WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |

«Н.С.КУДРЯШЕВА ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Учебное пособие Красноярск 2007 1 УДК 541.128: [662.74+634.0.86] ББК 35.514 Я 73 К 891 Рецензенты: В.Е. Тарабанько – зав.лабораторией Института ...»

-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Н.С.КУДРЯШЕВА

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Учебное пособие

Красноярск 2007

1

УДК 541.128: [662.74+634.0.86]

ББК 35.514 Я 73

К 891

Рецензенты: В.Е. Тарабанько – зав.лабораторией Института химии и химической технологии СО РАН проф., д-р хим. наук;

В.А. Гавричков, - зав. кафедрой Сибирского государственного технологического университета, с.н.с., к.физ.-мат. наук.

Кудряшева Н.С.

Курс лекций по физической химии: Учебное пособие / Краснояр. гос. ун-т. Красноярск, 2007.

189 с.

Учебное пособие предназначено для студентов биологических специальностей, и биохимических физиков Красноярского государственного университета © Н.С.Кудряшева. ISBN 5-7638-0166-

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ПРЕДМЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Основные понятия и определения Идеальные газы. Уравнения состояния газов Внутренняя энергия, теплота, работа Первый закон термодинамики Закон Гесса. Следствия из закона Гесса Уравнение Кирхгофа. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры Второй закон термодинамики Абсолютное значение энтропии. Постулат Планка Фундаментальное уравнение Гиббса. Термодинамические потенциалы Изменение энергии Гиббса при химических реакциях Химический потенциал

ПОНЯТИЕ О ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЯХ

Правило фаз Гиббса Однокомпонентные системы Уравнение Клаузиуса-Клапейрона Энтропия испарения

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Закон действия масс. Константы равновесия Изотерма химической реакции (Уравнение Вант-Гоффа) Зависимость константы равновесия от температуры. Изобара и изохора химической реакции

ТЕРМОДИНАМИКА РАСТВОРОВ

Образование растворов. Растворимость Растворы неэлектролитов Растворы электролитов

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Электрические потенциалы на фазовых границах Гальванический элемент. ЭДС гальванического элемента Электродный потенциал. Уравнение Нернста Классификация электродов

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Скорость химической реакции Основной постулат химической кинетики Уравнения односторонних реакций 0-го, 1-го и 2-ого порядка Молекулярность элементарных реакций Методы определения порядка реакции Сложные реакции и их классификация Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнения ВантГоффа и Аррениуса Фотохимические реакции Катализ Ферментативные реакции. Уравнение Михаэлиса

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ

Основные понятия Получение дисперсных систем Молекулярно кинетические свойства дисперсных систем Оптические свойства коллоидных систем Молекулярные взаимодействия и особые свойства поверхности раздела фаз. Поверхностное натяжение Адсорбция. Уравнение Гиббса Адсорбция на границе твердое тело – газ Адсорбция из растворов. Поверхностно-активные вещества Мицеллообразование Двойной электрический слой и электрокинетические явления

ЛИТЕРАТУРА

ПРЕДМЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ

И РАЗВИТИЕ

Все известные химические реакции независимо от природы реагирующих веществ сопровождаются различными физическими явлениями - выделением или поглощением теплоты, света, изменением объема, возникновением электрического тока. В свою очередь, на химические реакции влияют и физические факторы - температура, давление, свет, радиация и т.д. Так, например, химические реакции в гальванических элементах являются причиной появления электрического тока, горение сопровождается выделением теплоты и света. Пример действия электрического тока - различные химические реакции при электролизе. Свет вызывает многие химические реакции, в том числе и сложные превращения, в результате которых из воды и диоксида углерода синтезируются углеводы (фотосинтез). Все это указывает на тесную взаимосвязь физических и химических явлений. Установление этой связи - основная задача физической химии.

Современная физическая химия разделяется на практически самостоятельные области - химическую термодинамику, химическую кинетику, электрохимию, фотохимию, учение о газах, растворах, химических и фазовых равновесиях, катализ. В качестве самостоятельных разделов физическая химия включает также квантовую, радиационную химии, фотохимию, кристаллохимию, учение о строении вещества, физико-химический анализ и др., а также является теоретической основой для исследований в областях неорганической химии, органической химии и аналитической химии, в разработке химической технологии.

Раздел физической химии - коллоидная химия - превратился в самостоятельную науку. Коллоидная химия изучает физико-химические свойства систем, в которых одно вещество в виде отдельных мелких частиц (от 10-4 до 10см) распределено в другом веществе. Частицы в таких системах имеют большую суммарную поверхность, что и определяет особые свойства коллоидных систем. Именно особые свойства поверхности раздела фаз и являются предметом изучения коллоидной химии. Коллоидную химию иногда называют «химией поверхностных явлений». В одном из ее разделов рассматривается физикохимия высокомолекулярных соединений. Природные полимеры - белки, целлюлоза, крахмал, и синтетические - полиэтилен, поливинилхлорид и др. имеют молекулы, которые по размерам приближаются к коллоидным частицам.



Возникновение физической химии относится к средине 18 века и связано с именем Ломоносова. Он впервые дал определение физической химии, как науки: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в сложных телах при химических операциях». В 1752-54 гг. Ломоносов читал лекции, содержание которых приведено в его работе «Введение в истинную физическую химию». Во всех своих работах по химии Ломоносов применял количественные методы исследования и указывал на необходимость знания физики и математики при изучении химии: «Химик без знания физики подобен человеку, который всего искать должен ощупом. И сии две науки так соединены между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут».

Впервые после Ломоносова преподавание курса физической химии ввел Бекетов, профессор Харьковского университета в 1860 г. Первый учебник по физической химии был издан также в России в 1876 г. профессором МГУ Н.Н.Любавиным.

В западной Европе в 1887 году (более чем через столетие после Ломоносова) немецкий ученый В.Оствальд начал читать курс физической химии в Лейпцигском университете. В этом же году начал издаваться журнал по физической химии, и эта наука получила официальное всемирное признание.

Годом возникновения коллоидной химии как науки считают 1861 г., когда английским ученым Гремом сформулированы основные представления о коллоидных системах и введен термин «коллоид». В России основоположником коллоидной.химии был ботаник и химик Киевского университета И.Г.Борщов (1833-1878). В 1905 г. Д.И.Менделеев писал, что вопросы коллоидной химии «должно считать передовыми и могущими иметь большое значение во всей физике и химии». Большие заслуги в развитии физической и коллоидной химии принадлежат русским ученым Д.И.Менделееву, Д.П.Коновалову, Н.С.Курнакову, Н.А.Курнакову, Н.Н.Семенову, П.А.Ребиндеру, Н.А.Шилову, Н.П. Пескову, А.Н.Фрумкину, В.А.Каргину.

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Основные понятия и определения Из курсов физики известно, что термодинамика - наука, которая изучает общие закономерности взаимного превращения энергии из одной формы в другую. Химическая термодинамика применяет эти законы к рассмотрению химических и физико-химических процессов (химические реакции, фазовые переходы, растворение, кристаллизация, адсорбция и т.д.). В частности, химическая термодинамика • -количественно определяет тепловые эффекты различных процессов (химических реакций, растворения, плавления и т.п.);

• -выясняет принципиальную возможность самопроизвольного течения химических реакций, • -определяет условия, при которых химические реакции могут находиться в состоянии равновесия.

При изложении основных положений термодинамики пользуются определенными понятиями.

Всякий материальный объект, состоящий из большого числа частиц (молекул, атомов, ионов), условно отделяемый от окружающей среды, является термодинамической системой. Это может быть кристалл минерала, раствор любого вещества в какой-либо емкости, газ в баллоне, отдельная клетка организма или организм в целом. При взаимодействии системы с окружающей средой она может получать или отдавать энергию в виде тепла или работы. Так, горячий кусок металла, охлаждаясь, отдает энергию окружающему воздуху.

Газ, заключенный в цилиндр, закрытый поршнем, при расширении совершает работу. Кроме того, система может обмениваться со средой веществом в результате, например, диффузии вещества из системы в окружающую среду и наоборот. В соответствии с различными видами взаимодействия с окружающей средой все системы можно классифицировать следующим образом.

Классификация термодинамических систем:

1). Если система не обменивается со средой ни энергией, ни веществом, то эта система называется изолированной. В качестве примера можно привести жидкость в термосе. Эту систему можно считать изолированной на небольших промежутках времени, когда незначительным, но все же имеющим место теплообменом можно пренебречь.

2). Система называется закрытой (замкнутой), если между ней и окружающей средой возможен обмен энергией в виде теплоты и/или работы, но не возможен обмен веществом. Пример - закрытый сосуд с веществом. Искусственные замкнутые экосистемы – еще один интересный пример. В этих рукотворных системах имитируются условия существования организмов в космических кораблях, используется только внешняя энергия, а все необходимые для организмов (включая человека) вещества производятся внутри системы, при этом осуществляется и утилизация отходов в результате замкнутых циклов. Работы с замкнутыми экосистемами в настоящее время активно ведутся в Кэнеди Спейс Центре (США). В 70-х годах прошлого столетия ведущими специалистами в этом направлении считались ученые Института биофизики СО РАН (г.

Красноярск).

3). Открытой является система, которая обменивается с окружающей средой и веществом и энергией. Примеры - живые организмы по отношению к окружающей среде, клетка по отношению ко всему организму в целом.

Состояние термодинамической системы определяется физическими. характеристиками - массой, объемом, давлением, температурой, составом, теплоемкостью и др., которые называются термодинамическими параметрами. Различают 2 вида параметров - интенсивные и экстенсивные. Экстенсивные параметры пропорциональны количеству вещества системы (объем, масса). Интенсивные параметры не зависят непосредственно от количества вещества (температура, давление, химический потенциал, вязкость, концентрация и т.п.).

Для такой простейшей системы, как газ, параметрами состояния будут объем, температура, давление. Если параметры состояния во времени не меняются, то такое состояние считается равновесным. В равновесной термодинамической системе параметры состояния связаны между собой определенными математическими уравнениями – уравнениями состояния.

При изменении параметров системы изменяется также ее состояние, т.е. в системе осуществляется термодинамический процесс. Процесс, протекающий при постоянной температуре, называется изотермическим, при постоянном давлении – изобарным, при постоянном объеме – изохорным.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |

Похожие работы:

«Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова Физический факультет В. Т. Волков, А. Г. Ягола Интегральные уравнения Вариационное исчисление Методы решения задач Учебное пособие для студентов 2 курса физического факультета Москва 2006 ЛИТЕРАТУРА Основная 1. Ягола А.Г. Интегральные уравнения. Вариационное исчисление. (общий курс). Курс лекций опубликован в Интернет: http://afrodita.phys.msu.ru/download/inteq/yagola/. 2. Васильева А.Б., Тихонов Н. А. Интегральные уравнения. М.:...»

«Список новых поступлений (сентябрь 2012 г.) 1. 290 Ильченко, А. Н. Декомпозиция задач математического программирования большой размерности : решение проблемы проклятия размерности : публичная лекция / А. Н. Ильченко ; М-во образования и науки РФ, Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново : ИГХТУ, 2012. - 38 с. - Библиогр. : с. 20. Кол-во экземпляров: всего - 70 2. 353 Динамическое программирование : метод. указания / М-во образования РФ, Иван. гос. хим.-технол. ун-т ; сост. : О. Л. Ксенофонтова,...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный университет им. А.М. Горького ИОНЦ Нанотехнологии и перспективные материалы Физический факультет Исследование наноматериалов методами сканирующей электронной микроскопии Методические указания Подпись руководителя ИОНЦ Дата Екатеринбург 2008 Методические указания специальной дисциплины Исследование наноматериалов методами сканирующей электронной...»

«Н.И. Фомичев АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 114 Министерство образования Российской Федерации Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Н.И. Фомичев АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Ярославль 2001 1 ББК 72.4(2)я73 Ф76 УДК 536 Рецензенты: кафедра физики Ярославского государственного технического университета; М.Н. Преображенский, канд. физ.-мат. наук Фомичев Н.И. Автоматизированные системы научных исследований: Учеб. пособие Ф / Н.И. Фомичев;...»

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ ПАРФЕНОВ В.В. КВАНТОВО-РАЗМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ В ЭЛЕКТРОНИКЕ: ОПТОЭЛЕКТРОНИКА методическое пособие к практикуму по физике полупроводников Казань 2007 Печатается по решению Научно-методического совета физического факультета Рецензент: Петухов В.Ю. д.ф-м.н., зав.лаб. РХР КФТИ КазНЦ РАН Парфенов В.В. Квантово-размерные структуры в электронике: оптоэлектроника (элементы теории, руководство и задания к лабораторным работам). Методическое пособие...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Муромский институт (филиал) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Владимирский государственный университет Программирование на языке ассемблера Методические указания к лабораторному практикуму Часть 2 Составители: Бейлекчи Д.В. Калинкина Н.Е. Муром 2007 УДК 681.3. ББК 32.973 – 018. П Рецензент: кандидат физико-математических наук, доцент кафедры электроники и...»

«Министерство образования Российской Федерации РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Гершанов В.Ю. Гармашов С.И. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Методы и алгоритмы структурно-физического моделирования элементов интегральных схем в диффузионно-дрейфовом приближении. Часть II для студентов дневного отделения физического факультета к спецкурсам Компьютерное моделирование задач радиофизической электроники, Избранные вопросы математического моделирования и...»

«Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины Государственное высшее учебное заведение Национальный горный университет Методические указания к лабораторной работе № 6.1 ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНЫ ПОЛУПРОВОДНИКА г. Днепропетровск 2011 1 Методические указания к лабораторной работе № 6.1 Изучение зависимости сопротивления полупроводников от температуры и определение ширины запрещенной зоны полупроводника по...»

«Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет Кафедра теоретической и экспериментальной физики УТВЕРЖДАЮ Декан ЕНМФ Ю.И. Тюрин 2007 г. ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ КАТУШКИ Методические указания к выполнению лабораторной работы Э-18а по разделу Электричество и магнетизм курса Общей физики для студентов всех специальностей Томск 2007 УДК 53.01 ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ С ПОМОЩЬЮ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ КАТУШКИ Методические указания к выполнению...»

«Учреждение образования БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ И. М. Борковская, О. Н. Пыжкова УРАВНЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ Рекомендовано Учебно-методическим объединением высших учебных заведений Республики Беларусь по химико-технологическому образованию в качестве учебно-методического пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 1-53 01 01 Автоматизация технологических процессов и производств Минск 2010 3 ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящее...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.