81

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Стерлитамакский филиал

В.С. БЫКОВСКИЙ

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

(КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ)

Часть первая

Учебное пособие

Стерлитамак 2002

УДК 541.1(075)

Физическая химия.(конспект лекций).Часть первая

/ В. С. Быковский; Уфим. гос. нефт. техн. университет, 2002. – ISBN

В пособие включены разделы - химическая термодинамика, химическое равновесие, растворы, строение вещества.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 250100 – «Химическая технология органических веществ» и может быть полезно студентам специальности 320700 – «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов» .

Рецензент: Садыков Н. Б., доцент кафедры ОХТ

Стерлитамакского филиала УГНТУ.,

канд.хим.наук

© Уфимский государственный нефтяной

технический университет, 2002

Введение

Физическая химия - наука о закономерностях химических процессов и химических явлений. Она объясняет эти явления на основе фундаментальных положений физики и стремится к количественному описанию химических процессов. Объектами ее являются любые системы, в которых могут протекать химические превращения. Физическая химия изучает происходящие в этих системах изменения, сопровождающиеся переходом химической формы движения в различные физические формы движения - тепловую, электрическую и др. Таким образом, физическая химия изучает химические процессы не сами по себе, а в неразрывной связи сопровождающими их физическими явлениями.

К главным задачам физической химии можно отнести изучение и объяснение основных закономерностей, определяющих направление химических процессов, скорость их протекания, условия получения максимального выхода необходимых продуктов. Центральной задачей является установление связи между строением вещества и его реакционной способностью.

Современная физическая химия служит теоретическим основанием химической технологии.

Физическая химия включает следующие основные разделы.

СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА - учение о строении атомов и молекул, природе химической связи, молекулярной спектроскопии.

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА - учение о взаимосвязи между теплотой химической реакции и других видов энергий, позволяет определять направление реакции, рассчитать условия равновесия.

РАСТВОРЫ - учение о природе растворов и их важнейших свойствах.

ЭЛЕКТРОХИМИЯ - учение о взаимосвязи между химической и электрической энергией, свойства растворов электролитов, электропроводность растворов, электродные процессы и электрохимическую коррозию.

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ - учение о скорости и механизме химических реакций.

ФОТОХИМИЯ - учение о влиянии световой энергии на химические процессы.

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ - учение о дисперсных системах

ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Физическая химия как наука возникла в середине 18 века. Основоположник М.В. Ломоносов (1711 - 1765).Им была составлена программа по физической

химии и в 1752-1754 гг. прочитан "Курс истинной физической химии". Он же дал первое определение предмета - "Физическая химия - наука, объясняющая на основании положений и опытов физических причину того, что происходит через химические операции в сложных телах".

В течение последующего столетия проводились исследования, на основе которых было сделано много важных открытий. Лавуазье и Лаплас во Франции(1779-1785) изучали теплоемкости веществ и тепловые эффекты реакций. В начале19 века Деви в Англии и Тенаром во Франции были открыты каталитические реакции.

Гальвани и Вольта в Италии создали в 1799 г. гальванический элемент.

В.В. Петров в России в 1802 г. открыл явление электрической дуги, а Т. Гротгус заложил основы электролиза. М. Фарадей в Англии сформулировал количественные законы электролиза

Д. Дальтон (Англия,1801-1803),Л. Гей-Люссак (Франция,1802),А. Авогадро

(Италия,1811) открыли законы газового состояния.

Труды Карно Майера, Джоуля, Гесса, Клаузиуса, Гиббса, Вант-Гоффа, Нернста в области термодинамики, Максвелла, Больцмана и Гиббса в области молекулярно-кинетической теории и статистической физики составили фундамент и физической химии.

К. Гульдберг и П. Вааге в Норвегии (1864-1867), Д. Гиббс в США(1873-1878) развили термодинамическое учение о химическом равновесии, а Ле Шателье во Франции (1884) открыл общий принцип смещения равновесия при изменении внешних условий. С. Аррениус в Швеции (1883-1887) развил теорию электролитической диссоциации.

Д.И. Менделеев открыл существование критической температуры ,вывел общее уравнение состояния газов и разработал химическую теорию растворов. Д.П. Коновалов, его ученик, является основоположником теории растворов.

Впервые после Ломоносова преподавание курса физической химии снова

ввел Н.Н. Бекетов, который с 1860 г. начал читать в Харьковском университете курс "Отношение физических и химических явлений между собой" и с 1865 г. - курс, названный им "Физическая химия".

Первый учебник по физической химии был создан в России в 1876 г.

Н.Н. Любавиным.

В 20 веке революция в физике, связанная с трудами Планка, Резерфорда, Бора, Эйнштейна, Шредингера в области квантовой механики атомов и молекул привела к рассмотрению химических процессов на атомно-молекулярном уровне, созданию теории химической связи трудами Льюиса, Лондона, Гейтлера, Полинга, Слэтера.

Из отечественных ученых, сделавших большой вклад в развитие физической химии, можно отметить Н.Н. Семенова (химическая кинетика),А.А. Баландина

(катализ),Я.К. Сыркина (строение вещества),А.Н. Фрумкина (электрохимия)

и многих других.

Как и другие науки, физическая химия и отдельные ее разделы возникали или начинали развиваться особенно успешно в те периоды, когда та или иная практическая потребность вызывала необходимость быстрого роста какой-либо отрасли промышленности, а для этого развития требовалась прочная теоретическая основа.