ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принятые обозначения и сокращения из "Физическая химия" Верхний индекс ° у термодинамических функций, например 8°, означает, что вещество находится в стандартном состоянии. Знак Д перед термодинамической функцией, например АС, указывает на изменение функции (конечное значение минус начальное). Черточка над термодинамической функцией обозначает мольную или парциальную мольную величину. [c.12] Большая заслуга в оформлении курса физической химии как самостоятельной дисциплины и науки принадлежит H.H. Бекетову и В. Оствальду. С 1865 г. Н. Н. Бекетов, будучи профессором Харьковского университета, впервые после Ломоносова начал читать курс студентам по физико-химии и организовал физико-химическое отделение. Затем, с этого года, преподавание физической химии началось в других университетах России и за рубежом. В 1887 г. в Германии, в Лейпцигском университете, была учреждена кафедра физической химии во главе с Оствальдом и основан первый научный журнал но физической химии Прим. ред.). [c.13] Термодинамический метод является одним из самых мощных методов физической химии. Он дает точные соотношения между энергией и свойствами системы, не требуя каких-либо сведений о строении молекул или механизме процессов. Термодинамика применяется к системам, находящимся в равновесии, и рассматривает только начальное и конечное состояния. Она не описывает протекания процессов во времени. Она только отвечает на вопрос насколько глубоко должна пройти данная реакция, прежде чем будет достигнуто равновесие Первая часть книги в основном посвящена термодинамике ввиду ее большого значения для физической химии. [c.14] Кинетика рассматривает протекание процессов во времени и связана со строением молекул и механизмом реакций. Во многих реакциях органической, неорганической и биологической химии, а также в промышленных процессах количества продуктов реакции не являются равновесными, и выходы определяются в большей степени относительными скоростями отдельных стадий, чем термодинамикой системы. Поскольку химическая кинетика основывается почти на всем материале физической химии, ее изучение может быть отнесено в конец книги. Однако кинетика имеет такое большое значение, что ее предварительное рассмотрение дается уже в середине книги. Теоретические основы кинетики обсуждаются в гл. 23. [c.14] Внимательный физико-химик должен проанализировать стоящую перед ним задачу и определить, является ли она преимущественно термодинамической или кинетической, а затем он может использовать сведения о молекулярной структуре веществ и механизме реакции для предсказания условий протекания процесса и управления ими. [c.14] Строение молекул может быть определено из данных по дифракции рентгеновских лучей, из электронографических данных, а также по молекулярным спектрам. Сведения о строении молекул очень важны для понимания химических реакций и для расчета термодинамических свойств и реакционной способности веш еств. Некоторые особенности химического поведения вещества могут быть предсказаны, если известно строение его молекул. [c.15] Статистическая механика была создана для объяснения свойств веществ на основании свойств составляющих эти вещества молекул, атомов, ионов и электронов. Как термодинамические свойства веществ, так и их реакционную способность можно рассчитать с помощью статистической механики при условии, что имеются некоторые сведения о молекулах вещества, полученные спектроскопическим или иным методом. [c.15] Все эти разделы физической химии основываются на экспериментальных данных. Экспериментальная физическая химия — это обширная специальная область. В настоящей книге физико-химическая техника рассматривается только в самых общих чертах. [c.15] Характерно для физической химии широкое использование математики. Математика оказала большую помощь в исследовании явлений природы кроме того, она дает возможность наиболее точно выразить найденные соотношения между явлениями. Изучающий физическую химию постепенно все более и более убеждается в полезности применения математики. В конце книги, в приложении (стр. 749), помещен краткий обзор основных математических понятий и приемов, используемых нами там же сведены наиболее важные уравнения, на которые придется ссылаться. Мы считаем необходимым, чтобы каждый, кто приступает к изучению физической химии по нашей книге, проверил с помощью этого приложения свои сведения по математике, а во всех трудных и неясных случаях обращался к математическим руководствам. [c.15] Физическая химия находится в процессе непрерывного изменения и развития. Общепринятые сейчас представления могут со временем утратить свое значение, хотя методы исследования сохраняют свою практическую ценность. Таким образом, при изучении физической химии эти методы должны рассматриваться наряду с результатами их применения. [c.15] Научное исследование. Основу химии, как и других точных наук, составляют экспериментально установленные факты. Если собрать и классифицировать некоторый ряд фактов, то можно вывести заключение относительно вероятного поведения системы в условиях, при которых она не была исследована. Когда посредством точных измерений изучено значительное число явлений, то часто можно вывести закон, который сможет предсказать поведение подобных систем при других условиях. Закон есть обобщение фактов, которые были обнаружены в результате опытов, и дает возможность получать необходимые сведения, пе прибегая постоянно к эксперименту. [c.16] Законы природы могут быть открыты либо путем сопоставления экспериментально определенных фактов, как это было уже показано, или посредством чисто умозрительных предположений относительно вероятной причины рассматриваемого явления. Такое предположение, рассматривающее причину явления, называется гипотезой. После того как гипотеза подвергается испытанию практикой и обнаруживается ее применимость для истолкования большого числа явлений, она превращается в теорию. [c.16] Наука основывается на истине, и ученый не может позволить себе оказаться во власти предубеждения. Наука стала таким могучим фактором в наших внутренних и международных делах, что ответственность ученого перед обществом распространилась далеко за пределы лаборатории. [c.17] Рассмотрение микроскопических свойств вещества основывается на определенных представлениях о строении материи и о характере процессов, протекающих на молекулярном уровне. Кинетическая теория (гл. И) и статистическая механика (гл. 19) основываются на микроскопических свойствах при объяснении макроскопических свойств вещества. Так как эти разделы более трудны с математической стороны, чем термодинамика, то мы их рассмотрим позднее, хотя они позволяют глубже понять законы термодинамики. [c.18] Температура. Понятие температуры подсказывается нашим восприятием тепла. Но мы хотим теперь превратить это понятие в объективно измеримое качество. Мы можем легко определить, находятся ли две системы при одинаковой температуре, приведя их в соприкосновение и наблюдая, происходят ли заметные изменения в свойствах обеих систем. Если никаких изменений не происходит, значит системы находятся при одинаковой температуре. Если две системы, взятые порознь, находятся при той же температуре, что и третья, то они имеют одинаковую температуру. Этот принцип всегда подразумевается, когда мы пользуемся термометром для сравнения температур двух систем. [c.19] Поведение газов. Для полного описания свойств данного весового количества чистого газа, взятого при заданных условиях, нужно измерить такие величины, как давление, объем, плотность, показатель преломления, температуру, теплопроводность и т. д. Однако экспериментально найдено, что достаточно определить только две из этих величин все остальные величины также будут однозначно определены. [c.20] Таким образом, связь между давлением, объемом и температурой газа можно представить в виде трехмерной диаграммы, как это сделано на рис. 2-1. На диаграмме изображено поведение реального газа при низких давлениях и высоких температурах на ней не показаны конденсация и замерзание, которые могут происходить при более низких температурах (эти явления рассматриваются ниже в связи с рис. 6-4). Для простоты мы будем рассматривать сечения этой трехмерной поверхности, перпендикулярные к одной из осей. [c.20] Это важное соотношение между давлением и объемом показано на рис. 2-1 сечениями при постоянной температуре (например, линия/1). Кривые такого типа называются равнобочными гиперболами. [c.21] Это уравнение прямой в координатах V — 1. Значение а немного различается для разных газов, но становится одинаковым для всех газов при очень низких давлениях. Удобно, таким образом, ввести понятие идеального газа, для которого а. имеет значение, полученное экстраполяцией значений а для реального газа к нулевому давлению. Идеальное состояние достигается, когда давление уменьшается и молекулы оказываются настолько далеко друг от друга, что силы притяжения между ними перестают проявляться. [c.21] Таким образом, если температура измеряется по стоградусной шкале,. [c.21] Вернуться к основной статье