2.Теоретический подход

2.1. Введение.

Физическая химия рас­сматривает вопросы, находящиеся на стыке физики и хи­мии.

Химические (связанные с изменением состава) процес­сы сопровождаются и инициируются физическими.

Химические реакции могут быть источником тепла, света, электрической энергии, а также приводить к взры­ву. Течение и конечный результат химических реакций су­щественно зависят от подвода тепловой, световой или электрической энергии и от физического состояния реа­гентов.

Механизм химических процессов может быть понят лишь на основе физических теорий, описывающих движе­ние реагирующих молекул и осуществляющих акт химиче­ской реакции электронов. Физические свойства тел суще­ственно зависят от их химического состава.

Физическая химия охватывает все вопросы тео­рии химических превращений и рассматривает влияние физических параметров на химические процессы и хими­ческого состава на физические свойства.

Существует множество типичных проблем физической химии, среди которых можно выделить основные: пробле­му химического равновесия, основой которой является расчет максимально возможного выхода химической реак­ции как функции параметров (температуры, давления и др.); проблему скорости химической реакции, состоя­щую в необходимости интенсификации процесса, опреде­ляемой скоростью химических превращений; проблему связи свойств тела с его структурой и химическим соста­вом, заключающуюся в определении и достижении опре­деленных прочностных свойств; проблему химической связи, состоящую в определении реакционной способности, структуры, формы, электрической и энергетической харак­теристик молекул.

2.2.Основы химической термодинамики.

Термодинамика - наука, изучающая взаимные переходы теплоты и

работы в равновесных системах и при переходе к равновесию. Химическая термодинамика - раздел физической химии, в котором термодинамические методы применяются для анализа химических и физико-химических явлений: химических реакций, фазовых переходов и процессов в растворах.

Объект изучения термодинамики - термодинамическая система - материальный объект, выделенный из внешней среды с помощью реально существующей или воображаемой граничной поверхности и способный обмениваться с другими телами энергией и (или) веществом. Любая термодинамическая система является моделью реального объекта, поэтому ее соответствие реальности зависит от тех приближений, которые выбраны в рамках используемой модели. Системы бывают:

• открытые, в которых существует обмен энергией и веществом с окружающей средой;

• закрытые, в которых существует обмен энергией с окружением, но нет обмена веществом;

• изолированные, в которых нет обмена с окружением ни энергией, ни веществом.

Набор интенсивных термодинамических свойств определяет состояние системы. Различают следующие состояния термодинамических систем:

• равновесное, когда все характеристики системы постоянны и в ней нет потоков вещества или энергии. При этом выделяют:

- устойчивое (стабильное) состояние, при котором всякое бесконечно малое воздействие вызывает только бесконечно малое изменение состояния, а при устранении этого воздействия система возвращается в исходное состояние;

- метастабильное состояние, которое отличается от устойчивого тем, что некоторые конечные воздействия вызывают конечные изменения состояния, которые не исчезают при устранении этих воздействий;

• неравновесное (неустойчивое, лабильное) состояние, при котором всякое бесконечно малое воздействие вызывает конечное изменение состояния системы;

• стационарное, когда независимые переменные постоянны во времени, но в системе имеются потоки.