Термодинамика значение в химии

Чрезвычайное значение центробежного поля для физики и физической химии основано на том факте, что в ультрацентрифугах, сконструированных впервые Сведбергом (1924), можно достигнуть ускорений примерно до 10 g. При этих условиях седиментационное равновесие, не имеющее значения в поле тяготения, используется для того, чтобы либо разделить компоненты смеси (препаративная ультрацентрифуга), либо по уравнению (54.8) определить молекулярный вес (аналитическая ультрацентрифуга). По экспериментальным причинам для последней цели используют почти исключительно измерение скорости седиментации. Теория этого последнего метода основана на термодинамике необратимых процессов. Поэтому не будем здесь останавливаться на подробностях и отошлем читателя к специальным учебникам. [c.282]

Особое место в изучении химической кинетики занимает вопрос о влиянии на протекание процесса примесей, участие которых в последнем не учитывается стехиометрическим уравнением реакции. Такие примеси в 1835—1836 гг. были названы шведом И. Я. Берцелиусом (1779—1848) катализаторами он же ввел в науку термин катализ. Под последним подразумевалось ускоряющее действие на химические процессы присутствия в реагирующей системе тел, не принимающих видимого участия в реакциях Сущность каталитической силы состоит в том, что тело лишь одним своим присутствием. .. может возбуждать дремлющие химические сродства взаимодействующих веществ . Однако Берцелиусу не удалось отстоять представления о катализе и понятие о нем прочно вошло в химию лишь благодаря работам Оствальда, проведенным в 1894—1911 гг. Оствальд дал катализу подробное научное объяснение, основанное на законах термодинамики это объяснение не утратило своего значения и поныне. [c.169]

Химическая термодинамика. На основе законов термодинамики осуществляются энергетические расчеты химических реакций и химического равновесия, а также определяется возможность и направление самопроизвольного течения того или иного химического процесса. Химическая термодинамика изучает фазовые переходы (растворение, испарение, кристаллизацию и др.), адсорбцию и т. п. Важным разделом химической термодинамики является термохимия, которая изучает тепловые эффекты химических реакций. Этот раздел физической химии имеет большое значение в народном хозяйстве, особенно в области промышленного синтеза. [c.6]

Основное внимание физическая химия уделяет изучению законов протекания химических реакций. В связи с этим, в первую очередь, необходимо изучение условий равновесия химических реакций и зависимости их направления от таких параметров, как температура, давление, концентрация. Это является предметом химической термодинамики. Скорости, с которыми совершаются химические превращения, и причины, приводящие к ускорению или замедлению реакций, изучает химическая кинетика и катализ. Большое место в физической химии занимает изучение строения атомов и молекул и состоящих из них жидкостей и твердых тел. Все возрастающее значение приобретает в последние десятилетия физическая химия процессов, развивающихся на поверхностях жидкостей и твердых тел, например смачивание, адсорбция. Эти процессы особенно важны для систем с высокоразвитой поверхностью, таких, например, как туманы, активные угли с огромной внутренней поверхностью, характеризующейся большим числом микроскопических пор и каналов. Это направление физической химии стало самостоятельной наукой — коллоидной химией. [c.12]

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]

Следующие два примера могут служить иллюстрацией значения термодинамики в химии. [c.13]

Большое значение придается спектрам в электромагн. диапазоне (для определения структуры в-в) и магн. св-вам в-в (в целях создания магн. материалов), Теоретич. Н.х. активно использует методы хим. термодинамики и хим. кинетики, [c.212]

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]

Этот пробел восполняется вторым началом термодинамики, значение которого для химии заключается прежде всего в том, что оно позволяет однозначно определить направление любого процесса и численно выразить условия его равновесия. [c.91]

Под первой подразумевается совокупность значений термодинамических параметров индивидуальных веществ и смесей (теплоемкости, энтальпии, давления насыщенного пара, теплоты парообразования и т. д.) и характеристик процессов (теплоты образования, теплоты растворения, изобарно-изотер-мические потенциалы образования и др.), получаемых либо непосредственно на основании опытов, либо путем термодинамической обработки их результатов. Без этих данных немыслимо приложение термодинамики к химии. [c.8]

Химическая термодинамика использует положения, законы и теоретические методы общей термодинамики в применении к разнообразным химическим проблемам учение о тепловых эффектах химических реакций (термохимия), учение о химическом и фазовом равновесии, учение о растворах, теория электродных процессов, термодинамика поверхностных явлений и др. На основании законов термодинамики проводятся все энергетические расчеты химических процессов и химического равновесия, что имеет особое значение для химии и химической технологии. [c.7]

Для развития физической химии огромное значение имело открытие двух законов термодинамики в середине XIX века (Карно, Майер, Гельмгольц, Джоуль, Клаузиус, В. Томсон). [c.14]

Ряд следствий, вытекающих из него, имеет большое значение для физической химии и для решения различных производственных задач. Расчеты энергетического и, в частности, теплового баланса, расчеты тепловых эффектов различных процессов могут быть осуществлены с помощью этого закона. Первый закон термодинамики является постулатом он не может быть по существу доказан логическим путем, а вытекает из суммы всего человеческого опыта. [c.187]

В некоторых книгах по химической термодинамике, по физической химии и в общехимических справочниках, вышедших в последние годы, даются более или менее обширные сводки значений термодинамических функций разных групп химических соединений и простых веществ 2- °. [c.81]

В нашем представлении общая теория печей может быть разработана только на основе определенной схематизации тепловой работы печей, учитывающей только общие черты этой работы, т. е. в известной степени на основе абстрактного представления о работе печей. Практическое значение. общей теории печей заключается в формулировании положений для конструирования печей как существующих в настоящее время, так и могущих возникнуть в будущем в связи с появлением новых технологических процессов. Теоретическими основами общей теории печей является физика (главным образом техническая) и физическая химия. Если будет уместно физику и физическую химию сравнить с корневой системой дерева, то общая теория печей есть ствол, ветви которого можно рассматривать как частные функциональные теории печей конкретного технологического назначения. Подобно термодинамике, механике жидкостей и газов и учению о тепло- и массообмене, общая теория печей есть наука феноменологическая, рассматривающая явления как таковые, не касаясь механизма тех или иных процессов, сущность которых по-настоящему раскрывается при рассмотрении явлений на уровне микромира. Поэтому представления из области микромира привлекаются только в тех случаях, когда иначе нельзя объяснить сущность того или иного процесса. [c.11]

Для развития физической химии огромное значение имели исследования М. Фарадея (1791—1867 гг.) в электрохимии, Дж. Гиббса (1839—1903 гг.) — основоположника химической термодинамики, В. Нернста (1864—1941 гг.) в термодинамике и [c.4]

Если энергия системы в каком-то процессе возрастает, то и положительно 17 >0) если энергия уменьшается, то (117 отрицательно (117 < 0). Если в результате обмена энергией в форме теплоты энергия системы возрастает, т. е. какая-то порция энергии переходит в форме теплоты из окружающей среды в систему, то bQ считается положительным. К сожалению, условие знаков для ЬQ, принятое в термодинамике, не совпадает с условием знаков, традиционно принятым в химии. В химии было принято считать, что в экзотермических процессах энергия (точнее, энергия, выделенная в форме теплоты) имеет положительное значение и соответственно при эндотермических процессах — отрицательное. В дальнейшем всегда будет использоваться термодинамическое условие знаков. Принятое в химии [c.14]

Энтальпия, как и внутренняя энергия, является функцией состояния и, р н V в правой части уравнения (1.2) являются свойствами системы. Изменение энтальпии не зависит от пути процесса, а зависит только от начального и конечного состояний. Энтальпия имеет особо важное значение в химии, так как передача теплоты в химической реакции происходит при постоянном давлении (например, реакция в открытом сосуде). Следовательно, для химических процессов важно знать Н, а не 7, так как и не учитывает энергию, затраченную на изменение объема системы. Различие между Н и и больше для газов, чем для жидкостей и твердых веществ, так как последние мало изменяются в объеме при нагревании. Так как энтальпия — функция состояния, то АН — полный дифференциал. Как и в случае внутренней энергии, в термодинамике оперируют величиной АН [c.19]

Метод ЭДС высокотемпературных гальванических элементов с солевыми электролитами получил широкое распространение в химии для изучения термодинамики некоторых высокотемпературных реакций, определения коэффициентов активности ионов в расплавах с участием субсоединений различных элементов, значений [c.104]

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]

С середины XIX в. возникают и укрепляются отдельные направления в физической химии. Г. И. Гесс (1836) установил закон постоянства сумм теплот, который способствовал возникновению термохимии. Огромное значение для развития физической химии имело открытие законов термодинамики (Карно, Джоуль, Майер, Клаузиус, Томсон и др.). Гиббсом было создано термодинамическое учение о фазовом и химическом равновесии. Открытие Д. И. Менделеевым периодического закона, создание А. М. Бутлеровым теории химического строения оказали сильное влияние на формирование представлений о взаимосвязи химической природы веществ и их физических свойств. [c.7]

Д. У. Гиббс — одна из величайших фигур в истории естествознания. Он внес в химию новый стиль мышления. Гиббс фактически заложил основы новой области науки — химической термодинамики. Это тем более удивительно, что он никогда серьезно не изучал химию. О значении вклада Гиббса в науку говорит такой факт после его смерти в течение пятидесяти лет работам, основанным на его трудах, присуждались Нобелевские премии. См.-. Франкфурт У. И., Френк А. М. Джозайя Уиллард Гиббс.— М. Наука, 1964, 279 с. [c.184]

Пособие соответствует программе по физической и коллоидной химии для фармацевтических вузов и фармацевтических факультетов медицинских институтов. Изложены основы химической термодинамики, теория растворов, фазовые равновесия, электрохимия, химическая кинетика, гомогенный и гетерогенный катализ, молекулярная спектроскопия, физикохимия поверхностных явлений, свойства коллоидных систем. аэ юзоли и порошки, суспензии и эмульсии, поверхностно-активные и высокомолекулярные вещества. Показано значение физической и коллоидной хнмии для фармации. [c.2]

Нахождение условий химического равновесия и выяснение влияния на него внешних воздействий составляет одну из важнейших задач физической химии. Химическая термодинамика позволяет расчетным путем определить равновесие и оценить те условия, в которых реакция может протекать с наибольшим выходом необходимых продуктов реакции. Это имеет особенно большое значение для химической технологии, получения металлов из руд. Возможность рассчитать химические равновесия представляет значительный интерес для решения проблемы химического сродства. [c.123]

Термодинамический метод —один из важнейших при изучении влияния различных факторов на химическое взаимодействие и установления взаимосвязи между различными свойствами химических систем. Кроме того, очень велико его значение для химии как средства проверки правильности закономерностей, найденных иным, не термодинамическим путем, поскольку всякая закономерность должна быть совместима с требованиями термодинамики. [c.9]

Энтропия (37, 38)—термодинамическая координата состояния, отвечающая теплообмену. Неизмеряемая функция состояния системы, определяемая вторым началом термодинамики. Мате.матичсский аппарат термодинамики фактически построен на использовании свойсти внутренней энергии и энтропии. Особое значение в химии имеет в связи с вычислением химических потенциалов и констант равновесия химических реакций. Вычисление (62) идеального газа (75, 83) газа Ван-дер-Ваальса (77) статистические расчеты (207, 220, 221). Возрастание энтропии при необратимых процессах связано с дополнительным источником теплоты — некомпенсированной теплоты Клаузиуса (284) — переходом в теплоту потерянной части работы. Важным разделом линейной термодинамики необратимых процессов является вычисление скорости возрастания энтропии (источник энтропии). [c.317]

Развитие теории строения вещества и появление квантовой механики не поколебали положения термодинамики в химии, а только расширили область ее применения. Сопрсмеиная статистическая термодинамика решает те же проблемы, по с привлечением всех имеющихся данных о строении молекул реагентов. Тем самым при обсуждении проблемы химического превращения вещества удалось объединить привычные для химика модельные представления о свойствах молекул реагентов с феноменологическим термодинамическим подходом, оперирующим только со значениями термодинамических функций реагентов. Поэтому современный курс физической химии всегда содержит некоторый сплав из результатов классической и статистической термодинамики. Поступательное развитие пауки не изменяет ни принципов термодинамики, ни результатов статистики. Эти разделы теоретической физики являются классическими, они не могут устареть . Со временем изменяется только способ их использования в химии, пропорции Б изложении отдельных вопросов и области их наиболее плодотворного практического применения. [c.3]

И. э. подразделяют на термодинамич, и кинетические. К термодинамич. И. э. приводит нек-рое различие значений хим. потенциала в-в с изотопнозамещенными молекулами. Согласно статистич. термодинамике, это обусловлено различиями значений статистич. сумм изотопов и изотопнозамещенных молекул. Для разных изотопов одного элемента наблюдаются различия постут1ат. статистич. сумм для двух-и многоатомных молекул разного изотопного состава еще и различия колебательной и вибрационной статистич. сумм. В результате термодинамич. св-ва в-в разного изотопного состава несколько разнятся между собой. Следствием этого является различие в равновесном распределении изотопов одного элемента между разными фазами, хим. формами и т. п. Константы равновесия К р-ций изотопного обмена с участием атомов легких элементов заметно отличаются от 1. Так, при 25 С для р-ции Hj - - D 1 o НС1 4- HD К = 1,45. С ростом ат. н. элемента термодинамич. И.э. быстро уменьшается. Напр., при 25° К = 1,003 для р-ции Н С1-(--t--t-и 1,0004 для аналогичной р-ции с участием [c.197]

Значение второго начала термодинамики для химии можно пояснить следующим типичным примером. Эквимолярная смесь азота, водорода и аммиака заполняет сосуд под умеренным давлением при высокой температуре, когда реакции идут быстро. Реакция N2ЗН2 = 2МНз в этой смеси мыслима в обоих направлениях, одинаково не противоречащих первому началу. В действительности же в указанных условиях она идет лишь в сторону разложения аммиака до тех пор, пока его не останется в смеси очень малое, но вполне определенное количество. После этого реакция останавливается и наступает состояние, называемое химическим равновесием. Очевидно, что выбранные условия мало пригодны для синтеза аммиака азотно-водородная смесь прореагирует лишь в очень малой доле и значительных количеств аммиака получить из нее не удастся. Второе начало позволяет все это предвидеть, указать зависимость равновесных концентраций от давления и температуры и выбрать наиболее благоприятные условия для получения нужных продуктов. Действительно, созданию важной промышленности синтетического аммиака предшествовало термодинамическое исследование, установившее оптимальные условия реакции. [c.288]

I. Значение термодинамики. Простота и удобство применения термодинамики к химии заключается в возможности рассматривать химический процесс суммарно, не вдаваясь в механизм взаимодействия отдельных структурных составных частей вещества. Благодаря этому можно подойти к рассмотрению каждого химического процесса как к системе, подчиняющейся одним и тем же строго установленным опытным началам, не зависящим ни от строения этой системы, ни от более глубокой сущности происходящих в ней изменений. Это позволяет с помощью термодинамики подходить к решению хи.уических задач формально. В таком формальном подходе кроется и сила, и слабость терм дина.мики. Ценность его состоит в том, что благодаря ему можно было установить незыблемые законы для химических реакций гораздо раньше, чем был известен механизм последних, и независимо от изменения взглядов на него. Слабость формального подхода состоит в том, что он всегда ограничивает круг вопросов, которые им охватываются. Сейчас, с развитием теоретической химии, она все больше и больше стремится вырваться из тесных рамок [c.9]

Изотермо-изобарные процессы. Для применения термодинамики в химии особое значение имеют процессы, при которых температура и давление в системе остаются неизменными (изотермо-изобарные процессы). Материально замкнутая система, в которой могут протекать такие процессы, очевидно, не может быть адиабатической, так как указанные выше условия (Г— onst, P= onst) могут сохраняться только в том случае, если во время протекания процесса будет происходить переход энергии в форме теплоты от системы к внешней среде (или обратно), т. е. Q O. Поэтому мы не можем здесь приме- [c.19]

Больцман дал очень ясную интерпретацию понятия энтропии, связав ее с упорядоченностью и неупорядоченностью на молекулярном уровне. В приложении 3 наряду со стандартными теплотами образования веществ приводятся также их стандартные энтропии, 5298. Не следует думать, однако, что эти величины получены из больцмановского выражения 5 = /с 1п И . Они определяются в результате калориметрических измерений теплоемкостей твердых, жидких или газообразных веществ, а также теплот плавления и испарения при комнатной температуре и их экстраполяции к абсолютному нулю. (Способы вычисления значений 5 из таких чисто термохимических данных излагаются в более серьезных курсах химии.) Эти табулированные значения Хгдв называют абсолютными энтропиями, основанными на третьем законе термодинамики. Дело в том, что рассуждения, на которых основано их вычисление по данным тепловых измерений, были бы неполными без предположения, называемого третьим законом термодинамики и гласящего энтропия идеального крщ тйлла при абсолютном нуле температур равна нулю. Содержание третьего закона представляется очевидным, если исходить из больцмановской статистической интерпретации энтропии. [c.61]

Строение вещества рассматривается иа основе представлений квантовой химии. Прн изложении теории химических процессов широко используются понятия химической термодинамики, в частности детально рассмотрено значение величин АС°, ЛЯ° и Л5° для решения вопроса о направлении протекания химических процессов. В третьей, части систематически представлена химия. элементов. При этом главное внимание уделено соединениям, имеющим значительное практ1 ческое применение, знание свойств которых необходимо хпмику-технологу. Сведения о других соединениях, а также о физико-химнческн с свойствах веществ сосредоточены в основнбмм в дополнениях к разделам. В начале разделов указаны характерные степени окисления рассматриваемых элементов и. их важнейшие соединения, па которые следует обратить особое внимание. [c.5]

Из предыдущего следует, что для феноменологической термодинамики как с логической, так и с практической точки зрения массы компонентов т- являются естественными или первичными переменными состояния. Поэтому вопрос, как распределена размерность массы на оба фактора правой части уравнения (55.1), для термодинамики имеет подчиненное значение. Новые международные соглашения, которые сформулированы в рекомендациях Международного союза чистой и прикладной физики (ЮПАП) и Международного союза чистой и прикладной химии (ЮПАК) , вводят в единую систему в качестве новой основной величины количество вещества. Соответствующей основной единицей является моль, который определяется как количество вещества системы, которое состоит из стольких же молекул (или ионов, или атомов, или электронов, или других интересующих нас в конкретном случае частиц), сколько атомов содержится в точно 12 г чистого изотопа [c.283]

Дальнейшее развитие теории аналитической химии связано с открытием Н. Н. Бекетовым (1827—1911) равновесия при химических реакциях и закона действующих масс К- М. Гульдбер-гом (1836—1902) и П. Вааге (1833—1900). Появление в 1887 г. теории электролитической диссоциации С. Аррениуса (1859— 1927) дало в руки химикам-аналитикам эффективный количественный метод управления химическими реакциями, а успехи химической термодинамики еще больше расширили эти возможности. Существенную роль сыграла монография В. Оствальда (1853—1932) Научные основы аналитической химии в элементарном изложении , вышедшая в 1894 г. Большое значение для развития окислительно-восстановительных методов аналитической химии имели работы Л. В. Писаржевского (1874—1938) и Н. А. Шилова (1872—1930) по электронной теории окислитель-но-восстановительных процессов. [c.11]

В курсе физической химии для студентов химико-тех-нологинеских вузов и химико-технологических факультетов политехнических вузов и особенно в разделе курса химическая термодинамика большое значение имеет выполнение расчетных задач. [c.3]

В одном из недавно изданных учебников по общей химии [22] высказано такое утверждение Химическая термодинамика и кинетика непосредственно связаны с практикой (выход продукта реакции и скорость его образования). Теория же строения не обладает этой особенностью, хотя ее значение для развития химии велико, ибо она является предпосылкой учения о химическом процессе . Это в высшей степени справедливое утверждение в иной фор ме нами высказывалось и в предыдущих главах и в начале настоящей главы. С риском некоторой назойливости мы не можем здесь не высказать его еще раз, потому что ни учение о составе, ни структурная химия как два первых уровня развития-химических знаний не содержат теоретически обоснованных положений о направлении реакций, о шредельных выходах продуктов, а тем более о скоростях химических процессов. Такие положения формируются лишь на уровне третьей концептуальной системы, которая только и способна стать научной основой высокоорганизованного и экономически эффективного промышленного производства материалов с заданными свойствами на базе широко доступного-сырья. [c.144]

С развитием теоретических основ кристаллоэнергети-ки неизбежно должно усилиться значение РСА в термодинамике твердою тела, ибо для расчета одного из важнейших термодинамических параметров — потенциальной энергии кристалла при абсолютном нуле — требуется знание структуры кристалла. В настоящее время такие расчеты, в определенном приближении, проводятся главным образом для чисто ионных и чисто вандерваальсовых взаимодействий. Но с развитием квантовой химии становится реальной возможность относительно быстрой (и не слишком уж грубой) оценки зарядов на атомах сложных гетероатомных молекул. Тогда упаковочный (кристаллоструктурный) аспект строения кристаллов сложных соединений (элементорганических, комплексных и др.), находящийся вне поля зрения исследователя, окажется весьма актуальным. [c.135]

С развитием теоретических основ кристаллоэнергети-ки неизбежно должно усилиться значение РСА в термодинамике твердого тела, ибо для расчета одного из важнейших термодинамических параметров — потенциальной энергии кристалла при абсолютном нуле — требуется знание структуры кристалла. В настоящее время такие расчеты в определенном приближении проводятся главным образом для чисто ионных и чисто ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Но с развитием квантовой химии [c.179]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология