Материал: 1838

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ) »

ОСНОВЫ ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ

Омск 2017

Рецензент

канд. с-х. наук, доц. Н.Н.Тищенко (ФГБОУ ВО ОмГАУ им. П.А.Столыпина)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве практикума для лабораторных работ.

Основы химии и экологии : практикум для лабораторных работ [Электронный

О75 ресурс] / сост. СибАДИ: С.А. Эмралиева, О.В. Плешакова, Е.В. Шаповалова. –

Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2017. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/ irbis64r_plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.

ISBN 978-5-00113-032-1.

Предназначен для проведения лабораторных работ обучающихся по дисциплине «Основы химии и экологии». Содержит теоретический материал, 10 лабораторных работ по разделам «Химия» и «Экология», вопросы для защиты лабораторных работ, библиографический список, приложения.

Имеет интерактивное оглавление в виде закладок.

Рекомендуется для обучающихся по специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений».

Работа подготовлена на кафедре «Техносферная и экологическая безопасность».

Текстовое (с мвольное) издание (3 МБ)

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 МБ; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM;

1 ГБ свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader

Редактор И.Г. Кузнецова Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова

Издание первое. Дата подписания к использованию 09.10.17

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2017

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Основы химии и экологии» преподается студентам на лекциях, а также на практических и лабораторных занятиях. В практикуме изложен теоретический материал, приведены задания для проведения лабораторных работ. Раздел «Лабораторные работы» включает теоретический материал по 9 темам: «Химическая кинетика и равновесие», «Жесткость воды», «Гидролиз солей», «Дисперсные системы», «Химические свойства металлов», «Экосистемы», «Организм и среда. Экологические факторы», «Антропогенное воздействие на гидросферу», «Мониторинг почвенного покрова». После каждой лабораторной работы приводятся вопросы для ее защиты.

Овладение студентами, обучающимися по строительным специально-

стям, знаниями по химии и экологии – залог их дальнейшего успешного изучения специальных дисциплин, таких как «ИСтроительные материалы», и основа грамотного выполнения своих профессиональных обязанностей. В курсе дисциплины «Основы химии и экологииД» студенты изучают основы термохимии и химической термодинамики, чтобы они были в состоянии вычислить тепловой эффект различных процессов, например, гашения извести или твердения минералов портландцементаА.

Изучение основ химической кинетики знакомит студентов с закономерностями протекания химическихбреакций во времени, с механизмами химических реакций, с факторами, влияющими на скорость реакций. Эти знания необходимы дляиграмотного регулирования скоростей таких реакций, как, например, тверден е неорганических вяжущих. Знание принципов установления химическогоС равновесия позволит будущему специалисту правильно находить факторы для смещения равновесия в химических процессах, протекающих при производстве и использовании строительных материалов, увеличивать выход готового продукта.

В окружающей нас среде часто приходится иметь дело с водой повышенной жёсткости. Изучение влияния жёсткой воды на строительные материалы, способов её определения и методов снижения жёсткости воды также является необходимым для будущих строителей. В природных водах содержится большое количество солей, способных вступать в реакции гидролиза, при которых изменяется такая характеристика воды, как кислотность. Умение определить вероятность протекания реакций гидролиза позволит предотвратить нежелательное влияние кислой или щелочной среды на строительные изделия и конструкции. Реакции гидролиза протекают и при твердении некоторых неорганических вяжущих, что необходимо знать и учитывать при их использовании.

3

Умение выражать концентрацию растворенных веществ разными способами необходимо для будущих строителей, так как в своей профессиональной деятельности им не раз придется рассчитывать компоненты для приготовления растворов (строительных, пластифицирующих, регулирующих скорость твердения и т.п.). Изучение дисперсных систем, закономерностей фазовых и адсорбционных равновесий необходимо, так как все неорганические вяжущие являются дисперсными материалами, эксплуатационные свойства строительных материалов на их основе зависят от грамотного использования вяжущих, а также различных корректирующих добавок. В строительстве широко применяются металлические конструкции, поэтому знание химических свойств металлов необходимо для будущих строителей.

Любая хозяйственная деятельность человека, в том числе и строительство уникальных зданий и сооружений, оказывает влияние на окружающую среду. Часто это влияние оказывается негативным. Изучение основ экологии позволит выработать у студентов экологическое мышление, познакомит их с основными законами функционирования природных систем, с факторами, оказывающими на них влияние. Знание основных экологических законов

4

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

1. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ

Химическая кинетика – это раздел химии, который изучает скорость и механизмы химических реакций, а также факторы, влияющие на скорость реакции.

Химические реакции в зависимости от механизма бывают простые и сложные. Простые реакции идут в одну стадию, то есть из исходных веществ сразу образуются продукты реакции. В зависимости от количества частиц (молекул, ионов, атомов), участвующих в элементарном акте химической реакции, различают мономолекулярные, бимолекулярные и тримоле-

кулярные реакции. В мономолекулярной реакции одна частица распадается

тиц достаточно мала и тримолекулярные реакцииИмало распространены. Вероятность того, что одновременно столкнутся четыре или более частиц,

на несколько других частиц или изменяет свою структуру. В бимолекуляр-

ной реакции химическое превращение происходит при столкновении двух

частиц. В тримолекулярной реакции одновременно сталкиваются три части-

цы. Надо сказать, что вероятность одновременного столкновения трех час-

тимой реакции две элементарные стадии идут в противоположных направлениях: в одной изСн х з сходных веществ образуются продукты реакции, а в другой эти продукты вновь превращаются в исходные вещества. В последовательной реакции одна элементарная стадия следует за другой: из исходных веществ образуются промежуточные продукты, из которых, в свою очередь, образуются еще какие-либо вещества. Параллельные реакции происходят, если из одних и тех же исходных веществ одновременно образуются различные продукты реакции.

А+ В ↔ С + Д (обратимая реакция);

А+ В → С + Д → L + M (последовательные реакции);

А+ В → С + Д и А + В → L + M (параллельные реакции).

Взависимости от реакционного пространства, в котором проходит реакция, различают гомогенные и гетерогенные реакции.

Гомогенные реакции проходят в однофазной системе во всем объеме газообразной или жидкой фазы. Реакционным пространством гомогенных реакций является объем, заполненный реагентами.

5