Растворы термодинамика, развитие

Разработка расчетных методов получения данных. Она приобретает все большее значение по мере развития фундаментальных исследований в области теории растворов и молекулярной термодинамики. Более широко расчетные методы применяются в дополнение к экспериментальным данным. Даже хорошие экспериментальные данные часто нуждаются в аналитической форме представления для их интерполирования или экстраполирования или в качестве исходных данных различного рода систем. В других случаях потребность в расчетных методах появляется при расчете одних свойств по известным термодинамическим соотношениям для других, например энтальпии через теплоемкость, теплоты испарения через давление пара и т. д. Наряду с точными расчетными методиками часто возникает необходимость в оперативной оценке свойств, экспериментальное измерение которых достаточно трудоемко. В этом случае могут быть использованы, на первом этапе оценочные корреляции, прежде чем эти данные будут получены экспериментально. [c.180]

М. В. Ломоносов правильно объяснил природу теплоты, сформулировал закон сохранения, изучал растворы и их свойства. На развитие физической химии и термодинамики оказали влияние работы Ловица Т. Е., К- Шееле (1773) и Фонтане (1777) в области адсорбции из растворов и газовой среды, работы Ф. Рауля и Я. Вант-Гоффа в области изучения свойств растворов. Значительное влияние на изучение свойств растворов оказали работы Д. И. Менделеева. [c.13]

Настоящий курс физической химии написан с учетом возрастания требований к теоретической подготовке студентов. Перед коллективом авторов стояла задача написать книгу, отвечающую программе для химико-технологических институтов и в то же время такую, которая не устарела бы сразу по выходе из печати, учитывая неуклонное развитие науки о веществе и его превращениях. Этим определены особенности данного курса, в нем рассмотрены основные разделы физической химии — учение о строении вещества и химической связи, теория спектральных методов исследования молекул, химическая термодинамика (феноменологическая и статистическая), учение о фазовых равновесиях и растворах, электрохимия, химическая кинетика и катализ. Исключение материала, традиционно включаемого в учебники, но не имеющего прямого отношения к программе (учение о газах, жидкостях и т. п.), позволило уделить больше места основному содержанию физической химии. Материал пособия несколько выходит за рамки действующей программы, но тем самым предоставляются возможности использовать его при неизбежных ее изменениях и, что не менее важно, это делает его полезным для аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области физической химии. Материал, который может быть опущен студентом при первом прочтении, выделен петитом. [c.3]

Наличие аномальной вязкости объясняется тем, что в растворе полимера длинные, пространственно развитые молекулы достаточно сильно взаимосвязаны. В результате этого такой раствор представляет собой монолитное тело — он структурирован. Молекулы полимера в таком растворе, после того как их потревожили , стремятся, согласно второму закону термодинамики вернуть раствору энергетически выгодное структурированное состояние. Поэтому при малых скоростях взаимного перемещения слоев раствор полимера оказывает большое сопротивление этому перемещению, т. е. обладает большой вязкостью. По мере роста скорости взаимного перемещения слоев, структурированность раствора полимера все более нарушается, молекулы полимера все более ориентируются вдоль направления движения слоев раствора. В результате этого сопротивление молекул полимера взаимному перемещению слоев раствора ослабевает — вязкость раствора уменьшается. [c.301]

В пособии рассматриваются основные вопросы физической химии природа химической связи, химическая термодинамика, фазовые равновесия, растворы, химическая кинетика и катализ, электрохимия. В нем содержатся теоретический материал и специальные задания, предназначенные для его активного изучения и развития навыков самостоятельной работы с литературой. [c.2]

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ — важная отрасль химической науки, которая использует все достижения физики и математики для исследования, объяснения, установления закономерностей химических явлений и свойств вещества. Ф. х. включает учение о строении вещества, химическую термодинамику и химическую кинетику, электрохимию и коллоидную химию, учение о катализе, растворах, фотохимию и радиационную химию. Значение Ф. х. как науки непрерывно возрастает, так как она является теоретической основой для исследований как в отраслях неорганической, органической и аналитической химии, так и в разработке новых важнейших химикотехнологических процессов, путей управления существующими технологическими процессами и их усовершенствованием. Без использования достижений Ф. X. невозможно дальнейшее развитие всех других отраслей химии — неор- [c.262]

Применение термодинамики как метода обобщения экспериментального материала имеет большое значение в развитии теоретической химии. Однако переход к числовым величинам может быть осуществлен только для тех систем, для которых известны уравнения состояния. В настоящее время в термодинамике широко используется лишь уравнение для простейших систем, так называемых — идеальных. Строгая теория состояния реальных систем еще не создана. Применение же уравнений состояния для реальных систем приводит к очень сложным и громоздким соотношениям между такими характеристиками системы, как давление, температура, концентрация и др. Поэтому для термодинамических расчетов в реальных системах получили большое распространение методы, основанные на использовании эмпирических данных. Одним из таких методов расчета является метод летучести в применении к газовым системам и метод активности в применении к растворам. [c.12]

Для объяснения свойств растворов на разных этапах развития науки были предложены различные теории растворов. Вначале самостоятельно развивались химическая и физическая теории растворов. Первая основывалась на изучении закономерностей химических процессов, протекающих в растворах, вторая — на исследовании физических свойств растворов на базе общих законов термодинамики. Химическая точка зрения наиболее последовательно развивалась Д. И. Менделеевым, физическая — Я. X. Вант-Гоффом, С. Аррениусом и др. В дальнейшем, в результате работ И. А. Каблукова, В. А. Кистяковского и других ученых успешно стала развиваться физико-химическая теория растворов, впитавшая в себя достижения химической и физической теории растворов. [c.208]

Химическая теория строения органических соединений и органический синтез, периодический закон Д. И. Менделеева и открытие новых химических элементов, развитие стереохимии и открытие новых комплексных соединений, создание учения о растворах и электролитической диссоциации, законы термодинамики и учение о химическом процессе сделали химию наукой-лидером среди других естественных наук и оказали решающее влияние на последующие успехи химической технологии и промышленности, с одной стороны, и развитие таких смежных иаук, как геология и геохимия, биология и биохимия—о другой. - [c.184]

Аналитическая химия как ветвь химического знания имеет хорошо разработанную и находящуюся в непрерывном развитии теорию. Главное содержание теории химических методов анализа составляет химическая реакция как средство получения информации о химическом составе вещества, т. е. используемая для целей качественного и количественного анализа. Важное значение имеют тип реакции, условия и способы ее проведения. Особенно широко распространены в аналитической химии реакции в растворах. Теория химических методов анализа включает расчет химических равновесий, протекающих в растворах, в том числе и сложных равновесий, когда в системе возможны одновременно несколько реакций. Критерии для правильного выбора химической реакции и условий ее проведения дают химическая термодинамика и кинетика. [c.8]

Применение методов термодинамики к изучению электрохимических реакций составляет особый раздел теоретической электрохимии. Термодинамическая обработка результатов электрохимических измерений имеет значение, выходящее за рамки чистой электрохимии, н в прошлом во многом способствовала развитию теории растворов электролитов, термохимии, аналитической химии и т. д. [c.62]

Теория растворов изучает свойства, строение, а также механизмы тех процессов, которые протекают в растворах. Развитие науки о растворах неразрывно связано с формированием неорганической и органической химии, молекулярной физики, химической термодинамики, химической кинетики, науки о полимерах и т.д. [1, 2]. Вместе с тем менялось содержание теории растворов. Она продвигалась от изучения сильных химических взаимодействий к слабым межмолекулярным взаимодействиям химического и физического характера [1, 2]. [c.9]

Теория образования новой дисперсной фазы зародилась в исследованиях Гиббса (1878 г.) по термодинамике поверхностных явлений и получила развитие в двадцатых годах нашего столетия (школа Фольмера) в экспериментальных и теоретических исследованиях конденсации пересыщенного пара. Взгляды Фольмера на образование зародышей в пересыщенном паре детально рассмотрены в гл. XI, посвященной аэрозолям. Здесь же лишь укажем, что растворимость или давление насыщенного пара малых частиц любой фазы, как это следует из термодинамики, больше, чем у крупных частиц (закон В. Томсона). Иначе говоря, увеличение дисперсности фазы повышает ее растворимость в окружающей среде, или способность вещества к выходу из данной фазы. Поэтому раствор, насыщенный относительно крупных кристаллов, является еще ненасыщенным относительно мелких кристаллов того же вещества. В таких условиях самопроизвольное образование достаточно крупных кристаллических зародышей мало вероятно, а очень мелкие зародыши, возникающие в результате флуктуаций, це могут вызвать кристаллизацию, так как по отношению к ним раствор не является пересыщенным. Очевидно, зародыши ново"й фазы могут образовываться лишь при очень высоких степенях пересыщения, когда возникновение сравнительно больших зародышей статистически более вероятно. [c.225]

Эта разработка положила начало развитию твердофазного иммунного анализа, в котором, однако, возникают дополнительные трудности, особенно в аспекте термодинамики взаимодействий. Твердофазный анализ отличается от анализа в жидкой фазе как по реакционной способности иммобилизованного антитела или антигена, так и по различию кинетики реакций в растворе и реакций, включающих твердую фазу (см. также разд. 7.8). [c.574]

В биохимической термодинамике наиболее часто применяются методы калориметрии (калориметрия растворения, смешения, титрования, сканирующая калориметрия), денсиметрии, растворимости, т.е. именно те методы, которые являются основным источником термодинамической информации в физикохимии растворов [13, 14]. Необходимо подчеркнуть, что развитие прецизионной калориметрии существенно стимулировалось необходимостью изучения слабых нековалентных взаимодействий в растворах биологически важных веществ и конформационных трансформаций биомолекул. [c.5]

В недавнее время вышла в свет монография авторов [22], специально посвященная проблемам разбавленных молекулярных растворов. В этой книге подробно рассмотрены общая и статистическая термодинамика разбавленных растворов, методы экспериментального изучения фазовых равновесий при высоких разбавлениях, различные варианты методов априорного расчета термодинамических свойств бесконечно разбавленных растворов, включены справочные таблицы значений коэффициентов активности при предельном разбавлении. Поэтому здесь изложение будет предельно кратким, хотя мы подчеркнем еще раз, что за последние годы определенно возрастает внимание к исследованию сильно разбавленных растворов в разных аспектах и это обусловлено прежде всего задачами практики, развитием методов глубокой очистки веществ, отделения малых примесей. [c.48]

Тем не менее изучение термодинамики диссоциации кислот и протонирования оснований составляет одно из главных направлений развития теории растворов и ее ядра — теории сольватации. [c.147]

Сами по себе принципы термодинамики являются логическими следствиями из двух эмпирических законов. Они не опираются на какие-либо молекулярные модели, а скорее, наоборот, образуют рамки, в которые должна укладываться любая удовлетворительная модель. Дополнение другими эмпирическими зависимостями, в частности законом идеальных газов и законом Рауля для разбавленных растворов, позволяет получить большое число выводов, крайне важных для химии. Развитие этих выводов являлось основным занятием физико-химиков в течение двухтрех десятилетий после 1880 г., а в дальнейшем их эффективность была увеличена дополнительным использованием других чисто эмпирических соотношений. Именно таким путем Льюис и Бренстед внесли важный вклад в описание и предсказание свойств растворов электролитов прогресс в этой области был еще более ускорен применением удачной модели Дебая и Хюккеля (1923 г.). Эту модель иногда используют не по назначению (разд. 7.6), но это не опровергает того принципа, что развитие науки происходит значительно быстрее, когда оно основывается на адекватной модели, а не только на эмпирических обобщениях. [c.51]

В конце XIX и начале XX в. основной проблемой термодинамики было вычисление константы равновесия. В настоящее время решение этой проблемы значительно облегчилось благодаря применению третьего закона термодинамики и молекулярно-статистических расчетов. Однако развитие исследований химического равновесия показало, что состав равновесных смесей при высоких давлениях не отвечает вычисленному для идеальных систем. Основной проблемой термодинамики химических реакций под давлением является теперь вычисление состава равновесных смесей, представляющее собой по существу проблему уравнения состояния и теории растворов. Конкретные решения этой задачи многообразны. Их рассмотрению в значительной мере и посвящена первая часть этой книги. [c.9]

Книга является 1-й частью сквозного курса общей и физической химии. Поэтому здесь подробнее излагаются разделы по строению атома, Периодическому закону и его проявлениям, химической связи и особенно химической термодинамике. Зато традиционные для общей химии разделы по растворам, ионным и фазовым равновесиям, окислительно-восстановительным реакциям, кинетике и дисперсным системам вынесены во 2-ю часть, названную Физическая химия . В книгу также включен краткий исторический очерк развития химии и химические аспекты будущих специальностей студентов. Предлагается для студентов химико-технологических, металлургических, обогатительных, экологических вузов и факультетов технических университетов. [c.2]

Весьма значительный вклад в развитие современной теории электролитных растворов внесли результаты работ исследователей школ К. П. Мищенко [347] и Г. А. Крестова [228], в которых получили плодотворное развитие термодинамика процессов растворения солей и ионной сольватации. [c.6]

В содержание факультативного курса Основы общей химии входят наиболее общие химические теории, рассматриваемые более углубленно и подробно, чем в основном курсе. Большое внимание уделено теории строения вещества, химической энергетике, химической кинетике и термодинамике и теории растворов. Некоторое внимание уделено химии элементов — неметаллов и металлов, изучаемой тем не менее обобщенно, а также историческим сведениям о развитии химической науки, ее законов и теорий. [c.196]

Ярощук и Вовкогон [76, 77] рассмотрели транспорт ионов и воды для раствора тернарного электролита под действием градиента давления через капилляры с заряженными стенками в рамках неравновесной термодинамики. Развитая ими модель позволяет рассчитывать эффект разделения конкурирующих противоионов. [c.185]

Во второй половине XIX столетия голландские ученые К. Гульдберг и П. Вааге и русский физико-химик Н. Н. Бекетов сформулировали закон депствущих масс. В это же время П. Дю-гем выводит уравнение для расчета термодинамических свойств растворов (уравнение Гиббса—Дюгема). М. Планк (1887 г.) разделяет процессы на обратимые и необратимые, В. Нернст (1906 г.) формулирует тепловую теорему, а М. Планк в 1912 г. — третий закон термодинамики. Значительное влияние на развитие термодинамики химических процессов оказали работы Я. Вант-Гоффа (понятие о химическом сродстве, изобаре и изотерме), Рауля Ф., А. Л. Брауна и А. Ле-Шателье. [c.14]

Выдающийся вклад в развитии физической химии внес Д. И. Менделеев. Большой интерес представляют его исследования в области газов и растворов. Основание Оствальдом и Вант-Гоффом журнала Zeits hrift fur physi alis he hemie (1887), труды Вант-Гоффа, Аррениуса, Оствальда, Каблукова, Меншуткина, Курнакова и других в области химической термодинамики и кинетики способствовали выделению физической химии в самостоятельную науку. В XX в. революция в физике, связанная с трудами Планка, Эйнштейна, Шре-дингера и др., в области квантовой статистики и квантовой механики атомов и молекул привела к рассмотрению химических процессов на атомно-молекулярном уровне, к развитию учения о реакционной способности, центральным в котором стало исследование элементарного химического акта. Физическая химия успешно развивалась трудами наших ученых, таких, как Д. П. Коновалов (учение о растворах), Н. А. Шилов, И. Н. Семенов (химическая кинетика), А. А. Баландин (катализ), А. М. Теренин (фотохимия), Я. К. Сыркин (строение вещества), А. И. Фрумкин (электрохимия) и многих других, и ряда зарубежных. [c.7]

Такие упрощенные представления приводят иногда к широко распространенным неверным выводам о том, что осмотическое давление аналогично парциальному давлению растворенного вещества. Подобные представления господствовали в начале развития химической термодинамики и использовались, например, для того, чтобы установить зависимость химического иотен-циала от концентрации для идеального разбавленного раствора. При этом в термодинамике растворов придавали излишне большое значение исследованиям осмотического давления. [c.283]

Удельную поверхность адсорбентов на основе хроматографических измерений определяли Нельсон и Эггертсен, а также Рогинский, Киселев и др. Метод определения коэффициентов активности разбавленных растворов в процессе растворения газа или пара в жидкости предложили Кейлеманс и Квантес. Этот метод сыграл и продолжает играть важную роль в термодинамике разбавленных растворов и ее практическом приложении, например в технологии разделения экстрактивной дистилляцией. Метод получил дальнейшее развитие в работах Мартайра, Короля, Вяхирева, Решетниковой, Царфина и др. [c.250]

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]

Таким образом, мы пришли к основному выводу статистической термодинамики энтропия системы пропорциональна логарифму вероятности ее состояния. Формула Больцмана раскрывает статистический смысл энтропии связанной с вероятностью состояния системы. Следовательно, условие возрастания энтропии при течении в изолированных системах самопроизвольных процессов, вытекающее из второго закона термодинамики, не обязательно, а отражает лишь наиболее вероятные пути развития процессов. Возможны случаи самопроизвольных процессов, сопряженных с уменьшением энтропии (так называемые флуктуации). Например, для малых объемов газа с содержанием в них небольшого числа молекул наблюдается нарушение равномерного распределения плотности воздуха в атмосфере (флуктуация плотности). Другим примером возникновения в системах процессов, протекающих с нарушением второго закона термодинамики, можно назвать броуновское движение. В микрообъемах коллоидных растворов могут наблюдаться во времени изменения числа частиц (флуктуации частиц), связанные с неравномерностью молекулярного давления на коллоидную частицу. Однако в макрообъемах эти нарушения утрачивают значение. [c.107]

Понятие о химической термодинамике. К изучению химических процессов следует подходить через ряд последовательных приближений. На первом этапе целесообразно рассмотреть лишь начальное и конечное состояния взаимодействующих тел, не учитывая путь, по которому протекает процесс, и развитие процесса во времени. В этом и заключается термодинамический подход. Химическая термодинамика использует законы общей термодинамики для исследования химических и физико-химических процессов. Она включает термохимию, учение о химическом равеновесии, и<идких и твердых растворах, фазовых переходах и процессах на границе раздела фаз. [c.202]

В теоретических исследованиях Фольмера, Лэнгмюра, Онзагера, Ребиндера и Щукина, Дерягина, Овербека и Фрэнса, получивших дальнейшее развитие в работах Муллера и Мартынова, это кол-лоидно-химическое равновесие трактуется на основе более общих представлений теории равновесия гетерогенных систем. Действительно, с термодинамико-статических позиций, коллоидные частицы можно рассматривать как псевдомолекулы, совокупность которых составляет псевдо-газ — идеальный раствор, а скоагулированные агрегаты, в которых частицы сохраняют свою индивидуальность,— как конденсированную фазу. Аналогия становится еще более убедительной, если учесть, что многие коагулянты представляют собой регулярные периодические структуры псевдо-кристаллы , обладающие дальним порядком (см. раздел XIV.4). [c.253]

В разбавл. Р. н. выполняется Рауля закон для р-рителя (компонента, находящегося в избытке) и Генри закон для растворенного в-ва. Количеств, соотнощения между термодинамич. св-вами р-ра и его концентрацией устанавливаются путем выявления теоретич. связей св-в Р. н. со св-ваки молекул или макросвойствами чистых компонентов (см. Растворов теория) или в рамках классич. термодинамики, опытным путем с выражением концентрац. зависимости фс-номенологич. ур-ииями. Приближенная теория Р. н. развита Дж. Гильдебрандтом, к-рый ввел понятия регулярного р-ра, т. е. р-ра с иулевой избыточной энтропией, характеризующегося простейшей формой отклонений от идеальности, и параметра р-римости 8 = [/ , гдеЕи И —соотв. [c.494]

Пространственное строение и другие свойства синтетических полимеров в растворе отвечают состоянию статистического клубка и описываются усредненными параметрами. Молекулярная поворотно-изомерная теория синтетических полимеров, являющаяся составной частью статистической физики, была разработана в 1950-е годы М.В. Волькенштей-иом [47] и позднее развита Т.М. Бирштейном и О.Б. Птицыным [48] и П. Флори [49]. Основы теории фазовых переходов полимеров были заложены в 1968 г. И.М. Лифшицем [50]. Хотя белки являются полимерами и их пространственное строение также определяется поворотной изомерией, теи не менее механизм структурной организации и особенности нативных конформаций белковых молекул не могут быть рассмотрены в рамках отмеченных теорий, базирующихся на равновесной термодинамике и конфигурационной статистике полимерных цепей. [c.101]

Теория спинодального распада была развита в работах Кана и Хилларда [31] и Кана [32, 33, 34]. Ниже при изложении теории спинодального распада мы, в основном, будем пользоваться результатами Кана, дополняя их в некоторых пунктах теоретическими выводами, принадлежащими автору. Изложение материала настоящего параграфа начнем с вопросов термодинамики спинодального распада, а затем уже перейдем к вопросам спинодальной кинетики. Такая последовательность в расположении материала диктуется тем, что количественная теория кинетики спинодального распада опирается на количественную термодинамическую теорию неоднородных состояний твердого раствора. Таким образом, нашей первой задачей будет построение феноменологического выражения для свободной энергии неоднородного твердого раствора. [c.63]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология