1. Физикохимия: цел, цели, методи на изследване. Основни понятия на физикохимията.
Phys. химия - науката за законите на химичните процеси и химията. явления.
Предмет на физикохимията обяснение на химията. явления, базирани на по-общи закони на физиката. Физическата химия разглежда две основни групи въпроси:
1. Изучаване на структурата и свойствата на материята и нейните съставни частици;
2. Изследване на процесите на взаимодействие на веществата.
Физическата химия има за цел да изучава връзките между химичните и физичните явления. Познаването на такива връзки е необходимо, за да се изучават задълбочено химичните реакции, които се случват в природата и се използват в технологиите. процеси, контролират дълбочината и посоката на реакцията. Основната цел на дисциплината Физикохимия е изучаването на общите връзки и закони на химията. процеси, базирани на фундаменталните принципи на физиката. Физическата химия използва физич. теории и методи за химични явления.
Обяснява ЗАЩО и КАК стават трансформациите на веществата: химия. реакции и фазови преходи. ЗАЩО – химична термодинамика. КАК - химична кинетика.
Основни понятия на физикохимията
Основният обект на химията. термодинамиката е термодинамична система. Термодинамика система – всяко тяло или набор от тела, способни да обменят енергия и материя със себе си и с други тела. Системите се делят на отворени, затворени и изолирани. Отворете и аз - Термодинамичната система обменя както вещества, така и енергия с външната среда. Затворено и аз - система, в която няма обмен на материя с околната среда, но може да обменя енергия с нея. Изолиран и аз -обемът на системата остава постоянен и е лишен от възможността да обменя енергия и материя с околната среда.
Системата може да бъде хомогенен (хомогенен) или хетерогенен (хетерогенен) ). Фаза - това е част от система, която при липса на външно поле от сили има един и същ състав във всичките си точки и същата термодинамика. Св. и е отделена от останалите части на системата с интерфейс. Фазата винаги е равномерна, т.е. хомогенна, следователно еднофазна система се нарича хомогенна. Система, състояща се от няколко фази, се нарича хетерогенна.
Свойствата на системата са разделени на две групи: екстензивен и интензивен.
Термодинамиката използва понятията за равновесие и обратими процеси. Равновесие е процес, преминаващ през непрекъсната поредица от равновесни състояния. Обратим термодинамичен процес е процес, който може да се извърши в обратна посока, без да оставя никакви промени в системата или средата.
2. Първи закон на термодинамиката. Вътрешна енергия, топлина, работа.
Първи закон на термодинамикатапряко свързани със закона за запазване на енергията. Въз основа на този закон следва, че във всяка изолирана система захранването с енергия остава постоянно. От закона за запазване на енергията следва друга формулировка на първия закон на термодинамиката - невъзможността да се създаде вечен двигател (perpetuum mobile) от първи вид, който да произвежда работа, без да изразходва енергия за това. Особено важна формулировка за химическата термодинамика
Първият принцип е да го изразим чрез понятието вътрешна енергия: вътрешната енергия е функция на състоянието, т.е. нейното изменение не зависи от пътя на процеса, а зависи само от началното и крайното състояние на системата. Промяна във вътрешната енергия на системата Uможе да възникне поради топлообмен Qи работа Ус околната среда. Тогава от закона за запазване на енергията следва, че топлината Q, получена от системата отвън, се изразходва за увеличаване на вътрешната енергия ΔU и работата W, извършена от системата, т.е. Q =Δ U+W. дадени приподравняването е
математически израз на първия закон на термодинамиката.
азначалото на термодинамикатанеговата формулировка:
във всяка изолирана система захранването с енергия остава постоянно;
различните форми на енергия се трансформират една в друга в строго еквивалентни количества;
вечен двигател (перпетуум Подвижен) от първи вид е невъзможно;
вътрешната енергия е функция на състоянието, т.е. нейното изменение не зависи от пътя на процеса, а зависи само от началното и крайното състояние на системата.
аналитичен израз: Q = д U + У ; за безкрайно малка промяна в количествата д Q = dU + д У .
Първият закон на термодинамиката установява връзката. m / y топлина Q, работа A и промяна във вътрешния. енергия на системата ΔU. Промяна вътрешна енергията на системата е равна на количеството топлина, предадена на системата, минус количеството работа, извършена от системата срещу външни сили.
Уравнение (I.1) е математическо представяне на 1-ви закон на термодинамиката, уравнение (I.2) е за безкрайно малка промяна в състоянието. системи.
Вътр. енергията е функция на състоянието; това означава, че промяната е вътрешна. енергия ΔU не зависи от пътя на преминаване на системата от състояние 1 към състояние 2 и е равна на разликата във вътрешните стойности. енергии U2 и U1 в тези състояния: (I.3)
Вътр. Енергията на системата е сумата от потенциалната енергия на взаимодействието. всички частици на тялото една спрямо друга и кинетичната енергия на тяхното движение (без да се вземат предвид кинетичната и потенциалната енергия на системата като цяло). Вътр. енергията на системата зависи от природата на веществото, неговата маса и параметрите на състоянието на системата. Тя е на възраст. с увеличаване на масата на системата, тъй като тя е екстензивно свойство на системата. Вътр. енергията се обозначава с буквата U и се изразява в джаули (J). Като цяло за система с количество от 1 мол. Вътр. енергия, като всеки термодинамичен. Сакралността на системата е функция на държавата. Само вътрешни промени се появяват директно в експеримента. енергия. Ето защо при изчисленията винаги оперират с изменението му U2 –U1 = U.
Всички вътрешни промени енергиите се делят на две групи. 1-ва група включва само 1-ва форма на преход на движение чрез хаотични сблъсъци на молекули на две контактуващи тела, т.е. чрез топлопроводимост (и в същото време чрез излъчване). Мярката за предаденото по този начин движение е топлината. Концепция топлинасе свързва с поведението на огромен брой частици - атоми, молекули, йони. Те са в постоянно хаотично (топлинно) движение. Топлината е форма на пренос на енергия. Вторият начин за обмен на енергия е работа.Този обмен на енергия се причинява от действие, извършено от системата или действие, извършено върху нея. Обикновено работата се обозначава със символа У. Работата, подобно на топлината, не е функция на състоянието на системата, следователно количеството, съответстващо на безкрайно малка работа, се обозначава със символа за частична производна - У.
ФИЗИКОХИМИЯ - клон на химията, посветен на изучаването на връзката между химичните и физичните явления в природата. Разпоредби и методи на F. x. са важни за медицината и биомедицинските науки, методите на физиката. се използват за изследване на жизнените процеси както в нормата, така и в патологията.
Основните предмети на обучение на Ph. x. са структурата на атомите (виж Том А) и молекулите (виж Молекула), природата на химикалите. връзки, химия равновесие (виж Химично равновесие) и кинетика (виж Химична кинетика, Кинетика на биологични процеси), катализа (виж), теория на газовете (виж), течности и разтвори (виж), структура и химия. свойства на кристали (виж) и полимери (виж Високомолекулни съединения), термодинамика (виж) и топлинни ефекти на химията. реакции (виж Термохимия), повърхностни явления (виж Детергенти, Повърхностно напрежение, Овлажняване), свойства на електролитни разтвори (виж), електродни процеси (виж Електроди) и електродвижещи сили, корозия на метали, фотохим. и радиационни процеси (вижте Фотохимични реакции, Електромагнитно излъчване). Повечето теории на F. x. се основава на законите на статиката, квантовата (вълновата) механика и термодинамиката. При изучаване на проблемите, поставени във F. x. Широко се използват различни комбинации от експериментални методи на физиката и химията, т.нар. Phys.-Chem. методи за анализ, чиито основи са разработени през 1900-1915г.
Към най-разпространените физични и химични методи от втората половина на 20 век. включват електронен парамагнитен резонанс (виж), ядрено-магнитен резонанс (виж), масова спектрометрия (виж), използването на ефекта на Мьосбауер (ядрен гама-резонанс), радиоспектроскопия (виж Спектроскопия), спектрофотометрия (виж) и флуориметрия (виж), Рентгенов дифракционен анализ (виж), електронна микроскопия (виж), центрофугиране (виж), газова и течна хроматография (виж), електрофореза (виж), изоелектрично фокусиране (виж), полярография (виж), потенциометрия (виж Потенциометрично титруване) , кондуктометрия (виж), осмометрия (виж Осмотично налягане), ебулиометрия (виж) и др.
Терминът "физическа химия" се появява за първи път в трудовете на нем. алхимик Кунрат (H. Kuhnrath, 1599), но дълго време значението, вложено в този термин, не отговаряше на истинското му значение. Проблемите на физическата химия, близки до съвременното им разбиране, са формулирани за първи път от М. В. Ломоносов в курса „Въведение в истинската физическа химия“, който той чете през 1752 г. на студенти от Санкт Петербургската академия на науките: физическа химия, според М. В. Ломоносов, има наука, която обяснява, въз основа на принципите и експериментите на физиката, какво се случва в смесените тела по време на химични реакции. реакции. Системно обучение по физика. започва през 1860 г. в Харковския университет от Н. Н. Бекетов, който е първият, който организира физикохимичен отдел в отдела по естествени науки на този университет. Следвайки Харковския университет, преподаването на физика. е въведен в Казанските (1874), Юриевски (1880) и Московските (1886) ботуши с висока кожа. От 1869 г. започва да се публикува списанието на Руското физико-химическо общество. В чужбина катедрата по физикохимия е създадена за първи път в Лайпциг през 1887 г.
Образуване на F. x. като самостоятелна научна дисциплина се свързва с атомно-молекулярната наука, т.е. предимно с откритието през 1748-1756 г. М. В. Ломоносов и през 1770-1774 г. Законът на А. Лавоазие за запазване на масата на веществата в химията. реакции. Трудовете на Рихтер (J. B. Richter, 1791 - 1802), който открива закона за дяловете (еквивалентите), Пруст (J. L. Proust, 1808), който открива закона за постоянството на състава, и други допринасят за създаването през 1802-1810 г. . Атомната теория на Дж. Далтън и откриването на закона за множествените съотношения, който установява законите на химическото образуване. връзки. През 1811 г. А. Авогадро въвежда понятието "молекула", свързвайки атомната теория за структурата на материята със законите на идеалните газове. Логичното заключение на формирането на атомистичните възгледи за природата на материята е откриването от Д. И. Менделеев през 1869 г. на периодичния закон на химията. елементи (виж Периодичната система на химичните елементи).
Съвременното разбиране за структурата на атома се развива в началото
20-ти век Най-важните етапи по този път са експерименталното откриване на електрона и установяването на неговия заряд, създаването на квантовата теория (виж) от Планк (M. Plank) през 1900 г., работата на Бор (N. Bohr, 1913) , който приема съществуването на електронна обвивка в атома и който създава неговия планетарен модел, както и други изследвания, които служат като потвърждение на квантовата теория за структурата на атома. Последният етап от формирането на съвременните идеи за структурата на атома беше развитието на квантовата (вълнова) механика, с помощта на методите на рязане впоследствие беше възможно да се обясни природата и посоката на химията. връзки, теоретично изчисляват физ.-хим. константи на най-простите молекули, развиват теорията за междумолекулните сили и др.
Първоначалното развитие на хим. термодинамиката, която изучава законите на взаимните трансформации на различни форми на енергия в равновесни системи, е свързана с изследванията на S. Carnot през 1824 г. По-нататъшната работа на R. Mayer, J. Joule и G. Helmholtz доведе до откриването на закон за запазване на енергията – т.нар. първият закон или първият закон на термодинамиката. Въвеждането от R. Clausius през 1865 г. на понятието "ентропия" като мярка за свободна енергия доведе до разработването на втория закон на термодинамиката. Третият основен закон на термодинамиката е получен от термичната теорема на Нернст за асимптотичната конвергенция на свободната енергия и топлинното съдържание на система; през 1907 г. А. Айнщайн съставя уравнението за топлинния капацитет на прости хармонични осцилатори, а в
1911 Планк заключава: ентропията на чистите вещества при абсолютната нула е нула.
Началото на независимото съществуване на термохимията - науката за топлинните ефекти на химията. реакции, е основана от трудовете на G.I. Hess, който установи през 1840 г. закона за постоянство на количествата топлина. От голямо значение за развитието на термохимията са произведенията на R. E. M. Berthelot, който разработи калориметрични методи за анализ (виж Калориметрия) и откри принципа на максималната работа. През 1859 г. Х. Кирхоф формулира закон, свързващ топлинния ефект на реакцията с топлинния капацитет на реагиращите вещества и продуктите на реакцията. През 1909 г.-
1912 г Нернст (W. H. Nernst), Айнщайн и Дебай (P. Debye) развиват теорията за квантовия топлинен капацитет.
Развитието на електрохимията, която се занимава с изучаването на връзката между химичните и електрическите явления и изучаването на ефекта на електрическия ток върху различни вещества в разтвори, е свързано със създаването на Волта (A. Volta) през 1792-1794 г. галванична клетка. През 1800 г. се появяват първите работи върху разлагането на водата от В. Николсън и Карлайл, а през 1803-1807 г. работи на I. Berzelius и W. Hisinger върху електролизата (виж) разтвори на соли. През 1833-1834г. Фарадей (M. Faraday) формулира основните закони на електролизата, които свързват добива на електрохимикали. реакции с количеството електричество и хим. еквиваленти на вещества. През 1853-1859г. Хиторф (J. W. Hittorf) установи връзката между електрохим. действие и подвижност на йони, а през 1879 г. F. W. Kohlrausch открива закона за независимо движение на йони (виж) и установява връзка между еквивалентната електрическа проводимост и подвижността на катиони и аниони. През 1875-1878г Гибс (J. VV. Gibbs) и през 1882 г. G. Helmholtz разработиха математически модел, свързващ електродвижещата сила на галваничен елемент с вътрешната енергия на химикал. реакции. През 1879 г. Г. Хелмхолц създава учението за двойния електрически слой. През 1930-1932г Волмер (M. Vol-mer) и A. N. Frumkin предложиха количествена теория на електродните процеси.
Изследването на разтворите започва с работата на J. H. Hassenfratz (1798) и J. Gay-Lussac (1819) върху разтворимостта на соли. През 1881 -1884г. Д. П. Коновалов постави научните основи на теорията и практиката на дестилацията на разтвори, а през 1882 г. Ф. М. Раул откри закона за понижаване на точката на замръзване на разтворите (виж Криометрия). Първите количествени измервания на осмотичното налягане (виж) са направени през 1877 г. от W. F. Ph. Pfeffer, а през 1887 г. J. Van't Hoff създава термодинамичната теория на разредените разтвори и извежда уравнение, свързващо осмотичното налягане с концентрацията p -ra, неговата обем и абсолютна температура. S. Arrhenius през 1887 г. формулира теорията за електролитна дисоциация и йонизация на соли в разтвори (виж Електролити), а Nernst през 1888 г. - осмотичната теория. Оствалд (W. Ostwald) открива модели, свързващи степента на дисоциация на електролита с неговата концентрация. През 1911 г. Donnan (F. G. Don-pap) създава теорията за разпределението на електролитите от двете страни на полупропускливата мембрана (виж Мембранно равновесие), която намира широко приложение в биофизичната химия (виж) и колоидната химия (виж). През 1923 г. Дебай и Е. Хъкел разработват статистическа теория за силните електролити.
Развитие на учението за химичната кинетика. реакциите, равновесието и катализата започват с работата на L. Wilhelmy, който създава първата количествена теория на химията през 1850 г. реакции и Уилямсън (A. W. Williamson), който представи равновесието като състояние на равенство на скоростта на правата и обратната реакция. Концепцията за "катализа" е въведена във физическата химия от И. Берцелиус през
1835 Основни принципи на доктрината
относно хим. равновесие са формулирани в трудовете на Бертоле (C. L. Beg-thollet). Началото на динамичната теория на равновесието е положено от трудовете на Уилямсън и Клаузиус, принципът на подвижното равновесие е разработен от Дж. Ант-Гоф, Гибс и Х. Льо Шателие. Berthelot и L. Pean-Saint-Gilles установиха връзка между скоростта на реакцията и състоянието на равновесие. Основен закон на химията. кинетика за пропорционалността на скоростта на реакцията на продукта на активните маси (т.е. концентрации) на реагиращите вещества - законът за масовото действие - е формулиран през 1864-1867 г. Гулдберг (S. M. Guldberg) и Ваа-ге (P. Waage). През 1893-1897г А. Н. Бах и К. Енглер създават пероксидната теория за бавно окисление (виж Пероксиди) през 1899-1904 г. Abegg и H. Bodlander развиват идеята за валентността като способността на атома да приема или отдава електрони през 1913-1914 г. LV Pisarzhevsky и SV Dain разработиха електронната теория на редокс реакциите (виж). През 1903-1905г Н. А. Шилов предлага теорията на спрегнатите реакции, а през 1913 г. Боденщайн (M. Bodenstein) открива верижни реакции (виж), чиито теоретични основи са разработени през 1926 -1932 г. Н. Н. Семенов и С. Н. Хиншейуд.
Явлението радиоактивен разпад на атомите (радиоактивност) е открито през 1896 г. от А. Бекерел. Оттогава се отделя много внимание на изучаването на радиоактивността (вижте) и в тази област е постигнат значителен напредък, като се започне с изкуственото разделяне на атомите и се стигне до развитието на контролирания термоядрен синтез. Сред проблемите на F. x. необходимо е да се подчертае изследването на влиянието върху молекулите на гама лъчение (виж), потока от високоенергийни частици (виж Алфа лъчение, Ясово лъчение, Неутронно лъчение, Ротоново лъчение), лазерно лъчение (виж Лазер), както и като изследване на реакции в електрически разряди и нискотемпературна плазма (плазмена химия). Успешно се развива физ.-хим. механика, която изучава влиянието на повърхностните явления върху свойствата на твърдите тела.
Един от разделите на фотохимията е фотохимията (виж), която изучава реакциите, които се случват, когато веществото абсорбира светлинна енергия от външен източник на радиация.
Във F. x. Няма такъв раздел, който да не е важен за медико-биол. дисциплини и в крайна сметка за практическа медицина (виж Биофизична химия). Phys.-Chem. Методите позволяват да се изследват живи клетки и тъкани in vivo, без да се подлагат на унищожаване. Физиката и химията са не по-малко важни за медицината. теории и идеи. По този начин учението за осмотичните свойства на разтворите се оказа изключително важно за разбирането на водния метаболизъм (виж Водно-солевия метаболизъм) при хора при нормални условия и при патология. Създаването на теорията за електролитната дисоциация значително повлия на идеята за биоелектричните явления (виж) и постави основите на йонната теория за възбуждане (виж) и инхибиране (виж). Теорията за киселините и основите (q.v.) направи възможно да се обясни постоянството на вътрешната среда на тялото и послужи като основа за изследване на киселинно-алкалния баланс (q.v.). За да се разбере енергията на жизнените процеси (например функционирането на АТФ), широко се използват изследвания, проведени с помощта на химични методи. термодинамика. Развитие на физико-хим идеи за повърхностни процеси (повърхностно напрежение, намокряне и т.н.) са от съществено значение за разбирането на реакциите на клетъчния имунитет (виж), разпространението на клетки върху неклетъчни повърхности, адхезията и т.н. Теория и методи на химията. кинетиката е основа за изучаване на кинетиката на биологичните, предимно ензимни процеси. Основна роля в разбирането на същността на биол. процеси се играят чрез изследване на биолуминесценция, хемилуминесценция (виж Биохемилуминесценция), използване на луминесцентни антитела (виж Имунофлуоресценция), флуорохроми (виж) и др. за изследване на свойствата на тъканната и субклетъчна локализация на протеини, нуклеинови киселини и др. Физико-хим. Методите за определяне на интензивността на основния метаболизъм (виж) са изключително важни при диагностицирането на много заболявания, включително ендокринни.
Трябва да се отбележи, че изследването на физико-хим. свойства на биол. системи и процеси, протичащи в живия организъм, дава възможност да се погледне по-дълбоко в същността и да се идентифицират спецификите на живата материя и тези явления.
Основните изследователски центрове в областта на физическата химия в СССР са изследователските институти на Академията на науките на СССР, нейните клонове и отдели, Академията на науките на съюзните републики: Физико-химичният институт на името на. Л. Я. Карпова, Институт по физикохимия, Институт по химическа физика, Институт по нови химически проблеми, Институт по органична и физическа химия на името на. А. Е. Арбузова, Институт по катализа, Институт по химическа кинетика и горене, Институт по физикохимия на Академията на науките на Украинската ССР и др., както и съответните отдели във високи кожени ботуши.
Основните публикации, които систематично публикуват статии по физическа химия, са: Journal of Physical Chemistry, Kinetics and Catalysis, Journal of Structural Chemistry, Radiochemistry и Electrochemistry. В чужбина, статии по ф. х. публикувани в „Zeitschrift fiir physi-kalische Chemie“, „Journal of Physical Chemistry“, „Journal de chimie physique et de physico-chimie bio-logique“.
Библиография: Babko A.K. et al.
Физико-химични методи за анализ, М., 1968; Киреев В. А. Курс по физическа химия, М., 1975; Мелвин-Хюз
Е. А. Физическа химия, прев. от английски, т. 1 - 2, М., 1962; Николаев Л. А. Физическа химия, М., 1972; развитие
физическа химия в СССР, изд. Я. И. Герасимова, М., 1967; Соло
Виев Ю. И. Очерци по история на физическата химия, М., 1964; Физически
химия, Съвременни проблеми, изд. Я. М. Колотиркина, М., 1980.
Периодични издания - Journal of Structural Chemistry, М., от 1960 г.; Journal of Physical Chemistry, М., от 1930 г.; Кинетика и катализа, М., от 1960 г.; Радиохимия, M.-L., от 1959 г.; Електрохимия, М., от 1965 г.; Journal de chimie physique et de physico-chimie biologique, P., от 1903 г.; Journal of Physical Chemistry, Балтимор, от 1896 г.; Zeitschrift fiir physikalische Chemie, Lpz., от 1887 г.
Физическата химия започва в средата на 18 век. Терминът „физическа химия“ в съвременното разбиране на методологията на науката и въпросите на теорията на познанието принадлежи на М. В. Ломоносов, който за първи път прочете „Курсът на истинската физическа химия“ на студенти от Санкт Петербургския университет . В преамбюла на тези лекции той дава следното определение: „Физическата химия е наука, която на базата на физични принципи и експерименти трябва да обясни причината за това, което се случва чрез химични операции в сложни тела.“ Ученият в трудовете на своята корпускулярно-кинетична теория на топлината се занимава с въпроси, които напълно съответстват на горните задачи и методи. Именно това е естеството на експерименталните действия, които служат за потвърждаване на отделни хипотези и положения на тази концепция. М. В. Ломоносов следва тези принципи в много области на своите изследвания: в развитието и практическото прилагане на „науката за стъклото“, която той основава, в различни експерименти, посветени на потвърждаване на закона за запазване на материята и силата (движението); - в работи и експерименти, свързани с изследването на разтвори - той разработи обширна програма за изследване на този физичен и химичен феномен, който е в процес на развитие до наши дни.
Това е последвано от прекъсване от повече от век и Д. И. Менделеев е един от първите в Русия, който започва физични и химически изследвания в края на 1850-те години.
Следващият курс по физическа химия е преподаван от Н. Н. Бекетов в Харковския университет през 1865 г.
Първата катедра по физическа химия в Русия е открита през 1914 г. във Физико-математическия факултет на Санкт Петербургския университет, а през есента ученикът на Д. П. Коновалов М. С. Вревски започва да преподава задължителен курс и практически занятия по физическа химия.
Първото научно списание, предназначено да публикува статии по физична химия, е основано през 1887 г. от W. Ostwald и J. van't Hoff.
Предмет на изучаване на физикохимията
Физическата химия е основната теоретична основа на съвременната химия, използваща теоретичните методи на такива важни клонове на физиката като квантовата механика, статистическата физика и термодинамиката, нелинейната динамика, теорията на полето и др. Тя включва учението за структурата на материята, включително: структура на молекулите, химична термодинамика, химична кинетика и катализа. Като отделни раздели във физикохимията се разграничават и електрохимия, фотохимия, физикохимия на повърхностните явления (включително адсорбция), радиационна химия, изучаване на металната корозия, физикохимия на високомолекулни съединения (виж Физика на полимерите) и др. са много тясно свързани с физическата химия и понякога се разглеждат като нейни независими раздели колоидна химия, физико-химичен анализ и квантова химия. Повечето клонове на физикохимията имат доста ясни граници по отношение на обекти и методи на изследване, методологични характеристики и използвана апаратура.
Разлика между физическата химия и химическата физика
Молекулярността на елементарната реакция е броят на частиците, които според експериментално установения механизъм на реакция участват в елементарния акт на химично взаимодействие. Мономолекулни реакции- реакции, при които се извършва химична трансформация на една молекула (изомеризация, дисоциация и др.): H 2 S → H 2 + S Бимолекулярни реакции- реакции, чийто елементарен акт възниква при сблъсък на две частици (еднакви или различни): CH 3 Br + KOH → CH 3 OH + KBr Тримолекулни реакции- реакции, чийто елементарен акт възниква при сблъсък на три частици: О 2 + NO + NO → 2NO 2 Реакциите с молекулярност над три са неизвестни. За елементарни реакции, проведени при подобни концентрации на изходни вещества, стойностите на молекулността и реда на реакцията са еднакви. Няма ясно дефинирана връзка между понятията молекулярност и ред на реакцията, тъй като редът на реакцията характеризира кинетичното уравнение на реакцията, а молекулярността характеризира механизма на реакцията. Основните направления на химическата термодинамика са:
Химическата термодинамика е тясно свързана с такива клонове на химията като
Физико-химичен анализТеорията на физико-химичния анализ се основава на принципите на съответствие и непрекъснатост, формулирани от Н. С. Курнаков. Принципът на непрекъснатост гласи, че ако в системата не се образуват нови фази или съществуващите не изчезнат, тогава с непрекъсната промяна на параметрите на системата, свойствата на отделните фази и свойствата на системата като цяло се променят непрекъснато. . Принципът на съответствие гласи, че всеки комплекс от фази съответства на определено геометрично изображение на диаграмата състав-свойство. Теория на реакционната способност на химичните съединенияХимията на високите енергии (HEC) изучава химични реакции и трансформации, които се случват в материята под въздействието на нетермична енергия. Механизмите и кинетиката на такива реакции и трансформации се характеризират със значително неравновесни концентрации на бързи, възбудени или йонизирани частици с енергия, по-голяма от енергията на тяхното топлинно движение и, в някои случаи, химическо свързване. Носители на нетермична енергия, действащи върху материята: ускорени електрони и йони, бързи и бавни неутрони, алфа и бета частици, позитрони, мюони, пиони, атоми и молекули със свръхзвукова скорост, кванти на електромагнитно излъчване, както и импулсни електрически, магнитни и акустични полета. Високоенергийните химически процеси се разграничават чрез времеви етапи във физически, протичащи във фемтосекунди или по-малко, по време на които нетермичната енергия се разпределя неравномерно в средата и се образува „гореща точка“, физико-химични, по време на които неравновесието и нехомогенността в проявява се „гореща точка” и накрая химичен, при който трансформациите на материята се подчиняват на законите на общата химия. В резултат на това при стайна температура се образуват йони и възбудени състояния на атоми и молекули, които не могат да възникнат поради равновесни процеси. Външното проявление на CHE е образуването на йони и възбудени състояния на атоми и молекули при стайна температура, при които тези частици не могат да възникнат поради равновесни процеси. N. E. Ablesimov формулира принципа на релаксация за управление на свойствата на неравновесни физикохимични системи. В случай, че времето за релаксация е много по-дълго от продължителността на физическото въздействие, е възможно да се контролира освобождаването на химични форми, фази и, като следствие, свойствата на веществата (материалите), като се използва информацията за механизмите на релаксация в неравновесни кондензирани системи на физикохимичния етап на релаксационни процеси (включително брой и по време на работа). Основни раздели на HVE
и други. Лазерна химияЕлектромагнитно лъчение (рентгенови лъчи, γ-лъчение, синхротронно лъчение) и потоци от ускорени частици (електрони, протони, неутрони, хелиони, тежки йони; фрагменти от делене на тежки ядра и др.), чиято енергия надвишава йонизационния потенциал на атоми или молекули (в повечето случаи, лежащи в диапазона от 10-15 eV). Радиационната химия изследва определени химични процеси, които не са възможни при използване на традиционни химични подходи. Йонизиращото лъчение може значително да намали температурата на химичните реакции без използването на катализатори и инициатори. История на радиационната химия Радиационната химия възниква след откриването на рентгеновите лъчи от W. Roentgen през 1895 г. и радиоактивността от A. Becquerel през 1896 г., които първи наблюдават радиационните ефекти във фотографските плаки. Първата работа по радиационна химия е извършена през 1899-1903 г. от съпрузите М. Кюри и П. Кюри. През следващите години най-голям брой изследвания бяха посветени на радиолизата на вода и водни разтвори. Ядрена химияОсновни направления на ядрената химия:
ЕлектрохимияЕлектрохимията е дял от химическата наука, който изследва системите и междуфазните граници, когато през тях протича електрически ток, изучава процесите в проводници, върху електроди (направени от метали или полупроводници, включително графит) и в йонни проводници (електролити). Електрохимията изучава процесите |
Наука, която обяснява химичните явления и установява техните модели въз основа на общите принципи на физиката. Името на науката физикохимия е въведено от М. В. Ломоносов, който за първи път (1752 1753 г.) формулира нейния предмет и задачи и установява един... ... Голям енциклопедичен речник
ФИЗИКОХИМИЯ- ФИЗИЧНА ХИМИЯ, „наука, която обяснява, въз основа на разпоредби и експерименти, физическата причина за това, което се случва чрез химията. операции в сложни тела." Това определение му е дадено от първия физикохимик М. В. Ломоносов в курс, прочетен ... Голяма медицинска енциклопедия
ФИЗИЧНА ХИМИЯ, наука, която изучава физическите промени, свързани с ХИМИЧНИТЕ РЕАКЦИИ, както и връзката между физичните свойства и химичния състав. Основните клонове на физикохимията ТЕРМОДИНАМИКА, която се занимава с промените в енергията в ... ... Научно-технически енциклопедичен речник
Физикохимия- - дял от химията, в който химичните свойства на веществата се изучават въз основа на физичните свойства на съставните им атоми и молекули. Съвременната физикохимия е широко интердисциплинарно поле, граничещо с различни клонове на физиката... Енциклопедия на термини, определения и обяснения на строителни материали
ФИЗИЧНА ХИМИЯ, обяснява химичните явления и установява техните закономерности въз основа на общите принципи на физиката. Включва химическата термодинамика, химическата кинетика, изследването на катализата и др. Терминът физическа химия е въведен от M.V. Ломоносов през 1753 г. Съвременна енциклопедия
Физикохимия- ФИЗИКОХИМИЯ, обяснява химичните явления и установява техните закономерности въз основа на общите принципи на физиката. Включва химическата термодинамика, химическата кинетика, изучаването на катализата и др. Терминът "физическа химия" е въведен от M.V. Ломоносов в ... ... Илюстрован енциклопедичен речник
ФИЗИКОХИМИЯ- раздел химия наука, изучавайки химия. явления, базирани на принципите на физиката (виж (1)) и физич. експериментални методи. F. x. (като химия) включва изучаване на структурата на материята, химия. термодинамика и химия кинетика, електрохимия и колоидна химия, обучение... ... Голяма политехническа енциклопедия
Съществително име, брой синоними: 1 физикохимия (1) Речник на синонимите ASIS. В.Н. Тришин. 2013… Речник на синонимите
физическа химия- — EN физическа химия Наука, занимаваща се с ефектите на физичните явления върху химичните свойства. (Източник: LEE) … … Ръководство за технически преводач
физическа химия- е наука, която обяснява химичните явления и установява техните закономерности въз основа на физични принципи. Речник по аналитична химия... Химически термини
Книги
- Физическа химия, А. В. Артемов. Учебникът е създаден в съответствие с Федералния държавен образователен стандарт в области на бакалавърска подготовка, които включват изучаване на дисциплината „Физическа химия“.
- Физическа химия, Ю. Я. Харитонов. В учебника са изложени основите на физикохимията в съответствие с ориентировъчната програма по дисциплината "Физична и колоидна химия" за специалност 060301 "Фармация". Публикацията е предназначена...
Има наука, която обяснява, въз основа на принципите и експериментите на физиката, какво се случва в смесени тела по време на химични операции." Първото научно списание, предназначено за публикуване на статии по физическа химия, е основано през 1887 г. от W. Ostwald и J. Van't Hoff.
Е Физическата химия е основната теоретична. основата на модерното химия, базирана на такива важни клонове на физиката като квантовата механика, статистиката. физика и термодинамика, нелинейна динамика, теория на полето и др. Включва учението за строежа на материята, вкл. за структурата на молекулите, химичната термодинамика, химичната кинетика и катализа. Електрохимията, фотохимията, физикохимията на повърхностните явления (включително адсорбция), радиационната химия, изследването на корозията на металите, физикохимията на високото молекулно тегло също често се разграничават като отделни раздели във физическата химия. конн. и т.н. Те са много тясно свързани с физическата химия и понякога се считат за независими от нея. секции колоидна химия, физико-химичен анализ и квантова химия. Повечето клонове на физикохимията имат доста ясни граници по отношение на обекти и методи на изследване, методологически. функции и използваното устройство.
Модерен Етапът на развитие на физическата химия се характеризира със задълбочен анализ на общите закони на химията. трансформации на кея ниво, широко използване на мат. моделиране, разширяване на обхвата на външните въздействия върху хим система (високи и криогенни температури, високи налягания, силна радиация и магнитни въздействия), изследване на свръхбързи процеси, методи за натрупване на енергия в хим. в-вах и др.
Приложението на квантовата теория, предимно квантовата механика, при обяснение на химията. явления, свързани със средства. повишеното внимание към нивото на интерпретация доведе до идентифицирането на две направления в химията. Посока, базирана на квантовата мех. теория и опериране на микроскопични. ниво на обяснение на явления, често наричани химически. физика, но направление, което оперира с ансамбли от голям брой частици, където влизат в сила статистически принципи. закони - физикохимия. С това разделение границата между физическата химия и химията. физика не м.б. се извършва рязко, което е особено очевидно в теорията на химичните скорости. области.
Учението за структурата на материята и структурата на молекулитеобобщава обширен експеримент. материал, получен с помощта на такива физически методи като молекулярната спектроскопия, която изучава взаимодействията. електромагнитни радиация с вещества в различни вълнови диапазони, фото- и рентгенова електронна спектроскопия, електронна дифракция, неутронна дифракция и рентгенови дифракционни методи, методи на базата на магнитооптични. ефекти и др. Тези методи позволяват да се получат структурни данни за електронната конфигурация на молекулите, за равновесните позиции и амплитудите на вибрациите на ядрата в молекулите и кондензаторите. ин-ве, за енергийната система. нива на молекули и преходи между тях, изменения в геом. конфигурации при промяна на околната среда на молекулата или нейните отделни фрагменти и др.
Заедно със задачата да се съпоставят свойствата на веществата с тяхната съвременна структура. Физическата химия също е активно ангажирана с обратната задача за предсказване на структурата на съединения с дадени свойства.
Много важен източник на информация за структурата на молекулите, техните характеристики в различни части. състояния и характеристики на химията. трансформациите са резултат от квантовата химия. изчисления. Квантовата химия предоставя система от концепции и идеи, които се използват във физическата химия, когато се разглежда поведението на химикалите. връзки на mol. ниво и при установяване на корелации между характеристиките на молекулите, които образуват дадено вещество, и свойствата на това вещество. Благодарение на резултатите от квантовата химия. изчисления на повърхности на химична потенциална енергия. системи в различни квантови състояния и експерименти. С възможностите от последните години, предимно развитието на лазерната химия, физическата химия се доближи до цялостно изследване на St. при възбудени и силно възбудени състояния, до анализ на структурните характеристики на връзката. в такива състояния и спецификата на проявлението на тези особености в динамиката на химичните вещества. трансформации.
Ограничение на конвенционалната термодинамика е, че тя може да описва само равновесни състояния и обратими процеси. Реалните необратими процеси са предмет на теорията, възникнала през 30-те години. 20-ти век термодинамика на необратими процеси. Тази област на физичната химия изучава неравновесни макроскопични явления. системи, в които скоростта на генериране на ентропия локално остава постоянна (такива системи са локално близки до равновесие). Позволява ви да разглеждате системи с хим r-ции и масообмен (дифузия), топлина, електричество. такси и др.
Химична кинетикаизучава химичните трансформации. във времето, т.е. химическа скорост. r-ции, механизмите на тези трансформации, както и зависимостта на хим. процес от условията на неговото изпълнение. Тя установява модели на предателствопромени в състава на трансформиращата система във времето, разкрива връзката между скоростта на хим. р-ция и външни условия, а също така изучава фактори, влияещи върху скоростта и посоката на химичните реакции. области.
Повечето хим. р-циите са сложни многоетапни процеси, състоящи се от отделни елементарни химични действия. трансформация, транспорт на реагенти и пренос на енергия. Теоретичен хим. кинетиката включва изучаването на механизмите на елементарни процеси и изчислява константите на скоростта на такива процеси въз основа на идеите и апарата на класическия. механика и квантова теория, занимава се с изграждането на модели на комплексна химия. процеси, установява връзка между структурата на хим. съединения и техните реакции. способност. Идентифициране на кинетични моделите за сложни процеси (формална кинетика) често се основават на математика. моделиране и ви позволява да тествате хипотези за механизмите на сложни процеси, както и да установите система от диференциали. уравнения, описващи резултатите от процеса при различни условия. вътр. условия.
За хим. кинетиката се характеризира с използването на много физ. изследователски методи, които позволяват извършването на локални възбуждания на реагиращи молекули, изучаване на бързи (до фемтосекунди) трансформации, автоматизиране на регистрацията на кинетиката. данни с едновременната им обработка на компютър и др. Интензивно се натрупва кинетично натрупване. информация чрез кинетични банки константи, вкл. за хим. r-ции в екстремни условия.
Много важен клон на физикохимията, тясно свързан с химията. кинетиката е изследване на катализата, т.е. промяната в скоростта и посоката на химията. р-ция при излагане на вещества (
