Физическая химия Элементы химической термодинамики

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Основными проблемами, характеризующими направление и определяющими предмет физической химии, являются учение о строении и важнейших свойствах веществ, находящихся в газообразном, жидком, кристаллическом и плазменном состояниях учение о растворах, их внутренней структуре и свойствах, зависящих от концентрации и химической природы компонентов, составляющих растворы а также проблемы химической термодинамики, которая изучает связь между химической и другими видами энергии электрохимия, связанная с изучением электропроводности, электролиза, работы гальванических элементов и др. химическая кинетика, изучающая скорости и механизм химических реакций в гомогенных и гетерогенных системах, а также явления катализа. [c.5]

Другой, не менее ценный метод познания явлений природы основан на изучении процессов во времени, т. е. по ходу их протекания. Он зародился в трудах многих ученых (Н. А. Меншуткина, Вант-Гоффа, Аррениуса и др.). Использование этого метода позволяет решать вопросы реализации технологических процессов и управления ими, что является сегодня важнейшей задачей производства. Этот метод изучения положен в основу раздела физической химии, называемого Химическая кинетика . Он является необходимым элементом, который дополняет метод, основанный на использовании законов термодинамики, и позволяет полноценно решать все практические задачи. [c.6]

Автор настоящего пособия видит свою задачу, во-первых, в ознакомлении возможных читателей с элементами общих теоретических основ неравновесной термодинамики, без углубления в практические применения. Во-вторых, он хотел бы дать краткий обзор современного состояния обсуждаемой области физики и физической химии, которая по его мнению лишь условно называется термодинамикой, а по существу является разделом физической (и отчасти химической) кинетики. [c.308]

Авторы Анорганикума — коллектив преподавателей Берлинского университета имени В. Гумбольдта под общей редакцией профессора Л. Кольдица — весьма основательно и методично следуют этим соображениям при написании книги. Описанию свойств элементов и их соединений ( собственно неорганической химии ) предшествует изложение основ физической химии. Серьезное внимание уделено изложению элементарных основ строения вещества дан материал по основам химической термодинамики (в том числе, элементам статистической термодинамики) и химической кинетики рассмотрены основы электрохимии. Отбор материала для этих глав книги, что всегда является не тривиальной задачей, выполнен на очень хорошем уровне и весьма последовательно. Наличие этого материала позволяет рассматривать свойства химических веществ на современном уровне, с привлечением всех необходимых сведений из теоретической химии. [c.5]

Рассматриваются свойства. элементов, лабораторные и промышленные способы получения важнейших неорганических и органических соединений. Специальные разделы посвящены вопросам физической -химии (строение атомов и молекул, агрегатное состояние, химическая термодинамика и кинетика, электрохимия, коллоидная химия), а также процессам и аппаратам химической технологии. [c.4]

Нельзя не признать, что в наше время все труднее рассматривать общую химию изолированно от неорганической химии, и стремление автора в относительно доступной форме изложить элементы квантовой химии, теорию кристаллического поля лигандов, основные законы термодинамики и ряд положений физической химии (окислительно-восстановительные потенциалы, кинетику химических процессов, кислотно-основные равновесия, неводные растворы и многое другое) следует поэтому считать вполне оправданным и своевременным. [c.5]

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]

Основы теории Нернста. В предыдущей главе мы рассматривали гальванический элемент в целом, как систему, в которой работа химической реакции превращается в электрическую. При этом мы не затрагивали вопроса ни о том, как это превращение происходит, ни о том, почему в разных элементах различны электродвижущие силы, которые в дальнейшем сокращенно будем обозначать через ЭДС. Нернст (1886) дал замечательную теорию, объясняющую эти вопросы, не разрешаемые одной лишь термодинамикой. Эта теория, известная под названием осмотической, основана на теориях растворов Вант-Гоффа и электролитической диссоциации Аррениуса. Вместе с последними она явилась тем фундаментом, на котором была построена современная физическая химия. [c.356]

Фриц Габер (1868—1934), профессор и директор Института физической химии в Мюнхене (Бавария), профессор физики и электрохимии в Берлине. Габер был одним из примечательных ученых нашего века. Он изучал различные проблемы электрохимии и применил принципы термодинамики к реакциям между газами. Последние работы привели его в сотрудничестве с К ар л ом Бошом (1874—1940) к практическому осуществлению синтеза аммиака из элементов. Этим синтезом Габер не только предоставил пангерманизму одно из самых страшных средств для ведения войн 1914—1918 и 1939—1945 гг., но и начал новую эру в химической промышленности, потому что таким путем появился способ приготовления в значительных количествах азотной кислоты и аммиака, столь необходимых для ведения цивилизованного хозяйства. [c.384]

Руководство не претендует на систематическое изложение теоретического курса физической химии и не может его заменить. Тем не менее теоретическое обоснование важнейших методов исследования дается здесь с достаточной для их понимания полнотой. У читателя предполагается знакомство с элементами термодинамики и с высшей математикой в объеме университетского курса для химиков. В этой книге нашло отражение традиционное изложение теоретических вопросов, характерное для химического факультета Ленинградского университета. [c.3]

Опыт преподавания физической химии и химической термодинамики приводит к убеждению, что химизация этих курсов способствует их усвоению и их использованию. С другой стороны, многолетнее чтение курса общей и неорганической химии убедило автора в необходимости его термодинамизации, что не только способствует повышению научного уровня этого курса, но и подготавливает студента к восприятию материала термодинамических разделов курса физической химии и курса самой химической термодинамики, повышая тем самым уровень преподавания фундаментальных химических дисциплин в целом и обеспечивая их эффективность. Все это побудило несколько усилить элементы эмпирической термодинамики в предлагаемом издании. В частности, отражена связь термодинамических свойств с природой веществ, с периодическим законом Д. И. Менделеева, даны некоторые дополнительные примеры использования приближенных методов расчета. Ограничения объема книги не позволили, однако, осуществить это в должной мере. В достаточно полной степени это было сделано лишь для энтропии, понимание смысла которой обычно вызывает у студентов затруднения. [c.10]

Предлагаемое издание является первым учебником по курсу физической химии вяжущих материалов. В нем рассматриваются физико-химические процессы, протекающие при измельчении материалов и термическом превращении сырьевых смесей, излагаются представления о химических связях в твердых телах, элементы химической термодинамики, химического равновесия, элементы теории кинетики гетерогенных реакций, химических процессов ми-нералообразования клинкера, физико-химические основы процессов гидратации цемента, коррозии цементного камня. [c.3]

Книга состоит из двух разделос, В разделе физической химии рассматриваются элементы химической термодинамики, растворы, электрохимия, растворы электролитов, буферные систомы, химическая кинетика, катализ. [c.2]

Естественно, что и до этого времени был получен целый ряд выдающихся результатов, на базе которых развивались те или иные разделы физической химии. Можно перечислить некоторые из них открытие адсорбции газов (К. Шееле — в Швеции, 1773 г., Ф. Фонтана — во Франции, 1777 г.), адсорбции из растворов (Т. Е. Ловиц — в России, 1785 г.) открытие каталитических реакций и установление представлений о катализе (Г. Дэви и Л. Тенар — в Англии, И. Берцелиус — в Швеции, начало XIX в.) открытие гальванических элементов и исследование переноса тока в электролитах, открытие электролиза (Л. Гальвани, А. Вольта — в Италии, В. В. Петров, К. Грот-гус — в России, Г. Дэви, М. Фарадей — в Англии, конец XVIII в. — начало XIX в.) исследование теплоты химических реакций (А. Лавуазье, П. Лаплас — во Франции, 1779—1784 гг., Г. Гесс — в России, 1836—1840 гг.) открытие первого и второго законов термодинамики (С. Карно — во Франции, Р. Майер, Г. Гельмгольц, Р. Клаузиус — в Германии, Дж. Джоуль, В. Томсон— в Англии, середина XIX в.) и последующее развитие тер-модинамического учения о химическом равновесии (К. Гуль-берг и П. Вааге —в Норвегии, Гиббс —в США). [c.7]

В 24 главах автором подробно и ясно с привлечением большого фактического и иллюстративного материала изложены все основные разделы физической химии молекулярпо-кипетическап теория, квантовая теория, учение о химических элементах, термодинамика, свойства молекул, кристаллическое состояние вещества, газообразное и жидкое состояния, теория растворов (в том числе теория растворов электролитов), поверхностные явления, гомогенные и гетерогенные равновесия, химическая кинетика и др. В конце каждой главы даются задачи и примеры, а также приводится список литературы. [c.4]

Предыдущие главы этой книги были посвящены главным образом ознакомлению с такими законами химии, как правила образования химической связи, законы термодинамики, принцип действия электрохимических элементов и т. п. В ходе объяснения этих законов мы описывали химические и физические свойства многих веществ. Таким путем вы познакомились со многими химическими фактами. Однако пока что вам должно быть еще не просто предсказывать химические и физические свойства веществ, основываясь на химических законах и тех отрывочных данных, которые вы узнали. Допустим, например, что в ващих руках оказался закрытый сосуд с надписью фтор . Что вы можете сказать о свойствах вещества, находящегося внутри этого сосуда Газообразное это вещество или мелкокристаллический порошок Обладает оно высокой реакционной способностью или же его можно спокойно открывать на воздухе С веществами какого типа оно скорее всего должно реагировать Вы можете ответить на многие вопросы, основываясь на законах, уже обсуждавшихся в этой книге. Например, можно вспомнить, что, согласно изложенному в гл. 7, ч. 1, фтор существует в виде молекул р2 более того, вы можете заключить, что р2 является газообразным веществом, поскольку его молекулы неполярны и между ними действуют слабые силы притяжения. Если вспомнить, что фтор наиболее электроотрицательный элемент, то следует заключить, что он представляет собой очень сильный окислитель, а следовательно, обладает очень высокой реакционной способностью. Короче говоря, вы уже можете предсказать многие свойства химических веществ. [c.281]

Значительная часть практических работ по физической химии опирается на основные положения химической термодинамики. Сюда относятся калориметрические измерения (гл. III), изучение равновесий в голЮгенных (гл. IV) и гетерогенных (гл. V— XI) системах и ряд электрохимических измерений—определение электродвижущих сил обратимых гальванических элементов, потенциометрическое определение активностей ионов, изучение ионных равновесий (гл. XIV—XVI). [c.27]

Понятию о химическом соединении химия противопоставляет понятие о простом веществе и, далее, об элементе. Для термодинамики, однако, это разграничение веществ на химически сложные и простые несущественно. В термодинамике соединения и элементы фигурируют как вещества равноправные. Пока мы находимся в области термодинамики, об этом разграничении мы можем забыть. Здесь соединения и элементы, если они чисты, без примеси, мы называем одним именем химически однородных тел. Если же они не чисты, т. е. взяты в виде смеси, раствора, сплава илипросто содержат примеси в количестве, способном влиять на их физические свойства, мы вьщеляем их тогда в особый класс — химически неоднородных тел. [c.19]

Гольшух Ю. Г. Элементы общей и химической термодинамики. (Расширенный раздел курса физической химии). М., Военная академия хим. защиты РККА им. К. Е. Ворошилова, 1940 [c.357]

В 24 главах книги подробно и ясно с привлечением большого фактического и иллюстративного материала изложены все основные разделы физической химии молекулярно-кинетическая теория, квантовая теория, учение о химических элементах, термодинамика, свойства молекул, кристаллическое состояние вещества, газообразное и жидкое состояния, теория растворов (в том числе теория растворов электролитов), поверхностные явления, гомогенные и гетерогенные равновесия, химическая кинетика и др. В конце каждой главы даются задачи и примеры, а также приводится список литературы. В русском издании труд Мелвин-Хьюза выпускается в двух книгах, причем первая книга включает главы I—XIII, а вторая— XIV—XXIV. Общий предметный указатель помещен в конце второй книги. [c.4]

Все сказанное послужило основанием внести суш,ественные изменения в третье издание учебника по физической и коллоидной химии. В учебник включены новые главы элементы учения о превращениях энергии при химических процессах (первое и второе начало термодинамики и т. д.). Эти знания необходимы медику для правильного представления об обмене энергии, протекающем, в живом организме в результате разнообразных биохимических процессов. Внесен раздел о физико хнмичес1р1х свойствах и биологическом значении воды, которая является одной из важных составных частей животного организма, а также в учебник внесен ряд дополнений почти во все разделы курса по физической и коллоидной химии, из которых одни несколько расширяют имеющиеся представления по отдельным главам учебника, другие же являются дополнениями о новых данных науки, полученных в последние годы. [c.3]

Следующая задача — знакомство с причинами сходства и различия между элементами, с особенностями изменения физических свойств простых веществ и соединений и, наконец, с основными классами неорганических соединений осуществляется в высшей школе. По-видимому, в одном курсе Общей и неорганической химии решить эту задачу на достаточно высоком уровне невозможно. Поэтому, на наш взгляд, оправданным является чтение самостоятельных курсов Строение вещества или Введение в теоретическую химию , предваряющих курс неорганической химии. Такой опыт уже имеется у некоторых химических вузов и факультетов (Московский химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева, теоретическое отделение Химического факультета ЛГУ и др.). Изданы и соответствующие пособия. Так, в МХТИ им. Д. И. Менделеева в 1966 г. издано учебное пособие М. X. Карапетьянца и С. И. Дракина Строение вещества , охватывающее основные электронные представления современной теоретической химии и связывающее их с описанием главнейших свойств элементов по группам, а также некоторых важнейших классов соединений. Однако нам представляется, что в такой вводный курс должны быть введены также элементы термодинамики. Такая попытка соединения двух подходов — термодинамического и электронного осуществлена в Корнелльском университете США. В 1965 г. там был издан учебник яеорга- [c.221]