Роль термодинамики в изучении химических процессов

Создание азотной промышленности сыграло крупную роль в развитии химии и химической технологии. Исследования в области азота оказали влияние на развитие важнейших разделов теоретической химии термодинамики и кинетики каталитических процессов. Эти работы послужили толчком к исследованию свойств газов под высоким давлением. Ряд важнейших понятий о гетерогенно-газовых каталитических реакциях установлен или значительно развит благодаря изучению синтеза аммиака. Такие процессы, как синтез метилового спирта и синтез высших спиртов, целиком возникли на основе технологии синтеза аммиака. Опыт и обобщения в области высоких давлений и температур, в области гетерогенно-газовых каталитических реакций оказались чрезвычайно полезными при разработке способов гидрирования углей с целью получения жидкого топлива и современных способов переработки нефти каталитического крекинга, процессов дегидрогенизации, полимеризации, циклизации, алкилирования, посредством которых осуществляется производство из нефти авиационного топлива, бутадиена, толуола и других продуктов. [c.163]

Роль термодинамики при изучении коррозионных процессов этим не исчерпывается. Термодинамические потенциалы могут быть использованы для количественной оценки движущих сил физико-химических, в том числ и коррозионных процессов, а также для расчета скоростей этих процессов в случаях, когда имеется возможность расчета не только движущих, но и тормозящих сил процессов. [c.13]

Структурная организация биосистем молекулярного уровня. Дж. Холдейн в 1935 г. утверждал "Активное поддержание нормальной и притом специфической структуры и есть то, что мы называем жизнью понять сущность этого процесса - значит понять, что такое жизнь" [46. С. 24]. В решении проблемы об особой структурной организации живого и установлении элементарного уровня этой организации определяющую роль, как и в решении многих других проблем, в частности рассмотренных в предшествующих разделах, играют два, уже не раз отмечавшихся события. Одно из них - становление молекулярной биологии, которая сделала возможным постановку проблемы применительно к простейшей и самой фундаментальной биологической системе (молекулярной). Второе событие - создание теоретических основ изучения неравновесных процессов, спонтанно протекающих в открытых системах вдали от положения равновесия. Появление нелинейной неравновесной термодинамики сняло казавшееся принципиальным противоречие с вопроса о противоположной направленности физической и биологической эволюционных концепций и открыло путь к строгому описанию конкретных механизмов самопроизвольного возникновения порядка из хаоса. Было доказано, что основные положения этой области знаний справедливы для трактовки процессов самоорганизации, протекающих как в биологических системах, так и в открытых неорганических системах, физических и химических. [c.49]

Роль термодинамики в изучении химических процессов. В самом [c.65]

Очевидно, одна из важнейших задач, связанных с изучением химических процессов, — нахождение применимых к исследовательской практике решений, которые объединяют в единую систему термодинамику и кинетику. Принципиальная возможность этого обусловлена тем, что в развитии термодинамики неравновесных процессов значительную роль сыграли кинетические уравнения, а также тем, что энтропия неравновесного состояния является, по мнению физиков, основным инструментом кинетики. Закон возрастания энтропии — база для изучения кинетических явлений в макроскопических системах, для физической кинетики и теории необратимых процессов. Данные выводы имеют особое значение для изучения гетерогенных химико-технологических процессов, многие из которых осуществляются в неравновесных условиях. [c.218]

Роль термодинамики в изучении химических процессов. В самом широком смысле термодинамика — это наука о превращениях различных видов энергии при тех взаимодействиях между телами, которые ограничиваются только тепловым обменом и работой. В более узком понимании термодинамика изучает обш,ие термические свойства вещества при равновесии и закономерности, характеризующие процесс приближения к равновесию. Она опирается на три фундаментальных закона, обобщающих опыт практики и научных исследований. [c.65]

Термодинамика, как наука, возникла в первой половине прошлого столетия и развилась на почве изучения тепловых процессов а работы паровых машин. В настоящее время эта наука охватывает огромную область физических и химических явлений, сопровождающихся энергетическими процессами. Термодинамика входит в основу обширной тепловой техники (техническая термодинамика и теплотехника). Сюда, в частности, относится изучение процессов в тепловых машинах, играющих огромную роль в современной промышленности. Применение термодинамики к химическим процессам составляет предмет химической термодинамики. Последняя разрабатывает методы исследования указанных процессов и дает основу для их понимания и регулирования. [c.81]

Это своего рода энциклопедическая сводка по фазовым равновесиям и термодинамике гомогенных и гетерогенных равновесий органических систем, играющих столь важную роль в изучении и понимании процессов химической технологии. В книге достаточно подробно с привлечением большого числа примеров рассматриваются общетеоретические вопросы, на высоком уровне представлены современные научные достижения в этой области. [c.5]

Термодинамика играет важнейшую роль при изучении фазовых равновесий и фазовых процессов в гетерогенных системах. Термодинамическая теория дает макроскопическое описание физико-химических свойств гетерогенных систем и позволяет установить закономерности фазового равновесия, связанные с основными принципами термодинамики. С другой стороны, термодинамические уравнения находят применение при разнообразных расчетах. В частности, они позволяют рассчитать одни физические величины по экспериментальным данным о других и создают тем самым основу для косвенных экспериментов. Помимо этого, термодинамические соотношения используют для проверки экспериментальных данных и для непосредственного расче га фазовых равновесий, когда имеются формулы статистической термодинамики или полуэмпирические формулы, выражающие зависимость термодинамических функций от параметров состояния. [c.7]

Очень часто успехи в технике достигаются эмпирическим путем. Это целиком относится, например, к двигателям внутреннего сгорания, в развитии и совершенствовании которых главную роль сыграла творческая интуиция и настойчивость инженеров. Что касается физико-химической сущности процессов горения, происходящих в двигателях, то в этой области достоверных сведений очень мало. Медленный процесс познавания этих явлений объясняется их чрезвычайной сложностью и тем, что методы химической кинетики, применяемые в таких исследованиях, являются в значительной мере косвенными. Мы имеем в настоящее время более или менее полную картину механизма горения только для одного простейшего топлива — водорода [1]. Однако можно надеяться, что будет выявлен механизм горения и для более сложных топлив. В предыдущей статье этот вопрос рассматривался с точки зрения кинетики горения- Следует, однако, иметь в виду, что, хотя термодинамика играла и будет играть значительную роль для изучения рассматриваемого предмета, тем не менее до последнего времени отсутствовали точные данные для таких термодинамических величин, как энтропия, теплоемкость, константы равновесия при высоких температурах. Эти данные были получены лишь недавно спектроскопическим путем и уже были использованы в исследованиях Уитроу, Расвейлера и их сотрудников в лабораториях фирмы Дженерал моторе . [c.152]

Во-вторых, развитие физической химии поставило на очередь важнейшие теоретические проблемы, которые заставили пересмотреть самые основы физики. Несостоятельность механистической концепции нигде так резко не проявилась, как в применении к химическим процессам. Атомистика, составлявшая первоначально чисто химическую проблему, привела к развитию статистических методов в физике, которые составляют ее главное современное орудие и принципиально не укладываются в рамках механики. Применение этих статистических методов к атому и молекуле заставило пересмотреть и наши взгляды на энергию, которые, как одно время казалось, были прочно установлены термодинамикой. Это привело к одному из величайших современных обобщений — к теории квантов. В этом процессе пересмотра основ физики, который протекал под углом зрения изучения свойств и строения атомов и молекул, трудно сказать, что сыграло наибольщую роль влияние физики на химию, или наоборот. Сейчас обе науки так тесно переплелись, что трудно провести между ними определенную границу. Физическая химия как наука химическая имеет прежде всего дело с химическими свойствами атомов и их агрегатов, которые скачкообразно изменяются при переходе от одних элементов к другим по мере усложнения строения атомов и изменения расположения и взаимной связи их составных частей. Свойства эти тесно связаны со строением и многие из них могут быть предвидены и качественно и количественно в зависимости от последнего. Было бы однако ошибкой думать, что одного знания этого строения достаточно для решения всех или большинства физико-химических задач. Хотя круг вопросов, разрешаемых на основании изучения строения атомов и молекул, все расширяется и само это изучение начинает в физической химии приобретать первенствующее значение, мы все еще очень далеки от обоснования физико-химических явлений исключительно с помощью строения и вообще представляется сомнительным, чтобы это было когда-нибудь возможно, не говоря уже о том, что конечные причины, определяющие то или иное строение в основе, нам еще совершенно неизвестны. Поэтому, как ни важен метод, он в курсе физической химии еще не может играть доминирующей роли. [c.14]

Однако к настоящему времени назрела потребность в существенной переработке учебника Н. Л. Глинки. Необходимость этого связана, в первую очередь, с тем, что на протяжении последних десятилетий химическая промышленность СССР бурно развивалась, в результате чего резко усилилось проникновение химии в другие отрасли народного хозяйства и возросла ее роль в подготовке специалистов многих профессий. Этот период времени характеризовался также колоссальным ростом объема фактического материала химии, что заставляет по-новому подойти к его отбору для учебника. Наконец, интенсивно продолжался процесс превращения химии из эмпирической иауки в область естествознания, покоящуюся на строгих научных основах, — прежде всего, на современных представлениях о строении вещества и на идеях термодинамики. Все эти обстоятельства привели к существенному изменению школьной программы по химии, в которой теперь предусмотрено изучение ряда вопросов, рассматривавшихся ранее лишь в высшей школе. [c.11]

Каталитическое действие некоторых веществ на скорость химических реакций — одно из весьма важных, но еще недостаточно изученных явлений природы. Книга посвящена рассмотрению теории и практики катализа на современном научном уровне. Катализ находит все более широкое применение во многих важных отраслях промышленности. Авторы пишут об историческом развитии учения о катализе, о применении катализаторов в производстве, об их роли в биохимических процессах. Особое внимание уделено кинетике и термодинамике химических реакций с участием катализирующих веществ. [c.2]

В работе представлены методологическое обоснование теории, термодинамическая, статистическая модель сложного вещества. Предложены релаксационные, нестационарные, марковские модели физико-химических процессов. Теория подтверждена экспериментом на примере процессов пиролиза, поликонденсации и термополиконденсации. Анализируются отличительные особенности термодинамики многокомпонентных систем, подчеркивается особая роль энтропии в формировании их разнообразия. Рассмотрена специфическая для вещества энтропия разнообразия, рост которой является источником эволюции вещества. Излагается новое направление, необходимое при изучении сложных органических систем - непрерывный, феноменологический подход к спектрам веществ. Анализируются закономерности, открытые нами в спектрах, в частности закон связи различных свойств и спектральных характеристик систем. Последнее означает, что свет несет информацию практически о всех свойствах материи. На основе данных спектроскопии предпринята попытка построения теории реакционной способности многокомпонентных органических систем. Отмечена особая роль квазичастиц- типа структуронов и вакансионов в формировании их реакционной способности. Показана роль слабых химических взаимодействий в гидродинамике многокомпонентных жидких сред. Даны новые подходы к направленному синтезу сложных органических систем. Экологические, геохимические системы и вопросы генезиса углеводородных систем планируется рассмотреть во второй части книги. [c.4]

Например, авторы считают, что надо отказаться от включения в книгу главы под названием Термохимия . Те разнородные вопросы, обычно включаемые в учебники физической химии в эту главу (калориметрия, учение об изменении энтальпии при химических процессах, учение о теплоемкости, о теплотах реакций, об изменении энтальпии и др.), в этой книге излагаются в главах, к которым они логически относятся. Авторы не связывают представления о таких функциях состояния, как Д У, ДЯ, Ср, Су только с калориметрией. Последнюю не следует рассматривать как основу для создания особого теоретического раздела физической химии, поскольку калориметрия — это лишь один из методов определения упомянутых функций состояния. Традиционное объединение всех этих вопросов в один раздел Термохимия связано с работами Г. И. Гесса, Ю. Томсена и других ученых, занимавшихся в середине прошлого века изучением теплот реакций , когда законы термодинамики еще не были установлены или не была ясна их роль в химии. Не был ясен и термодинамический смысл калориметрических измерений определенные в калориметрах теплоты казались величи- [c.3]

Книга состоит из трех больших глав. В первой рассмотрены солевые эффекты. Особый интерес представляет количественное описание влияния эффектов солей на коэффициенты активности электролитов и неэлектролитов, а также рассмотрение влияния на эти величины добавок неэлектролитов. Разобрана природа гидрофобных взаимодействий и дано описание влияния солевых эффектов на равновесия и скорости реакций различного типа. Вторая глава посвящена сольватации ионов в растворителях различной природы и ее роли в реакциях с участием анионов, ионов карбония, катионов металлов, амбидент-ных анионов, а также влиянию сольватации на кислотно-основные равновесия. В последней главе рассматриваются явления ассоциации ионов, включая мицеллообразование, теоретические модели для описания этого явления, экспериментальные методы его изучения, термодинамику ассоциации ионных пар, структуру ионных пар и более высоких ассоциатов и наиболее важный вопрос - влияние ионной ассоциации на различные химические процессы. Таким образом, даже краткое перечисление вопросов, рассмотренных в книге, показывает, сколь полно и всесторонне представлены в монографии многообразные аспекты процессов сольватации. [c.6]

В этом формальном методе рассмотрения химических явлений кроются, однако, и слабые стороны термодинамики. Ее формализм ограничивает область вопросов, которые она спосо бна разрешить. Обширный круг вопросов, связанных с изучением течения процессов во времени (учение о скоростях химических реакций), целиком исключается из термодинамики, в уравнения которой время не входит . Не имея дела с внутренним строением вещества, термодинамика ничего не мол<ет дать также для объяснения валентности, промежуточных стадий химических реакций и т. д. Все это, конечно, не умаляет значения тсомодинамического метода, роль которого в химии исключительно велика, а лиш ь ставит границы его применимости. [c.238]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология