 1 molecule de azot înainte de încălzire; 2) concentrare n 2 molecule și n 3 atomi de azot după încălzire.

Soluţie. Prin definiție, concentrația particulelor de gaz este raportul dintre numărul de particule și capacitatea vasului ocupat de gaz:

n=N/V. (1)

1. Număr N 1 molecule de gaz înainte de încălzire găsim din relație

. (2)

Unde v- cantitatea de substanta azotata; n A - constanta lui Avogadro; M - masa molară de azot; M r - greutatea moleculară relativă a azotului; k=10 -3 kg/mol (vezi exemplul 1 la p. 114). Înlocuind valorile cantităților în (2), obținem

*Vezi nota la problemă 8.15.

Concentraţie n 1 se va găsi prin înlocuirea valorilor cantităților din (1):

2. Găsim concentrația după încălzire din relația

, (3)

Unde N- numărul de molecule care nu s-au descompus în atomi.

După înlocuirea valorilor cantităților în (3), obținem

Concentrația atomică după încălzirea azotului

. (4)

Numărul 2 din formula (4) exprimă faptul că fiecare moleculă după degradare produce doi atomi.

Să substituim valorile cantităților în (4) și să efectuăm calculele:

Exemplu 2. Un balon cu o capacitate de V = 0,5 l conține oxigen în condiții normale. Determinați energia medie
mișcarea de translație a tuturor moleculelor conținute în balon.

Soluţie. Energie medie
mișcarea de translație a tuturor moleculelor poate fi exprimată prin relația

, (1)

Unde< п >- energia medie a mișcării de translație a unei molecule; N- numărul tuturor moleculelor conținute în balon.

După cum se știe,

, (2)

unde k - constanta lui Boltzmann; T - temperatura termodinamica.

Găsim numărul de molecule conținute în balon folosind formula

N=vN A, (3)

Unde v- cantitatea de substanță oxigenată; N A este constanta lui Avogadro.

Cantitatea de substanţă v o vom afla din următoarele consideraţii: se ştie că în condiţii normale volumul molar Vm este egal cu 22,410-3 m3/mol. Deoarece, în funcție de condițiile problemei, oxigenul din balon se află în condiții normale, cantitatea de oxigen din balon este exprimată prin relația

v=V/V m . (4)

Înlocuind expresia v de la (4) la (3), obținem

N=V N A/V m . (5)

Luând în considerare (2) și (5), expresia (1) pentru energia mișcării de translație a moleculelor ia forma

Să verificăm dacă partea dreaptă a formulei de calcul oferă unitatea de energie (joule). Pentru a face acest lucru, în loc de simboluri pentru mărimi, înlocuim unitățile în care sunt exprimate aceste mărimi:

Înlocuind valorile cantităților în (6) și efectuând calcule, găsim

Exemplu 3. Aflați energia cinetică medie a unei molecule de amoniac NH 3 la o temperatură t=27 °C și energia medie a mișcării de rotație a acestei molecule la aceeași temperatură.

Soluţie. Energia totală medie a unei molecule este determinată de De formulă

(1)

Unde i - numărul de grade de libertate ale unei molecule; k - constanta lui Boltzmann; T- temperatura termodinamică a gazului: T=t+ T 0, unde T 0 = 273 K.

Numărul de grade de libertate i o moleculă tetraatomică, cum ar fi molecula de amoniac, este egală cu 6.

Să înlocuim valorile cantităților din (l):

Energia medie a mișcării de rotație a unei molecule este determinată de formula

, (2)

unde numărul 3 înseamnă numărul de grade de libertate ale mișcării de translație.

Să substituim valorile cantităților în (2) și să calculăm:

Rețineți că energia mișcării de rotație a moleculelor de amoniac ar putea fi obținută diferit prin împărțirea energiei totale () în două părți egale. Faptul este că pentru trei (sau mai multe) molecule atomice numărul de grade de libertate per mișcare de translație și rotație este același (3 fiecare), prin urmare energiile mișcării de translație și rotație sunt aceleași. În acest caz

Dezvoltarea concentrării este un efort conștient care duce la capacitatea de a recunoaște și, ca urmare, de a experimenta procesele interne. Acest nivel (calitatea) caracterizează atitudinea conștientă a unei persoane față de viața sa. Trebuie înțeles că fără efort conștient o persoană nu se poate implica atât în ​​procesul de autocunoaștere, cât și în procesul de înțelegere a subiectului, acceptând cunoștințe și informații.

Adesea o persoană fie subestimează importanța capacității de concentrare, fie confundă concentrarea cu atenția acordată ceva, sau cu acordul intern (când asociativitatea înlocuiește efortul intern). Concentrarea necesită un calm intern constant. Nu tensiune, ci concentrare, atunci când o persoană nu își pierde controlul asupra ei înșiși și asupra situației.

Concentrarea unei persoane depinde de numărul de acțiuni dezvoltate incorect în momentul antrenamentului, adică de modul în care o persoană și-a dezvoltat conștiința de-a lungul vieții. Chiar și la persoanele cu un nivel ridicat de inteligență, nivelul de concentrare este rareori suficient pentru conservarea internă (când procesul de gândire economisește energia cheltuită în activitatea sa).

Aș dori să atrag atenția asupra faptului că dezvoltarea intelectuală nu creează condiții suficiente pentru dezvoltarea capacității de a fi într-o stare concentrată. Dezvoltarea concentrării ar trebui considerată ca o artă care conține o resursă suplimentară pentru conștiință. Concentrarea nu distruge energia existentă - ea, în primul rând, o păstrează și o îmbunătățește, ajutând o persoană să se umple.

Fiecare acțiune din viața unei persoane este determinată de conținutul ei, cu alte cuvinte, de experiența senzorială care însoțește o persoană în procesul de realizare a oricărei acțiuni. Dacă această plenitudine nu este prezentă, atunci persoana caută surse emoționale suplimentare care își dau seama de insuficiența trăirii procesului (consum de știri, căutarea unui interlocutor, încercarea de a-și da seama ce va face în viitorul apropiat etc.).

O persoană nu poate să nu caute o sursă de împlinire dacă nu știe cum să o producă în interior. Și aici întrebarea este, de fapt, cu ce îl umple și care este sursa dorințelor sale. Cu cât o persoană realizează mai multe acțiuni fără concentrare, cu atât interesele sale sunt mai grosolane și cu atât le este mai ușor să le găsești. Dar o persoană în curs de dezvoltare intelectuală nu poate realiza diverse experiențe senzoriale dacă nu știe să-și folosească corpul și energia într-un singur mecanism închis de acțiune.

Este imposibil să nu ținem cont de dependența concentrării de energia pe care o are o persoană de la naștere și pe care a irosit-o deja ca urmare a unei vieți dezechilibrate. Fiecare dintre noi are o energie inițială diferită și, la început, nu toată lumea poate folosi suficientă energie pentru a face progrese rapide în dezvoltarea concentrării. Este important să înțelegeți acest lucru și să vă măsurați acțiunile în raport cu capacitățile dvs. Inițial, nu ar trebui să încercați să acoperiți un volum prea mare de acțiuni simultan, altfel vă veți pierde responsabilitatea pentru ceea ce se face.

Arta de a preda

Pentru a stăpâni arta de a învăța să te concentrezi, trebuie să găsești sprijin. Acest lucru vă permite să construiți cursuri și apoi să exersați, stabilind o progresie în dezvoltare și bazându-vă pe capacitatea unei persoane de a crește nivelul de concentrare. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți două arte:

• arta de a găsi începutul;
• arta de a rămâne la sarcină.

Conditii de educatie

Condițiile de concentrare a învățării necesită un ritm constant de lucru concentrat și capacitatea de concentrare. Adică vorbim despre înțelegerea celor patru etape care ne conduc la efortul energetic de concentrare:

• umplere;
• Atenţie;
• focalizare;
• concentraţie.

Stare de irevocabilitate

Condiția pentru atingerea unei stări de irevocabilitate în acest caz este două eforturi constante:

• concentraţie;
• conștientizarea.

Aceste două eforturi trebuie să fie interconectate. Dacă abilitatea de concentrare nu este dezvoltată, atunci nu poate fi dezvoltată într-o perioadă scurtă de timp. În consecință, dacă concentrarea nu este dezvoltată, atunci acțiunile conștiente nu pot fi suficient de eficiente.

Fiecare dintre acțiunile noastre ar trebui să devină o experiență conștientă pentru noi și, cu cât suntem mai reali în ea, cu atât experiența în sine este mai reală pentru noi. Adesea, experiența pe care o au oamenii nu este adecvată însuși conceptului de auto-dezvoltare. Dar tocmai această experiență determină dacă o persoană poate lucra cu un nivel suficient de concentrare sau dacă este deja obișnuită să lucreze fără concentrare.

Metodele de dezvoltare a concentrării sunt asociate cu principiile elementare ale existenței: se bazează pe disciplină, regularitate și capacitatea de a fi într-un efort volițional controlat al existenței. Și dacă adăugăm aici mai multe practici și tehnici speciale, atunci vom obține minimul necesar pentru a începe lucrul cu concentrare.

Poate o persoană să atingă un grad ridicat de concentrare fără toate acestea? Cu siguranță nu, dar dacă de la naștere are o cantitate suficientă de energie care hrănește creierul, atunci, desigur, o astfel de persoană va putea parțial să realizeze sarcinile de construire a conștiinței fără o muncă specială asupra acesteia. Cu toate acestea, odată cu incapacitatea de a conserva energia, într-o zi vine un moment de slăbire a capacităților mentale.

Instrumente de invatat

Orice practică statică și motrică realizată din perspectiva dezvoltării concentrării.

6600