1. Fizička hemija: svrha, ciljevi, metode istraživanja. Osnovni pojmovi fizičke hemije.
Phys. hemija - nauka o zakonima hemijskih procesa i hemije. fenomeni.
Predmet fizičke hemije objašnjenje hemije. fenomeni zasnovani na opštijim zakonima fizike. Fizička hemija razmatra dvije glavne grupe pitanja:
1. Proučavanje strukture i svojstava materije i njenih sastavnih čestica;
2. Proučavanje procesa interakcije supstanci.
Fizička hemija ima za cilj da proučava veze između hemijskih i fizičkih pojava. Poznavanje takvih veza je neophodno kako bi se duboko proučavale hemijske reakcije koje se dešavaju u prirodi i koje se koriste u tehnologiji. procesa, kontroliraju dubinu i smjer reakcije. Osnovni cilj discipline Fizička hemija je proučavanje opštih veza i zakona hemije. procesi zasnovani na osnovnim principima fizike. Fizička hemija koristi fizičku. teorije i metode za hemijske fenomene.
Objašnjava ZAŠTO i KAKO dolazi do transformacija supstanci: hemija. reakcije i fazni prijelazi. ZAŠTO – hemijska termodinamika. KAKO - hemijska kinetika.
Osnovni pojmovi fizičke hemije
Glavni predmet hemije. termodinamika je termodinamički sistem. Termodinamički sistem – svako tijelo ili skup tijela sposobnih da razmjenjuju energiju i materiju sa sobom i sa drugim tijelima. Sistemi se dijele na otvorene, zatvorene i izolovane. Otvori i ja - Termodinamički sistem izmjenjuje i tvari i energiju sa vanjskim okruženjem. Zatvoreno i ja - sistem u kome nema razmene materije sa okolinom, ali sa njom može da razmenjuje energiju. Izolirano i ja -volumen sistema ostaje konstantan i lišen je mogućnosti da razmjenjuje energiju i materiju sa okolinom.
Sistem može biti homogena (homogena) ili heterogena (heterogena) ). Faza - ovo je dio sistema koji, u nedostatku vanjskog polja sila, ima isti sastav u svim svojim tačkama i istu termodinamiku. St. vas i odvojen je od ostalih delova sistema interfejsom. Faza je uvek ujednačena, tj. homogen, pa se jednofazni sistem naziva homogenim. Sistem koji se sastoji od nekoliko faza naziva se heterogen.
Svojstva sistema dijele se u dvije grupe: ekstenzivno i intenzivno.
Termodinamika koristi koncepte ravnoteže i reverzibilnih procesa. Equilibrium je proces koji prolazi kroz kontinuirani niz ravnotežnih stanja. Reverzibilni termodinamički proces je proces koji se može izvesti u obrnutom smjeru bez ostavljanja ikakvih promjena u sistemu ili okruženju.
2. Prvi zakon termodinamike. Unutrašnja energija, toplota, rad.
Prvi zakon termodinamike direktno povezan sa zakonom održanja energije. Na osnovu ovog zakona slijedi da u svakom izolovanom sistemu opskrba energijom ostaje konstantna. Iz zakona održanja energije slijedi još jedna formulacija prvog zakona termodinamike - nemogućnost stvaranja perpetuum mobile mašine prve vrste, koja bi proizvodila rad bez trošenja energije na njega. Posebno važna formulacija za hemijsku termodinamiku
Prvi princip je da se to izrazi kroz koncept unutrašnje energije: unutrašnja energija je funkcija stanja, tj. njegova promjena ne zavisi od putanje procesa, već zavisi samo od početnog i konačnog stanja sistema. Promjena unutrašnje energije sistema U može nastati usled razmene toplote Q i rad W sa okolinom. Tada iz zakona održanja energije proizilazi da se toplota Q koju sistem primi izvana troši na povećanje unutrašnje energije ΔU i rad W koji sistem vrši, tj. Q =Δ U+W. Dato at poravnanje je
matematički izraz prvog zakona termodinamike.
Ipočetak termodinamike njegov tekst:
u bilo kom izolovanom sistemu snabdevanje energijom ostaje konstantno;
različiti oblici energije se pretvaraju jedan u drugi u strogo ekvivalentnim količinama;
vječni motor (perpetuum mobilni) prve vrste je nemoguće;
unutrašnja energija je funkcija stanja, tj. njegova promjena ne zavisi od putanje procesa, već zavisi samo od početnog i konačnog stanja sistema.
analitički izraz: Q = D U + W ; za beskonačno malu promjenu količina d Q = dU + d W .
Prvi zakon termodinamike uspostavlja vezu. m/y topline Q, rad A i promjena u inter. energija sistema ΔU. Promjena interne Energija sistema je jednaka količini toplote koja je prenesena sistemu umanjena za količinu rada koji sistem izvrši protiv spoljnih sila.
Jednačina (I.1) je matematički prikaz 1. zakona termodinamike, jednačina (I.2) je za infinitezimalnu promjenu stanja. sistemima.
Int. energija je funkcija stanja; to znači da je promjena interna. energija ΔU ne zavisi od putanje prelaska sistema iz stanja 1 u stanje 2 i jednaka je razlici unutrašnjih vrednosti. energije U2 i U1 u ovim stanjima: (I.3)
Int. Energija sistema je zbir potencijalne energije interakcije. sve čestice tijela u odnosu jedna na drugu i kinetičku energiju njihovog kretanja (bez uzimanja u obzir kinetičke i potencijalne energije sistema u cjelini). Int. energija sistema zavisi od prirode supstance, njene mase i parametara stanja sistema. Ona je u godinama. sa povećanjem mase sistema, pošto je to ekstenzivno svojstvo sistema. Int. energija je označena slovom U i izražena u džulima (J). Općenito, za sistem s količinom od 1 mol. Int. energija, kao i svaka termodinamika. Svetost sistema je funkcija države. Samo unutrašnje promjene se pojavljuju direktno u eksperimentu. energije. Zato se u proračunima uvijek operira njegovom promjenom U2 –U1 = U.
Sve unutrašnje promene energije su podeljene u dve grupe. U 1. grupu spada samo 1. oblik tranzicije kretanja kroz haotične sudare molekula dvaju dodirujućih tijela, tj. toplotnom provodljivošću (i istovremeno zračenjem). Mjera kretanja koja se prenosi na ovaj način je toplina. Koncept toplina povezana je s ponašanjem ogromnog broja čestica - atoma, molekula, iona. Oni su u stalnom haotičnom (termičkom) kretanju. Toplota je oblik prijenosa energije. Drugi način razmene energije je Posao. Ova razmjena energije je uzrokovana akcijom koju vrši sistem ili radnjom koja se vrši na njemu. Obično je rad označen simbolom W. Rad, kao i toplota, nije funkcija stanja sistema, pa se količina koja odgovara beskonačno malom radu označava simbolom parcijalnog izvoda - W.
FIZIČKA HEMIJA - grana hemije posvećena proučavanju odnosa između hemijskih i fizičkih pojava u prirodi. Odredbe i metode F. x. važni su za medicinu i biomedicinske nauke, metode fizike. koriste se za proučavanje životnih procesa i normalno i u patologiji.
Glavni predmeti studija Ph. su struktura atoma (vidi tom A) i molekula (vidi molekula), priroda hemikalija. veze, hemija ravnoteža (vidi Hemijska ravnoteža) i kinetika (vidi Hemijska kinetika, Kinetika bioloških procesa), kataliza (vidi), teorija gasova (vidi), tečnosti i rastvora (vidi), struktura i hemija. svojstva kristala (vidi) i polimera (vidi Visokomolekularna jedinjenja), termodinamika (vidi) i termički efekti hemije. reakcije (videti Termohemija), površinske pojave (vidi Deterdženti, Površinski napon, Vlaženje), svojstva rastvora elektrolita (videti), elektrodni procesi (videti Elektrode) i elektromotorne sile, korozija metala, fotohemija. i radijacijski procesi (vidi Fotohemijske reakcije, Elektromagnetno zračenje). Većina teorija F. x. zasniva se na zakonima statike, kvantne (talasne) mehanike i termodinamike. Prilikom proučavanja problema postavljenih u F. x. Široko se koriste različite kombinacije eksperimentalnih metoda fizike i hemije, tzv. Phys.-Chem. metode analize, čije su osnove razvijene 1900-1915.
Najčešćim fizičko-hemijskim metodama druge polovine 20. veka. uključuju elektronsku paramagnetsku rezonanciju (vidi), nuklearnu magnetnu rezonancu (vidi), masenu spektrometriju (vidi), upotrebu Mössbauerovog efekta (nuklearna gama rezonancija), radio spektroskopiju (vidi Spektroskopija), spektrofotometriju (vidi) i fluorimetriju (vidi), Analiza difrakcije rendgenskih zraka (vidi), elektronska mikroskopija (vidi), centrifugiranje (vidi), plinska i tečna kromatografija (vidi), elektroforeza (vidi), izoelektrično fokusiranje (vidi), polarografija (vidi), potenciometrija (vidi Potenciometrijska titracija) , konduktometrija (vidi), osmometrija (vidi Osmotski pritisak), ebulometrija (vidi), itd.
Termin „fizička hemija“ se prvi put pojavio u delima nemačkog. alhemičar Kuhnrath (H. Kuhnrath, 1599), ali dugo vremena značenje koje se stavlja u ovaj pojam nije odgovaralo njegovom pravom značenju. Probleme fizičke hemije, bliske njihovom savremenom shvatanju, prvi je formulisao M. V. Lomonosov u kursu „Uvod u pravu fizičku hemiju“, koji je pročitao 1752. studentima Sankt Peterburgske akademije nauka: fizička hemija, prema M. V. Lomonosov, postoji nauka koja objašnjava, na osnovu principa i eksperimenata fizike, šta se dešava u mešovitim telima tokom hemijskih reakcija. reakcije. Sistematska nastava fizike. pokrenuo je 1860. godine na Univerzitetu u Harkovu N. N. Beketov, koji je prvi organizovao fizičko-hemijski odsek na odseku prirodnih nauka ovog univerziteta. Nakon Harkovskog univerziteta, nastava fizike. uveden je u Kazan (1874), Yuryevsky (1880) i Moskva (1886) visoke krznene čizme. Od 1869. godine počeo je da izlazi časopis Ruskog fizičko-hemijskog društva. U inostranstvu, Katedra za fizičku hemiju je prvi put osnovana u Lajpcigu 1887.
Formiranje F. x. kao samostalna naučna disciplina povezana je sa atomsko-molekularnom naukom, odnosno prvenstveno sa otkrićem 1748-1756. M.V. Lomonosov i 1770-1774. A. Lavoisierov zakon održanja mase supstanci u hemiji. reakcije. Radovi Rihtera (J. B. Richter, 1791 - 1802), koji je otkrio zakon udela (ekvivalenata), Prusta (J. L. Proust, 1808), koji je otkrio zakon konstantnosti kompozicije, i drugih doprineli su stvaranju 1802-1810. . Atomska teorija J. Daltona i otkriće zakona višestrukih omjera, koji uspostavlja zakone kemijskog formiranja. veze. Godine 1811. A. Avogadro je uveo koncept "molekula", povezujući atomsku teoriju strukture materije sa zakonima idealnih gasova. Logičan zaključak formiranja atomističkih pogleda na prirodu materije bilo je otkriće D. I. Mendeljejeva 1869. periodičnog zakona hemije. elemenata (vidi Periodični sistem hemijskih elemenata).
Moderno razumijevanje strukture atoma razvilo se na početku
20ti vijek Najvažnije prekretnice na ovom putu su eksperimentalno otkriće elektrona i uspostavljanje njegovog naboja, stvaranje kvantne teorije (vidi) od strane Plancka (M. Plank) 1900. godine, Bohrov rad (N. Bohr, 1913.) , koji je pretpostavio postojanje elektronske ljuske u atomu i koji je stvorio svoj planetarni model, te druge studije koje su poslužile kao potvrda kvantne teorije strukture atoma. Završna faza u formiranju modernih ideja o strukturi atoma bio je razvoj kvantne (valne) mehanike, uz pomoć metoda rezanja naknadno je bilo moguće objasniti prirodu i smjer kemije. veze, teoretski izračunati fizičko-hemijske. konstante najjednostavnijih molekula, razvijati teoriju međumolekularnih sila itd.
Početni razvoj hem. termodinamika, koja proučava zakone međusobne transformacije različitih oblika energije u ravnotežnim sistemima, povezana je sa istraživanjem S. Carnota iz 1824. Dalji rad R. Mayera, J. Joulea i G. Helmholtza doveo je do otkrića zakon očuvanja energije - tzv. prvi zakon, ili prvi zakon termodinamike. Uvođenje koncepta “entropije” kao mjere slobodne energije od strane R. Clausiusa 1865. dovelo je do razvoja drugog zakona termodinamike. Treći osnovni zakon termodinamike izveden je iz Nernstove termalne teoreme o asimptotičkoj konvergenciji slobodne energije i toplotnog sadržaja u sistemu; 1907. godine A. Einstein je sastavio jednačinu za toplinski kapacitet jednostavnih harmonijskih oscilatora, a u
1911. Planck je zaključio: entropija čistih supstanci na apsolutnoj nuli je nula.
Početak samostalnog postojanja termohemije - nauke o toplotnim efektima hemije. reakcije, osnovan je radovima G. I. Hessa, koji je 1840. godine uspostavio zakon konstantnosti toplotnih količina. Za razvoj termohemije veliki značaj imali su radovi R. E. M. Berthelota, koji je razvio kalorimetrijske metode analize (vidi Kalorimetrija) i otkrio princip maksimalnog rada. H. Kirchhoff je 1859. godine formulisao zakon koji povezuje toplotni efekat reakcije sa toplotnim kapacitetima reagujućih supstanci i produkta reakcije. Godine 1909-
1912 Nernst (W. H. Nernst), Einstein i Debye (P. Debye) razvili su teoriju kvantnog toplotnog kapaciteta.
Razvoj elektrohemije, koja se bavi proučavanjem veze između hemijskih i električnih pojava i proučavanjem uticaja električne struje na različite supstance u rastvorima, povezuje se sa stvaranjem Volte (A. Volta) 1792-1794. galvanska ćelija. 1800. godine pojavljuju se prvi radovi o razgradnji vode V. Nicolsona i Carlylea, a 1803-1807. radovi I. Berzeliusa i W. Hisingera o elektrolizi (vidi) rastvora soli. Godine 1833-1834. Faraday (M. Faraday) je formulisao osnovne zakone elektrolize koji povezuju prinos elektrohemikalija. reakcije sa količinom električne energije i hemikalije. ekvivalenti supstanci. Godine 1853-1859. Hittorf (J. W. Hittorf) je uspostavio vezu između elektrohemijskih. djelovanje i pokretljivost jona, a 1879. F. W. Kohlrausch je otkrio zakon nezavisnog kretanja jona (vidi) i uspostavio vezu između ekvivalentne električne provodljivosti i pokretljivosti kationa i anjona. Godine 1875 - 1878 Gibbs (J. VV. Gibbs) i 1882. G. Helmholtz razvili su matematički model povezivanja elektromotorne sile galvanske ćelije sa unutrašnjom energijom hemikalije. reakcije. G. Helmholtz je 1879. godine stvorio doktrinu električnog dvostrukog sloja. Godine 1930-1932 Volmer (M. Vol-mer) i A. N. Frumkin predložili su kvantitativnu teoriju elektrodnih procesa.
Proučavanje rastvora počelo je radom J. H. Hassenfratza (1798) i J. Gay-Lussaca (1819) o rastvorljivosti soli. Godine 1881 -1884. D. P. Konovalov je postavio naučne temelje za teoriju i praksu destilacije rastvora, a 1882. F. M. Raoult je otkrio zakon snižavanja tačke smrzavanja rastvora (vidi Kriometrija). Prva kvantitativna mjerenja osmotskog tlaka (vidi) izvršio je 1877. W. F. Ph. Pfeffer, a 1887. J. Van't Hoff je stvorio termodinamičku teoriju razrijeđenih otopina i izveo jednačinu koja povezuje osmotski tlak sa koncentracijom p-ra, zapreminu i apsolutnu temperaturu. S. Arrhenius je 1887. godine formulisao teoriju elektrolitičke disocijacije i jonizacije soli u rastvorima (vidi Elektroliti), a Nernst 1888. - osmotsku teoriju. Ostwald (W. Ostwald) je otkrio obrasce koji povezuju stepen disocijacije elektrolita sa njegovom koncentracijom. Donnan (F. G. Don-pap) je 1911. stvorio teoriju raspodjele elektrolita na obje strane polupropusne membrane (vidi Membranska ravnoteža), koja je našla široku primjenu u biofizičkoj hemiji (vidi) i koloidnoj hemiji (vidi). Godine 1923., Debye i E. Huckel razvili su statističku teoriju jakih elektrolita.
Razvoj doktrine hemijske kinetike. reakcije, ravnoteža i kataliza započeli su radom L. Wilhelmyja, koji je stvorio prvu kvantitativnu teoriju hemije 1850. godine. reakcije, te Williamson (A. W. Williamson), koji je ravnotežu predstavio kao stanje jednakosti brzina naprijed i obrnuto. Koncept “katalize” je u fizičku hemiju uveo I. Berzelius u
1835. Osnovni principi doktrine
o chem. ravnoteže su formulisane u radovima Bertolea (C. L. Beg-thollet). Početak dinamičke teorije ravnoteže postavili su radovi Williamsona i Clausiusa, princip pokretne ravnoteže razvili su J. Ant-Goff, Gibbs i H. Le Chatelier. Berthelot i L. Pean-saint-Gilles uspostavili su vezu između brzine reakcije i stanja ravnoteže. Osnovni zakon hemije. kinetika o proporcionalnosti brzine reakcije u odnosu na proizvod aktivnih masa (tj. koncentracija) reagujućih supstanci - zakon djelovanja mase - formuliran je 1864-1867. Guldberg (S. M. Guldberg) i Waa-ge (P. Waage). Godine 1893-1897 A. N. Bach i K. Engler su stvorili peroksidnu teoriju spore oksidacije (vidi Peroksidi), 1899-1904. Abegg i H. Bodlander razvili su ideju valencije kao sposobnosti atoma da prihvati ili odustane od elektrona 1913-1914. L.V. Pisarzhevsky i S.V. Dain razvili su elektronsku teoriju redoks reakcija (vidi). Godine 1903-1905 N. A. Shilov je predložio teoriju konjugiranih reakcija, a 1913. Bodenstein (M. Bodenstein) je otkrio lančane reakcije (vidi), čije su teorijske osnove razvijene 1926 -1932. N. N. Semenov i S. N. Hinsheiwood.
Fenomen radioaktivnog raspada atoma (radioaktivnost) otkrio je 1896. A. Becquerel. Od tada je velika pažnja posvećena proučavanju radioaktivnosti (vidi), i postignut je značajan napredak u ovoj oblasti, počevši od vještačkog cijepanja atoma pa do razvoja kontrolirane termonuklearne fuzije. Među problemima F. x. potrebno je istaći proučavanje uticaja na molekule gama zračenja (vidi), protoka visokoenergetskih čestica (vidi Alfa zračenje, Yasic zračenje, Neutronsko zračenje, Rotonovo zračenje), laserskog zračenja (vidi Laser), kao i kao proučavanje reakcija u električnim pražnjenjima i niskotemperaturnoj plazmi (plazmahemija). Phys.-Chem., se uspješno razvija. mehanike, koja proučava uticaj površinskih pojava na svojstva čvrstih tela.
Jedan od odjeljaka fotohemije je fotohemija (vidi), koja proučava reakcije koje se javljaju kada supstanca apsorbira svjetlosnu energiju iz vanjskog izvora zračenja.
U F. x. Ne postoji takva sekcija koja ne bi bila važna za medico-biol. discipline i konačno za praktičnu medicinu (vidi Biofizička hemija). Phys.-Chem. metode omogućavaju proučavanje živih ćelija i tkiva in vivo bez njihovog podvrgavanja uništavanju. Fizika i hemija nisu ništa manje važne za medicinu. teorijama i idejama. Tako se pokazalo da je doktrina o osmotskim svojstvima rastvora izuzetno važna za razumevanje metabolizma vode (vidi Metabolizam vode i soli) kod ljudi u normalnim uslovima i u patologiji. Stvaranje teorije elektrolitičke disocijacije značajno je utjecalo na ideju bioelektričnih fenomena (vidi) i postavilo temelje ionskoj teoriji ekscitacije (vidi) i inhibicije (vidi). Teorija kiselina i baza (q.v.) omogućila je da se objasni konstantnost unutrašnjeg okruženja tijela i poslužila je kao osnova za proučavanje acidobazne ravnoteže (q.v.). Da bi se razumjela energija životnih procesa (na primjer, funkcioniranje ATP-a), naširoko se koriste studije provedene primjenom kemijskih metoda. termodinamika. Razvoj fizičko-hemijskih ideje o površinskim procesima (površinski napon, vlaženje, itd.) su bitne za razumevanje reakcija ćelijskog imuniteta (vidi), širenja ćelija na nećelijskim površinama, adhezije, itd. Teorija i metode hemije. kinetika je osnova za proučavanje kinetike bioloških, prvenstveno enzimskih, procesa. Veliku ulogu u razumijevanju suštine biol. procesi se igraju proučavanjem bioluminiscencije, hemiluminiscencije (vidi Biokemiluminiscencija), upotrebom luminiscentnih antitijela (vidi Imunofluorescencija), fluoro-hroma (vidi) itd. za proučavanje svojstava tkiva i subcelularne lokalizacije proteina, nukleinskih kiselina itd. Phys.-chem. Metode za određivanje intenziteta bazalnog metabolizma (vidi) izuzetno su važne u dijagnostici mnogih bolesti, uključujući endokrine.
Treba napomenuti da proučavanje fizičkog i hemijskog. svojstva biol. sistema i procesa koji se odvijaju u živom organizmu, omogućava da se dublje sagleda suština i identifikuju specifičnosti žive materije i ovih pojava.
Glavni istraživački centri u oblasti fizičke hemije u SSSR-u su istraživački instituti Akademije nauka SSSR-a, njeni ogranci i odeljenja, Akademija nauka Saveznih republika: Fizičko-hemijski institut po imenu. L. Ya. Karpova, Institut za fizičku hemiju, Institut za hemijsku fiziku, Institut za nove hemijske probleme, Institut za organsku i fizičku hemiju im. A. E. Arbuzova, Institut za katalizu, Institut za hemijsku kinetiku i sagorevanje, Institut za fizičku hemiju Akademije nauka Ukrajinske SSR, itd., kao i odgovarajuća odeljenja u visokim krznenim čizmama.
Glavne publikacije koje sistematski objavljuju članke o fizičkoj hemiji su: Journal of Physical Chemistry, Kinetics and Catalysis, Journal of Structural Chemistry, Radiochemistry, and Electrochemistry. U inostranstvu, članci o Ph. objavljeno u “Zeitschrift fiir physi-kalische Chemie”, “Journal of Physical Chemistry”, “Journal de chimie physique et de physico-chimie bi-logique”.
Bibliografija: Babko A.K. et al.
Fizičko-hemijske metode analize, M., 1968; Kireev V. A. Kurs fizičke hemije, M., 1975; Melvin-Hughes
E. A. Physical chemistry, trans. sa engleskog, tom 1 - 2, M., 1962; Nikolaev L. A. Fizička hemija, M., 1972; Razvoj
fizička hemija u SSSR-u, ur. Ja. I. Gerasimova, M., 1967; Solo
Viev Yu. I. Eseji o istoriji fizičke hemije, M., 1964; Fizički
hemija, Moderni problemi, ur. Ya. M. Kolotyrkina, M., 1980.
Periodika - Journal of Structural Chemistry, M., od 1960; Časopis za fizičku hemiju, M., od 1930; Kinetika i kataliza, M., od 1960; Radiohemija, M.-L., od 1959; Elektrohemija, M., od 1965; Journal de chimie physique et de physico-chimie biologique, P., od 1903; Journal of Physical Chemistry, Baltimore, od 1896; Zeitschrift fiir physikalische Chemie, Lpz., od 1887.
Fizička hemija je počela sredinom 18. veka. Termin „fizička hemija“, u savremenom razumevanju metodologije nauke i pitanja teorije znanja, pripada M. V. Lomonosovu, koji je prvi put pročitao „Kurs prave fizičke hemije“ studentima Univerziteta u Sankt Peterburgu. . U preambuli ovih predavanja on daje sljedeću definiciju: “Fizička hemija je nauka koja, na osnovu fizičkih principa i eksperimenata, mora objasniti razlog za ono što se dešava kroz hemijske operacije u složenim tijelima.” Naučnik se u djelima svoje korpuskularno-kinetičke teorije topline bavi pitanjima koja u potpunosti odgovaraju navedenim zadacima i metodama. Upravo je to priroda eksperimentalnih radnji koje služe za potvrđivanje pojedinačnih hipoteza i odredbi ovog koncepta. M.V. Lomonosov je slijedio takve principe u mnogim područjima svog istraživanja: u razvoju i praktičnoj primjeni „nauke o staklu“, koju je utemeljio, u različitim eksperimentima posvećenim potvrđivanju zakona održanja materije i sile (kretanja); - u radovima i eksperimentima vezanim za proučavanje rješenja - razvio je opsežan program istraživanja ovog fizičko-hemijskog fenomena, koji je u procesu razvoja do danas.
Nakon toga uslijedila je pauza od više od jednog stoljeća, a D. I. Mendeljejev je bio jedan od prvih u Rusiji koji je započeo fizička i hemijska istraživanja kasnih 1850-ih.
Sledeći kurs fizičke hemije predavao je N. N. Beketov na Univerzitetu u Harkovu 1865.
Prva katedra za fizičku hemiju u Rusiji otvorena je 1914. godine na Fakultetu fizike i matematike Univerziteta u Sankt Peterburgu; u jesen je student D. P. Konovalova M. S. Vrevsky počeo da predaje obavezni kurs i praktičnu nastavu fizičke hemije.
Prvi naučni časopis namijenjen objavljivanju članaka o fizičkoj hemiji osnovali su 1887. W. Ostwald i J. van't Hoff.
Predmet izučavanja fizičke hemije
Fizička hemija je glavni teorijski temelj moderne hemije, koristeći teorijske metode tako važnih grana fizike kao što su kvantna mehanika, statistička fizika i termodinamika, nelinearna dinamika, teorija polja, itd. Ona uključuje doktrinu o strukturi materije, uključujući: struktura molekula, hemijska termodinamika, hemijska kinetika i kataliza. Kao zasebne sekcije u fizičkoj hemiji izdvajaju se i elektrohemija, fotohemija, fizička hemija površinskih pojava (uključujući adsorpciju), hemija zračenja, proučavanje korozije metala, fizička hemija visokomolekularnih jedinjenja (vidi fizika polimera) itd. su veoma blisko povezane sa fizičkom hemijom i ponekad se smatraju njenim nezavisnim odeljcima koloidna hemija, fizičko-hemijska analiza i kvantna hemija. Većina grana fizičke hemije ima prilično jasne granice u pogledu predmeta i metoda istraživanja, metodoloških karakteristika i aparata koji se koriste.
Razlika između fizičke hemije i hemijske fizike
Molekularnost elementarne reakcije je broj čestica koje, prema eksperimentalno utvrđenom mehanizmu reakcije, učestvuju u elementarnom činu hemijske interakcije. Monomolekularne reakcije- reakcije u kojima dolazi do hemijske transformacije jednog molekula (izomerizacija, disocijacija, itd.): H 2 S → H 2 + S Bimolekularne reakcije- reakcije čiji se elementarni čin događa kada se dvije čestice (identične ili različite) sudaraju: CH 3 Br + KOH → CH 3 OH + KBr Trimolekularne reakcije- reakcije, čiji se elementarni čin događa kada se tri čestice sudaraju: O 2 + NO + NE → 2NO 2 Reakcije sa molekularnošću većom od tri su nepoznate. Za elementarne reakcije koje se provode pri sličnim koncentracijama polaznih supstanci, vrijednosti molekularnosti i redoslijeda reakcije su iste. Ne postoji jasno definisan odnos između pojmova molekularnosti i reda reakcije, jer red reakcije karakteriše kinetičku jednačinu reakcije, a molekularnost karakteriše mehanizam reakcije. Glavni pravci hemijske termodinamike su:
Hemijska termodinamika je usko povezana sa granama hemije kao što su
Fizičko-hemijska analizaTeorija fizičke i hemijske analize zasniva se na principima korespondencije i kontinuiteta koje je formulisao N. S. Kurnakov. Princip kontinuiteta kaže da ako se u sistemu ne formiraju nove faze ili postojeće ne nestanu, onda se uz kontinuiranu promenu parametara sistema, svojstva pojedinih faza i svojstva sistema u celini neprekidno menjaju. . Princip korespondencije kaže da svaki kompleks faza odgovara određenoj geometrijskoj slici na dijagramu svojstava kompozicije. Teorija reaktivnosti hemijskih jedinjenjaHemija visoke energije (HEC) proučava hemijske reakcije i transformacije koje se dešavaju u materiji pod uticajem netoplinske energije. Mehanizmi i kinetika takvih reakcija i transformacija karakteriziraju značajno neravnotežne koncentracije brzih, pobuđenih ili joniziranih čestica čija je energija veća od energije njihovog toplinskog kretanja i, u nekim slučajevima, kemijske veze. Nosioci netoplinske energije koji djeluju na materiju: ubrzani elektroni i ioni, brzi i spori neutroni, alfa i beta čestice, pozitroni, mioni, pioni, atomi i molekule pri nadzvučnim brzinama, kvanti elektromagnetnog zračenja, kao i impulsni električni, magnetni i akustična polja. Visokoenergetski hemijski procesi se razlikuju po vremenskim fazama u fizičke, koje se dešavaju u femtosekundama ili manje, tokom kojih se netoplotna energija neravnomerno raspoređuje u medijumu i formira se „vruća tačka“, fizičko-hemijska, tokom koje dolazi do neravnoteže i nehomogenosti u manifestuju se „vruće tačke” i, konačno, hemijske, u kojima se transformacije materije povinuju zakonima opšte hemije. Kao rezultat, na sobnim temperaturama nastaju joni i pobuđena stanja atoma i molekula koja ne mogu nastati zbog ravnotežnih procesa. Vanjska manifestacija CHE je formiranje jona i pobuđenih stanja atoma i molekula na sobnim temperaturama, na kojima ove čestice ne mogu nastati zbog ravnotežnih procesa. N. E. Ablesimov je formulisao relaksacioni princip kontrole svojstava neravnotežnih fizičko-hemijskih sistema. U slučaju kada su vremena relaksacije mnogo duža od trajanja fizičkog udara, moguće je kontrolisati oslobađanje hemijskih oblika, faza i, kao posljedicu, svojstva supstanci (materijala), koristeći informacije o mehanizmima relaksacije u neravnotežni kondenzovani sistemi u fizičko-hemijskoj fazi relaksacionih procesa (uključujući broj i tokom rada). Glavni dijelovi HVE
i drugi. Laserska hemijaElektromagnetno zračenje (rendgensko zračenje, γ-zračenje, sinhrotronsko zračenje) i tokovi ubrzanih čestica (elektroni, protoni, neutroni, helioni, teški joni; fisioni fragmenti teških jezgara, itd.), čija energija premašuje potencijal ionizacije atoma ili molekula (u većini slučajeva, koji leže u rasponu od 10-15 eV). Radijaciona hemija ispituje određene hemijske procese koji nisu mogući korišćenjem tradicionalnih hemijskih pristupa. Jonizujuće zračenje može uvelike smanjiti temperaturu kemijskih reakcija bez upotrebe katalizatora i inicijatora. Istorija radijacione hemije Hemija zračenja nastala je nakon otkrića rendgenskih zraka od strane W. Roentgena 1895. i radioaktivnosti A. Becquerela 1896. godine, koji su prvi uočili efekte zračenja na fotografskim pločama. Prvi rad na radijacijskoj hemiji izveli su 1899-1903 supružnici M. Curie i P. Curie. U narednim godinama najveći broj studija posvećen je radiolizi vode i vodenih otopina. Nuklearna hemijaGlavni pravci nuklearne hemije:
ElectrochemistryElektrohemija je grana hemijske nauke koja ispituje sisteme i međufazne granice kada električna struja teče kroz njih, proučava procese u provodnicima, na elektrodama (napravljenim od metala ili poluprovodnika, uključujući grafit) i u jonskim provodnicima (elektroliti). Elektrohemija proučava procese |
Nauka koja objašnjava hemijske fenomene i uspostavlja njihove obrasce na osnovu opštih principa fizike. Naziv nauke Fizička hemija uveo je M. V. Lomonosov, koji je prvi put (1752-1753) formulisao njen predmet i zadatke i ustanovio jedan... ... Veliki enciklopedijski rječnik
FIZIČKA HEMIJA- FIZIČKA HEMIJA, „nauka koja objašnjava, na osnovu odredbi i eksperimenata, fizički uzrok onoga što se dešava kroz hemiju. operacije u složenim tijelima." Ovu definiciju mu je dao prvi fizički hemičar M.V. Lomonosov na kursu koji je pročitao ... Velika medicinska enciklopedija
FIZIČKA HEMIJA, nauka koja proučava fizičke promjene povezane sa HEMIJSKIM REAKCIJAMA, kao i odnos između fizičkih svojstava i hemijskog sastava. Glavne grane fizičke hemije TERMODINAMIKA, koja se bavi promjenama energije u ... ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik
Fizička hemija- - grana hemije u kojoj se proučavaju hemijska svojstva supstanci na osnovu fizičkih osobina njihovih sastavnih atoma i molekula. Savremena fizička hemija je široko interdisciplinarno polje koje se graniči sa različitim granama fizike... Enciklopedija pojmova, definicija i objašnjenja građevinskih materijala
FIZIČKA HEMIJA, objašnjava hemijske pojave i uspostavlja njihove obrasce na osnovu opštih principa fizike. Uključuje hemijsku termodinamiku, hemijsku kinetiku, proučavanje katalize, itd. Termin fizička hemija uveo je M.V. Lomonosov 1753. Moderna enciklopedija
Fizička hemija- FIZIČKA HEMIJA, objašnjava hemijske pojave i utvrđuje njihove obrasce na osnovu opštih principa fizike. Uključuje hemijsku termodinamiku, hemijsku kinetiku, proučavanje katalize, itd. Termin „fizička hemija“ uveo je M.V. Lomonosov u ... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik
FIZIČKA HEMIJA- sekcija hemija nauka, studiranje hemije. pojave zasnovane na principima fizike (vidi (1)) i fizičke. eksperimentalne metode. F. x. (kao i hemija) uključuje proučavanje strukture materije, hemiju. termodinamika i hemija kinetika, elektrohemija i koloidna hemija, nastava...... Velika politehnička enciklopedija
Imenica, broj sinonima: 1 fizička hemija (1) Rječnik sinonima ASIS. V.N. Trishin. 2013… Rečnik sinonima
fizička hemija- — EN fizička hemija Nauka koja se bavi efektima fizičkih pojava na hemijska svojstva. (Izvor: LEE) … … Vodič za tehnički prevodilac
fizička hemija- je nauka koja objašnjava hemijske pojave i uspostavlja njihove obrasce na osnovu fizičkih principa. Rječnik analitičke hemije... Hemijski termini
Knjige
- Fizička hemija, A. V. Artemov. Udžbenik je kreiran u skladu sa Federalnim državnim obrazovnim standardom u oblastima diplomskog obrazovanja koje obuhvataju izučavanje discipline „Fizička hemija“.…
- Fizička hemija, Yu. Ya. Kharitonov. Udžbenik daje osnove fizičke hemije u skladu sa okvirnim programom za disciplinu "Fizička i koloidna hemija" za specijalnost 060301 "Farmacija". Publikacija je namijenjena...
Postoji nauka koja objašnjava, na osnovu principa i eksperimenata fizike, šta se dešava u mešovitim telima tokom hemijskih operacija." Prvi naučni časopis namenjen objavljivanju članaka o fizičkoj hemiji osnovali su 1887. godine W. Ostwald i J. Van't Hoff.
F Fizička hemija je glavna teorijska. temelj modernog hemija, zasnovana na tako važnim granama fizike kao što je kvantna mehanika, statistika. fizika i termodinamika, nelinearna dinamika, teorija polja, itd. Uključuje doktrinu o strukturi materije, uklj. o strukturi molekula, hemijskoj termodinamici, hemijskoj kinetici i katalizi. Elektrohemija, fotohemija, fizička hemija površinskih pojava (uključujući adsorpciju), hemija zračenja, proučavanje korozije metala, fizička hemija visoke molekularne težine takođe se često izdvajaju kao zasebne sekcije u fizičkoj hemiji. conn. itd. Oni su veoma blisko povezani sa fizičkom hemijom i ponekad se smatraju nezavisnim od nje. sekcije koloidna hemija, fizičko-hemijska analiza i kvantna hemija. Većina grana fizičke hemije ima prilično jasne granice u pogledu predmeta i metoda istraživanja, metodološki. karakteristike i uređaj koji se koristi.
Moderna Fazu razvoja fizičke hemije karakteriše dubinska analiza opštih zakona hemije. transformacije na molu nivo, široka upotreba mat. modeliranje, širenje spektra eksternih uticaja na hemikalije sistem (visoke i kriogene temperature, visoki pritisci, jaka radijacija i magnetni uticaji), proučavanje ultra brzih procesa, metode akumulacije energije u hemikalijama. v-vah, itd.
Primjena kvantne teorije, prvenstveno kvantne mehanike, u objašnjavanju hemije. pojave podrazumevaju sredstva. povećana pažnja na nivo interpretacije dovela je do identifikacije dva pravca u hemiji. Pravac zasnovan na kvantnom mehanizmu. teorija i rad na mikroskopskom. nivo objašnjenja fenomena, koji se često naziva hemijskim. fizike, ali pravac koji operiše sa ansamblima velikog broja čestica, gde na snagu stupaju statistički principi. zakoni - fizička hemija. Sa ovom podjelom, granica između fizičke hemije i hemije. fizika ne m.b. izvedeno oštro, što je posebno vidljivo u teoriji hemijskih brzina. okruzi.
Doktrina o strukturi materije i strukturi molekula rezimira opsežan eksperiment. materijal dobiven korištenjem takvih fizičkih metode kao što je molekularna spektroskopija, koja proučava interakcije. elektromagnetna zračenja sa supstancama u različitim opsezi talasnih dužina, foto- i rendgenska elektronska spektroskopija, difrakcija elektrona, difrakcija neutrona i metode difrakcije rendgenskih zraka, metode zasnovane na magneto-optičkim metodama. efekte itd. Ove metode omogućavaju dobijanje strukturnih podataka o elektronskoj konfiguraciji molekula, o ravnotežnim pozicijama i amplitudama vibracija jezgara u molekulima i kondenzatorima. in-ve, o energetskom sistemu. nivoi molekula i prijelazi između njih, promjene geom. konfiguracije kada se mijenja okruženje molekule ili njenih pojedinačnih fragmenata, itd.
Zajedno sa zadatkom povezivanja svojstava supstanci sa njihovom modernom strukturom. Fizička hemija se takođe aktivno bavi inverznim problemom predviđanja strukture jedinjenja sa datim svojstvima.
Vrlo važan izvor informacija o strukturi molekula, njihovim karakteristikama u različitim dijelovima. stanja i karakteristike hemije. transformacije su rezultati kvantne hemije. kalkulacije. Kvantna hemija pruža sistem koncepata i ideja koje se koriste u fizičkoj hemiji kada se razmatra ponašanje hemikalija. priključaka po mol. nivou i prilikom uspostavljanja korelacije između karakteristika molekula koji formiraju supstancu i svojstava ove supstance. Zahvaljujući rezultatima kvantne hemije. proračuni površina hemijske potencijalne energije. sistema u raznim kvantna stanja i eksperimenti. Uz mogućnosti posljednjih godina, prvenstveno razvoj laserske hemije, fizička hemija se približila sveobuhvatnom proučavanju sv. u pobuđenim i visoko pobuđenim stanjima, na analizu strukturnih karakteristika veze. u takvim stanjima i specifičnostima ispoljavanja ovih osobina u dinamici hemikalija. transformacije.
Ograničenje konvencionalne termodinamike je to što može opisati samo ravnotežna stanja i reverzibilne procese. Pravi ireverzibilni procesi su predmet teorije koja je nastala 30-ih godina. 20ti vijek termodinamika ireverzibilnih procesa. Ova oblast fizičke hemije proučava neravnotežne makroskopske fenomene. sistemi u kojima stopa generisanja entropije lokalno ostaje konstantna (takvi sistemi su lokalno blizu ravnoteže). Omogućava vam da razmotrite sisteme sa hemikalijama r-cije i prijenos mase (difuzija), topline, električne energije. naknade itd.
Hemijska kinetika proučava hemijske transformacije. u vremenu, odnosno hemijskoj brzini. r-cije, mehanizme ovih transformacija, kao i zavisnost hemikalije. procesa od uslova njegove implementacije. Ona uspostavlja obrasce izdajepromene u sastavu transformacionog sistema tokom vremena, otkriva vezu između brzine hemikalije. r-cije i spoljašnjih uslova, a takođe proučava faktore koji utiču na brzinu i pravac hemijskih reakcija. okruzi.
Većina chem. p-cije su složeni višestepeni procesi koji se sastoje od pojedinačnih elementarnih hemijskih radnji. transformacija, transport reagensa i prijenos energije. Teorijski chem. kinetika obuhvata proučavanje mehanizama elementarnih procesa i izračunava konstante brzina takvih procesa na osnovu ideja i aparata klasičnih. mehanike i kvantne teorije, bavi se izgradnjom modela kompleksne hemije. procesa, uspostavlja vezu između strukture hemikalija. spojeva i njihovih reakcija. sposobnost. Identifikacija kinetičkih obrasci za složene procese (formalna kinetika) se često zasnivaju na matematici. modeliranje i omogućava vam da testirate hipoteze o mehanizmima složenih procesa, kao i da uspostavite sistem diferencijala. jednačine koje opisuju rezultate procesa pod različitim uslovima. lok. uslovima.
Za hem. kinetiku karakterizira korištenje mnogih fizičkih. istraživačke metode koje omogućavaju izvođenje lokalnih pobuda reagujućih molekula, proučavanje brzih (do femtosekundnih) transformacija, automatizaciju registracije kinetike. podaci uz njihovu istovremenu obradu na računaru itd. Kinetička akumulacija se intenzivno akumulira. informacije putem kinetičkih banaka konstante, uklj. za kem. r-cije u ekstremnim uslovima.
Veoma važna grana fizičke hemije, usko povezana sa hemijom. kinetika je proučavanje katalize, odnosno promjene brzine i smjera kemije. r-cija kada je izložena supstancama (
