Ինչ է ֆիզիկական քիմիայի առարկան: Ֆիզիկական քիմիայի բաժիններ

ՆԱԽՔԱՆ 

ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՔԻՄԻԱ

§ 1. Ֆիզիկական քիմիա առարկան. Դրա իմաստը

Քիմիական և ֆիզիկական երևույթների փոխհարաբերությունները ուսումնասիրում են ֆիզիկական քիմիա.Քիմիայի այս ճյուղը սահմանն է քիմիայի և ֆիզիկայի միջև: Օգտագործելով երկու գիտությունների տեսական և փորձարարական մեթոդները, ինչպես նաև սեփական մեթոդները, ֆիզիկական քիմիան զբաղվում է քիմիական ռեակցիաների և դրանց ուղեկցող ֆիզիկական գործընթացների բազմակողմանի ուսումնասիրությամբ։ Քանի որ, սակայն, նույնիսկ բազմակողմ ուսումնասիրությունը երբեք ամբողջական չէ և սպառիչ կերպով չի լուսաբանում երևույթը, ֆիզիկական քիմիայի օրենքներն ու օրինաչափությունները, ինչպես մյուս բնական գիտություններին, միշտ պարզեցնում են երևույթը և ամբողջությամբ չեն արտացոլում այն։

Ֆիզիկական քիմիայի արագ զարգացումը և աճող կարևորությունը կապված են ֆիզիկայի և քիմիայի միջև նրա սահմանային դիրքի հետ: Ֆիզիկական քիմիայի հիմնական ընդհանուր խնդիրը պրոցեսի ժամանակի ընթացքի և վերջնական արդյունքի (հավասարակշռության վիճակի) կանխատեսումն է տարբեր պայմաններում՝ հիմնվելով ուսումնասիրվող համակարգը կազմող նյութերի կառուցվածքի և հատկությունների տվյալների վրա:

§ 2. Ֆիզիկական քիմիայի զարգացման պատմության համառոտ ուրվագիծ

«Ֆիզիկական քիմիա» տերմինը և այս գիտության սահմանումը առաջին անգամ տվել է Մ.Վ.Լոմոնոսովը, ով 1752-1754 թթ. Գիտությունների ակադեմիայի ուսանողների համար կարդացել է ֆիզիկական քիմիայի դասընթաց և թողել այս դասընթացի «Ներածություն իրական ֆիզիկական քիմիայի» ձեռագիրը (1752 թ.): Լոմոնոսովը կատարել է բազմաթիվ ուսումնասիրություններ, որոնց թեմաները համապատասխանում են նրա կազմած «Ֆիզիկական քիմիայի դասընթացի պլանին» (1752) և «Փորձ ֆիզիկական քիմիայում» (1754) փորձարարական աշխատանքի ծրագրին։ Նրա ղեկավարությամբ անցկացվել է նաև ֆիզիկական քիմիայի ուսանողական սեմինար։

Լոմոնոսովը տվել է ֆիզիկական քիմիայի հետևյալ սահմանումը. «Ֆիզիկական քիմիան գիտություն է, որը բացատրում է ֆիզիկայի դրույթների և փորձերի հիման վրա, թե ինչ է տեղի ունենում խառը մարմիններում քիմիական գործողությունների ժամանակ»։ Այս սահմանումը մոտ է ժամանակակիցին:

Ֆիզիկական քիմիայի զարգացման համար մեծ նշանակություն ունեցավ 19-րդ դարի կեսերին թերմոդինամիկայի երկու օրենքների հայտնաբերումը (Ս. Կարնո, Յու. Ռ. Մայեր, Գ. Հելմհոլց, Դ. Պ. Ջուլ, Ռ. Կլաուզիուս, Վ. Թոմսոն): կարևորությունը։

19-րդ դարում անընդհատ աճում էր հետազոտությունների քանակը և բազմազանությունը, որոնք գտնվում էին ֆիզիկայի և քիմիայի միջև սահմանակից ոլորտում: Մշակվել է քիմիական հավասարակշռության թերմոդինամիկական տեսությունը (K.M. Guldberg, P. Waage, D.W. Gibbs)։ Լ.Ֆ.Վիլհելմիի ուսումնասիրությունները հիմք դրեցին քիմիական ռեակցիաների արագությունների (քիմիական կինետիկա) ուսումնասիրությանը։ Ուսումնասիրվել է էլեկտրաէներգիայի փոխանցումը լուծույթներում (I.V. Gittorf, F.V.G. Kolrausch), ուսումնասիրվել են գոլորշու հետ լուծույթների հավասարակշռության օրենքները (Դ.Պ. Կոնովալով) և մշակվել լուծույթների տեսությունը (Դ.Ի. Մենդելեև)։

Ֆիզիկական քիմիայի ճանաչումը որպես անկախ գիտություն և ակադեմիական դիսցիպլին արտահայտվեց 1887 թվականին Լայպցիգի համալսարանում (Գերմանիա) հիմնադրելով ֆիզիկական քիմիայի առաջին ամբիոնը, որը ղեկավարում էր Վ. Օստվալդը և առաջին ֆիզիկական ամսագրի հիմնադրման ժամանակ քիմիա այնտեղ։ 19-րդ դարի վերջում Լայպցիգի համալսարանը ֆիզիկական քիմիայի զարգացման կենտրոնն էր, իսկ առաջատար ֆիզիկական քիմիկոսներն էին Վ. Օստվալդը, Ջ. Այս ժամանակաշրջանում սահմանվեցին ֆիզիկական քիմիայի երեք հիմնական բաժիններ՝ քիմիական թերմոդինամիկա, քիմիական կինետիկա և էլեկտրաքիմիա։

Գիտության կարևորագույն ոլորտները, որոնց զարգացումը տեխնիկական առաջընթացի անհրաժեշտ պայման է, ներառում են քիմիական գործընթացների ուսումնասիրությունը. Ֆիզիկական քիմիան առաջատար դեր է խաղում այս խնդրի զարգացման մեջ:

§ 3. Ֆիզիկական քիմիայի բաժիններ. Հետազոտության մեթոդներ

Քիմիական թերմոդինամիկա. Այս բաժնում, ընդհանուր թերմոդինամիկայի օրենքների հիման վրա, բացատրվում են քիմիական հավասարակշռության օրենքները և փուլային հավասարակշռության վարդապետությունը:

Լուծումների մասին ուսմունքը նպատակ ունի բացատրել և կանխատեսել լուծույթների հատկությունները (մի քանի նյութերի միատարր խառնուրդներ)՝ հիմնվելով լուծումը կազմող նյութերի հատկությունների վրա։

Մակերեւութային երեւույթների ուսմունքը. Ուսումնասիրվում են պինդ և հեղուկների մակերևութային շերտերի (ֆազերի միջև միջերեսների) տարբեր հատկություններ. Մակերեւութային շերտերում ուսումնասիրված հիմնական երեւույթներից է adsorption(մակերեսային շերտում նյութի կուտակում):

Համակարգերում, որտեղ հեղուկ, պինդ և գազային փուլերի միջերեսները բարձր զարգացած են (էմուլսիաներ, մառախուղներ, ծուխ և այլն), մակերեսային շերտերի հատկությունները դառնում են առաջնային և որոշում ամբողջ համակարգի եզակի հատկություններից շատերը՝ որպես ամբողջ. Այդպիսին ցրված (միկրոհետերոգեն)համակարգերն ուսումնասիրվում են կոլոիդ քիմիա,որը ֆիզիկական քիմիայի հիմնական անկախ ճյուղն է։

Ֆիզիկական քիմիայի հիմնական բաժինների վերը նշված ցանկը չի ներառում այս գիտության որոշ ոլորտներ և ավելի փոքր բաժիններ, որոնք կարելի է համարել ավելի մեծ բաժինների կամ ֆիզիկական քիմիայի անկախ բաժիններ: Պետք է ևս մեկ անգամ ընդգծել ֆիզիկական քիմիայի տարբեր ճյուղերի սերտ փոխհարաբերությունները։ Ցանկացած երևույթ ուսումնասիրելիս պետք է օգտագործել գաղափարների, տեսությունների և մեթոդների զինանոց՝ քիմիայի բազմաթիվ ճյուղեր (և հաճախ՝ այլ գիտություններ) ուսումնասիրելու համար։ Միայն ֆիզիկական քիմիայի հետ նախնական ծանոթության դեպքում է հնարավոր ուսումնական նպատակներով նյութը բաշխել նշված բաժիններում:

Ֆիզիկական և քիմիական հետազոտության մեթոդներ. Ֆիզիկական քիմիայի հիմնական մեթոդները բնականաբար ֆիզիկայի և քիմիայի մեթոդներն են: Սա, առաջին հերթին, փորձարարական մեթոդ է՝ արտաքին պայմաններից նյութերի հատկությունների կախվածության ուսումնասիրություն, տարբեր գործընթացների հոսքի օրենքների և քիմիական հավասարակշռության օրենքների փորձարարական ուսումնասիրություն։

Փորձարարական տվյալների տեսական ըմբռնումը և գիտելիքների համահունչ համակարգի ստեղծումը հիմնված են տեսական ֆիզիկայի մեթոդների վրա։

Թերմոդինամիկական մեթոդը, որը դրանցից մեկն է, հնարավորություն է տալիս քանակապես կապել նյութի տարբեր հատկություններ («մակրոսկոպիկ» հատկություններ) և հաշվարկել այդ հատկություններից մի քանիսը` հիմնվելով այլ հատկությունների փորձարարական արժեքների վրա:

ԳԼՈՒԽ I
ԹԵՐՄՈԴԻՆԱՄԻԿԱՅԻ ԱՌԱՋԻՆ ՕՐԵՆՔԸ

§ 1. Էներգիա. Էներգիայի պահպանման և փոխակերպման օրենքը

Նյութի անբաժանելի հատկությունը (հատկանիշը) շարժումն է. այն անխորտակելի է, ինչպես ինքը նյութը: Նյութի շարժումը դրսևորվում է տարբեր ձևերով, որոնք կարող են անցնել մեկը մյուսի մեջ։ Նյութի շարժման չափն է էներգիա.Քանակականորեն էներգիան արտահայտվում է որոշակի ձևով շարժման յուրաքանչյուր հատուկ ձևին բնորոշ պարամետրերով և այս ձևին հատուկ միավորներով։

SI միավորների համակարգում էներգիայի միավորը (ջերմություն և աշխատանք) ջոուլն է ( Ժ),հավասար է ուժի աշխատանքին 1-ում Հ 1-ի ճանապարհին մ. 1 J = 1 Նմ:

Լայնորեն օգտագործվող էներգիայի միավորը (ջերմությունը)՝ կալորիականությունը, ներկայումս արտահամակարգային միավոր է, որը թույլատրված է օգտագործման համար։ Ներկայումս օգտագործվող կալորիականությունը, ըստ սահմանման, հավասար է ջոուլների որոշակի քանակի՝ 1 կղանքհավասար է 4,1868 ջոուլի: Այս միավորը օգտագործվում է ջերմային ճարտարագիտության մեջ և կարելի է անվանել ջերմային կալորիա:Քիմիական թերմոդինամիկայի մեջ օգտագործվում է մի փոքր այլ միավոր, որը հավասար է 4,1840 ջոուլի և կոչվում է. ջերմաքիմիական կալորիա:Դրա կիրառման նպատակահարմարությունը կապված է տեղեկատու գրքերում հավաքված և այդ միավորներում արտահայտված ընդարձակ փորձարարական ջերմաքիմիական նյութի օգտագործման հարմարության հետ։

Երբ շարժման մի ձևը փոխակերպվում է մյուսի, անհետացած և երևացող շարժման էներգիաները՝ արտահայտված տարբեր միավորներով, համարժեք են միմյանց, այսինքն՝ անհետացած շարժման էներգիան մշտական ​​քանակական կապի մեջ է շարժման էներգիայի հետ։ առաջացած շարժումը (էներգիայի համարժեք փոխակերպումների օրենքը):Այս հարաբերակցությունը կախված չէ շարժման երկու ձևերի էներգիաներից և կոնկրետ պայմաններից, որոնցում տեղի է ունեցել շարժման մի ձևից մյուսին անցումը։ Այսպիսով, երբ էլեկտրական հոսանքի էներգիան վերածվում է քաոսային մոլեկուլային շարժման էներգիայի, էլեկտրական էներգիայի մեկ ջոուլը միշտ վերածվում է 0,239-ի։ կղանքմոլեկուլային շարժման էներգիա.

Այսպիսով, էներգիան որպես նյութի շարժման չափանիշ միշտ դրսևորվում է որակապես սկզբնական ձևով, որը համապատասխանում է շարժման տվյալ ձևին և արտահայտվում է համապատասխան չափման միավորներով։ Մյուս կողմից, այն քանակապես արտացոլում է շարժման բոլոր ձևերի միասնությունը, նրանց փոխադարձ փոխարկելիությունը և շարժման անխորտակելիությունը։

Էներգիայի համարժեք փոխակերպումների վերը նշված օրենքը ֆիզիկական փորձարարական օրենք է։ Էներգիայի համարժեք փոխակերպումների օրենքըկարող է արտահայտվել տարբեր կերպ, մասնավորապես ձևով էներգիայի պահպանման և փոխակերպման օրենքը.էներգիան ոչ ստեղծվում է, ոչ էլ ոչնչացվում. Բոլոր գործընթացներում և երևույթներում այս գործընթացին մասնակցող մեկուսացված նյութական համակարգի բոլոր մասերի ընդհանուր էներգիան չի ավելանում կամ նվազում՝ մնալով հաստատուն:

Էներգիայի պահպանման և փոխակերպման օրենքը համընդհանուր է այն առումով, որ այն կիրառելի է կամայականորեն մեծ մարմիններում տեղի ունեցող երևույթների վրա, որոնք ներկայացնում են հսկայական թվով մոլեկուլների ագրեգատ, և այն երևույթների համար, որոնք տեղի են ունենում մեկ կամ մի քանի մոլեկուլների մասնակցությամբ:

Մեխանիկական շարժման տարբեր ձևերի համար էներգիայի պահպանման օրենքը վաղուց արտահայտվել է որակական ձևով (Դեկարտ - 1640) և քանակական ձևով (Լայբնից - 1697):

Ջերմության և աշխատանքի փոխադարձ փոխակերպումների համար (տե՛ս ստորև) էներգիայի պահպանման օրենքը հաստատվել է որպես բնագիտական ​​օրենք Յու. Ռ. Մայերի, Գ. Հելմհոլցի և Դ. Պ. XIX դ.

Օգտագործելով համարժեք փոխակերպումների օրենքը՝ կարելի է արտահայտել շարժման տարբեր ձևերի էներգիաները մեկ տեսակի էներգիային բնորոշ միավորներով (շարժման մեկ ձև), այնուհետև կատարել գումարում, հանում և այլն:

§ 2. Թերմոդինամիկայի առարկան, մեթոդը և սահմանները

Թերմոդինամիկան տեսական ֆիզիկայի հիմնական ճյուղերից է։ Թերմոդինամիկան ուսումնասիրում է էներգիայի տարբեր տեսակների փոխադարձ փոխակերպումների օրենքները, որոնք կապված են մարմինների միջև էներգիայի փոխանցման հետ ջերմության և աշխատանքի տեսքով:Իր ուշադրությունը կենտրոնացնելով ջերմության և աշխատանքի վրա՝ որպես էներգիայի փոխանցման ձևեր տարբեր գործընթացներում, թերմոդինամիկան ներառում է բազմաթիվ էներգետիկ կապեր և կախվածություններ նյութի տարբեր հատկությունների միջև իր դիտարկման շրջանակում և տալիս է շատ լայնորեն կիրառելի ընդհանրացումներ, որոնք կոչվում են. թերմոդինամիկայի օրենքները.

Հիմնական թերմոդինամիկական օրենքները սահմանելիս մարմնի ներսում տեղի ունեցող էներգիայի փոխակերպումները (հաճախ շատ բարդ) սովորաբար չեն մանրամասնվում: Տվյալ վիճակում մարմնին բնորոշ էներգիայի տեսակները նույնպես չեն տարբերվում. Այս բոլոր տեսակի էներգիայի ամբողջությունը համարվում է մեկ համակարգի ներքին էներգիան .

Վերը շարադրված թերմոդինամիկայի թեման սահմանում է այս գիտության մեթոդն ու սահմանները։ Ջերմության և աշխատանքի տարբերությունը, որը որպես ելակետ ընդունվում է թերմոդինամիկայի կողմից, և ջերմության հակադրությունը աշխատանքին, իմաստ ունի միայն բազմաթիվ մոլեկուլներից բաղկացած մարմինների համար, քանի որ մեկ մոլեկուլի կամ փոքր թվով մոլեկուլների համար հասկացությունները. ջերմությունն ու աշխատանքը կորցնում են իրենց նշանակությունը. Ուստի թերմոդինամիկան դիտարկում է միայն մեծ թվով մոլեկուլներից բաղկացած մարմիններ, այսպես կոչված. մակրոսկոպիկ համակարգերավելին, թերմոդինամիկան իր դասական տեսքով հաշվի չի առնում առանձին մոլեկուլների վարքն ու հատկությունները։

Թերմոդինամիկական մեթոդը բնութագրվում է նաև նրանով, որ ուսումնասիրության առարկան նյութական աշխարհից մեկուսացված մարմին է կամ մարմինների խումբ. թերմոդինամիկ համակարգ (այսուհետ՝ պարզ համակարգ):

Համակարգն ունի արտաքին աշխարհից (միջավայրից) բաժանող որոշակի սահմաններ։

Համակարգն է միատարր , եթե նրա յուրաքանչյուր պարամետր ունի նույն արժեքը համակարգի բոլոր մասերում կամ անընդհատ փոխվում է կետից կետ:

Համակարգն է տարասեռ , եթե այն բաղկացած է մի քանի մակրոսկոպիկ (իր հերթին բաղկացած բազմաթիվ մոլեկուլներից) մասերից՝ միմյանցից առանձնացված տեսանելի միջերեսներով։ Այս մակերեսների վրա որոշ պարամետրեր կտրուկ փոխվում են: Այդպիսին է, օրինակ, «պինդ աղ - հագեցած ջրային աղի լուծույթ - հագեցած ջրի գոլորշի» համակարգը։ Այստեղ աղի սահմաններում՝ լուծույթ և լուծույթ՝ գոլորշի, բաղադրությունը և խտությունը կտրուկ փոխվում են։

Համակարգի միատարր մասերը, որոնք առանձնացված են այլ մասերից տեսանելի միջերեսներով, կոչվում են փուլերը . Այս դեպքում նույն ֆիզիկական և թերմոդինամիկական հատկություններով համակարգի առանձին միատարր մասերի ամբողջությունը համարվում է մեկ փուլ (օրինակ՝ մեկ նյութի բյուրեղների կամ հեղուկ կաթիլների մի շարք, որոնք կախված են գազում և ձևավորում են մառախուղ. ) Համակարգի յուրաքանչյուր փուլ բնութագրվում է վիճակի իր հավասարմամբ:

Համակարգը, որը չի կարող նյութը և էներգիան փոխանակել շրջակա միջավայրի հետ (ջերմության կամ աշխատանքի տեսքով), կոչվում է մեկուսացված .

Համակարգը, որը կարող է նյութը և էներգիան փոխանակել շրջակա միջավայրի հետ (ջերմության կամ աշխատանքի տեսքով), կոչվում է բացել.

Համակարգը, որը չի կարող նյութը փոխանակել շրջակա միջավայրի հետ, բայց կարող է էներգիա փոխանակել (ջերմության կամ աշխատանքի տեսքով), կոչվում է փակված .

Թերմոդինամիկան ուսումնասիրում է նյութական համակարգի այնպիսի չափելի հատկությունների և դրա մակրոսկոպիկ մասերի (փուլերի) միջև կապը, ինչպիսիք են համակարգում ընդգրկված փուլերի ջերմաստիճանը, ճնշումը, զանգվածը, խտությունը և քիմիական բաղադրությունը, ինչպես նաև որոշ այլ հատկություններ: որպես այս հատկությունների փոփոխությունների փոխհարաբերություն:

Թերմոդինամիկայի կողմից ուսումնասիրված հատկությունների ամբողջությունը (այսպես կոչված համակարգի թերմոդինամիկական պարամետրերը) սահմանում է համակարգի թերմոդինամիկ վիճակը.Ցանկացած թերմոդինամիկական հատկության փոփոխությունը (նույնիսկ եթե միայն մեկը) հանգեցնում է համակարգի թերմոդինամիկական վիճակի փոփոխության։

Բնության մեջ տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները կարելի է բաժանել ինքնաբուխ (բնական) և ոչ ինքնաբուխ:

Ինքնաբուխ գործընթացներՍրանք գործընթացներ են, որոնք չեն պահանջում արտաքին էներգիայի ներդրում: Օրինակ՝ ավելի բարձր ջերմաստիճան ունեցող մարմնից ջերմության փոխանցումը ավելի ցածր ջերմաստիճան ունեցող մարմնին, ջրի մեջ աղի լուծարումը և այլն, ընթանում են ինքնին։

Ոչ ինքնաբուխ գործընթացներիրենց հոսքի համար դրսից էներգիա են պահանջում, օրինակ՝ օդի բաժանումը ազոտի և թթվածնի:

Թերմոդինամիկայի մեջ դիտարկվում են հիմնականում համակարգի այնպիսի վիճակներ, որոնցում նրա պարամետրերը (ջերմաստիճանը, ճնշումը, էլեկտրաստատիկ պոտենցիալը և այլն) ժամանակի ընթացքում ինքնաբերաբար չեն փոխվում և ունեն նույն արժեքը առանձին փուլերի ծավալի բոլոր կետերում: Նման պետությունները կոչվում են հավասարակշռված.

Թերմոդինամիկայի հիմնական պոստուլատներից մեկն այն պնդումն է, որ Ցանկացած ինքնաբուխ գործընթացի ընթացքը, ի վերջո, բերում է մեկուսացված համակարգը հավասարակշռության վիճակի, երբ նրա հատկություններն այլևս չեն փոխվի, այսինքն՝ համակարգում կհաստատվի հավասարակշռություն:

Ֆազերի ներսում ջերմաստիճանի, ճնշման և բաղադրության անհավասար և ժամանակով փոփոխվող բաշխումներով բնութագրվող վիճակներ են անհավասարակշռություն. Դրանք դիտարկվում են ոչ հավասարակշռված (անշրջելի) պրոցեսների թերմոդինամիկայով, որոնցում, բացի հիմնական թերմոդինամիկական օրենքներից, օգտագործվում են լրացուցիչ ենթադրություններ։

Թերմոդինամիկան, որը կառուցված է թերմոդինամիկայի հիմնական օրենքների հիման վրա, որոնք համարվում են փորձի ընդհանրացում, հաճախ կոչվում է. դասականկամ ֆենոմենոլոգիական թերմոդինամիկա.Թերմոդինամիկան ապահովում է ջերմային շարժիչների տեսության տեսական հիմքերը. այս բաժինը կոչվում է տեխնիկական թերմոդինամիկա.Զբաղվում է քիմիական պրոցեսների թերմոդինամիկական տեսանկյունից ուսումնասիրությամբ քիմիական թերմոդինամիկա,որը ֆիզիկական քիմիայի հիմնական ճյուղերից է։

§ 3. Ջերմություն և աշխատանք

Շարժման ձևերի փոփոխությունները մի մարմնից մյուսն անցնելիս և էներգիայի համապատասխան փոխակերպումները շատ բազմազան են։ Շարժման անցման ձևերը և դրա հետ կապված էներգիայի անցումները կարելի է բաժանել երկու խմբի.

Առաջին խումբը ներառում է շարժման անցման միայն մեկ ձև երկու հարակից մարմինների մոլեկուլների քաոսային բախումներով, այսինքն. հաղորդման միջոցով (և միևնույն ժամանակ ճառագայթման միջոցով): Այս կերպ փոխանցվող շարժման չափն է ջերմություն .

Երկրորդ խումբը ներառում է շարժման անցման տարբեր ձևեր, որոնց ընդհանուր հատկանիշը մակրոսկոպիկ զանգվածների շարժումն է ցանկացած արտաքին ուժերի գործողության ներքո, որոնք ունեն ուղղորդված բնույթ: Այդպիսիք են գրավիտացիոն դաշտում մարմինների վերելքը, էլեկտրաէներգիայի որոշակի քանակի անցումն ավելի մեծ էլեկտրաստատիկ պոտենցիալից փոքրի, ճնշման տակ գազի ընդարձակումը և այլն։ Նման միջոցներով փոխանցվող շարժման ընդհանուր չափումն է Աշխատանք .

Ջերմությունը և աշխատանքը որակապես և քանակապես բնութագրում են նյութական աշխարհի մի մասից մյուսը շարժման փոխանցման երկու տարբեր ձևեր:

Շարժման փոխանցումը նյութի բարդ շարժման տեսակ է, որի երկու հիմնական ձևերն առանձնացնում ենք։ Ջերմությունը և աշխատանքը նյութի շարժման այս երկու բարդ ձևերի չափումներ են, և դրանք պետք է դիտարկվեն որպես էներգիայի տեսակներ:

Ջերմության և աշխատանքի ընդհանուր հատկությունն այն է, որ դրանք նշանակություն ունեն միայն այն ժամանակային ընդմիջումներում, որոնցում տեղի են ունենում այդ գործընթացները: Նման պրոցեսների ընթացքում որոշ մարմիններում այս կամ այն ​​ձևով շարժումը նվազում է, և համապատասխան էներգիան նվազում է, իսկ մյուս մարմիններում նույն կամ այլ ձևերով շարժումը մեծանում է, և էներգիայի համապատասխան տեսակները մեծանում են։

Խոսքը ոչ թե որևէ մարմնի ջերմության պաշարի կամ աշխատանքի մասին է, այլ միայն հայտնի գործընթացի ջերմության և աշխատանքի մասին։ Դրա ավարտից հետո մարմիններում ջերմության առկայության կամ աշխատանքի մասին խոսելն ավելորդ է։

§ 4. Ջերմության և աշխատանքի համարժեքությունը

Ջերմության և աշխատանքի միջև հաստատուն համարժեք հարաբերակցությունը դրանց փոխադարձ անցումների ժամանակ հաստատվել է Դ.Պ. Ջուլի (1842-1867) դասական փորձերում։ Ջուլի տիպիկ փորձը հետևյալն է.

Ջոուլ սարք՝ ջերմության մեխանիկական համարժեքը որոշելու համար։

Հայտնի բարձրությունից ընկնող կշիռները պտտում են կալորիմետրի մեջ ջրի մեջ ընկղմված խառնիչը (քաշը և ջրի հետ կալորիմետրը կազմում են թերմոդինամիկական համակարգ): ջերմաստիճանի համապատասխան աճը քանակական է:

Նշված գործընթացի ավարտից հետո համակարգը պետք է բերվի իր սկզբնական վիճակին: Դա կարելի է անել մտավոր փորձի միջոցով: Կշիռները բարձրանում են իրենց սկզբնական բարձրության վրա, մինչդեռ արտաքին աշխատանք է ծախսվում, ինչը մեծացնում է համակարգի էներգիան։ Բացի այդ, ջերմությունը հանվում է կալորիմետրից (փոխանցվում է շրջակա միջավայր)՝ սառեցնելով այն մինչև նախնական ջերմաստիճանը։ Այս գործողությունները համակարգը վերադարձնում են իր սկզբնական վիճակին, այսինքն՝ համակարգի բոլոր չափելի հատկությունները ձեռք են բերում նույն արժեքները, որոնք ունեին սկզբնական վիճակում: Այն գործընթացը, որի ընթացքում փոխվել են համակարգի հատկությունները, և որի վերջում այն ​​վերադարձել է իր սկզբնական վիճակին, կոչվում է շրջանաձև (ցիկլային) գործընթաց կամ ցիկլը .

Նկարագրված ցիկլի միակ արդյունքը համակարգը շրջապատող միջավայրից աշխատանքի հեռացումն է և կալորիմետրից վերցված ջերմության այս միջավայր տեղափոխումը։

Այս երկու մեծությունների համեմատությունը, որը չափվում է համապատասխան միավորներով, ցույց է տալիս նրանց միջև մշտական ​​կապ՝ անկախ բեռի չափից, կալորիմետրի չափից և տարբեր փորձերում ջերմության և աշխատանքի հատուկ քանակներից:

Ցանկալի է գրել ջերմությունը և աշխատել ցիկլային գործընթացում՝ որպես անսահման փոքր (տարրական) ջերմությունների գումար (ինտեգրալ)  Քև անսահման փոքր (տարրական) աշխատատեղեր Վ, և ինտեգրման սկզբնական և վերջնական սահմանները համընկնում են (ցիկլ):

Այնուհետև ցիկլային գործընթացում ջերմության և աշխատանքի համարժեքությունը կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

(ես, 1)

Հավասարման մեջ (I, 1) նշանը նշանակում է ինտեգրում ցիկլի ընթացքում: Գործակիցի կայունություն կ արտացոլում է ջերմության և աշխատանքի համարժեքությունը ( կջերմության մեխանիկական համարժեքն է): Հավասարումը (I, 1) արտահայտում է էներգիայի պահպանման օրենքը աշխատանքը ջերմության վերածելու որոշակի, շատ կարևոր դեպքի համար։

Ջոուլի, Ռոուլանդի (1880), Միկուլեսկուի (1892) և այլոց ուսումնասիրություններում օգտագործվել են մետաղների շփման, հարվածի, էլեկտրական հոսանքի աշխատանքի ուղղակի փոխակերպումը ջերմության, պինդ մարմինների ձգման մեթոդները և այլն։ կ միշտ հաստատուն է փորձարարական սխալի շրջանակներում:

Հետևյալում միշտ ենթադրվում է, որ աշխատանքն ու ջերմությունը՝ գործակցի օգնությամբ կարտահայտված նույն միավորներով (անկախ ամեն ինչից) և գործակիցով կիջնում ​​է.

§ 5. Ներքին էներգիա

Ոչ շրջանաձև գործընթացի համար հավասարությունը (I, 1) չի պահպանվում, քանի որ համակարգը չի վերադառնում իր սկզբնական վիճակին: Փոխարենը, ոչ շրջանաձև գործընթացի հավասարությունները կարող են գրվել (բաց թողնելով գործակիցը կ):

≠

Քանի որ ինտեգրման սահմանները հիմնականում կամայական են, ապա տարրական մեծությունների համար Վ Եվ Ք:

Ք   Վ,

հետևաբար.

Ք – Վ  0

Նշեք տարբերությունը Ք – Վցանկացած տարրական թերմոդինամիկական գործընթացի միջոցով dU:

dU   Ք – Վ (I, 2)

կամ վերջնական գործընթացի համար.


–
(I, 2a)

Վերադառնալով շրջանաձև գործընթացին, մենք ստանում ենք (I, 1 հավասարումից).

=
–
= 0 (I, 3)

Այսպիսով, արժեքը dU որոշակի համակարգի պետական ​​ֆունկցիայի ընդհանուր դիֆերենցիալն է: Երբ համակարգը վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին (ցիկլային փոփոխությունից հետո), այս ֆունկցիայի արժեքը ձեռք է բերում իր սկզբնական արժեքը։

Համակարգի վիճակի գործառույթU , սահմանված հավասարումներով (Ի, 2) կամ (Ի, 2ա) կոչվում էներքին էներգիա համակարգեր .

Ակնհայտ է, որ արտահայտությունը (I, 2a) կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

= U 2 – U 1 = ∆ U = – (I, 2b)

U 2 – U 1 = ∆U = Q – W

Այս պատճառաբանությունը էմպիրիկորեն հիմնավորում է համակարգի վիճակի որոշակի ֆունկցիայի առկայությունը, որն ունի համակարգի բոլոր շարժումների ընդհանուր չափման իմաստը։

Այլ կերպ ասած, ներքին էներգիան ներառում է մոլեկուլների թարգմանական և պտտվող էներգիան, մոլեկուլում ատոմների և ատոմների խմբերի թրթռման էներգիան, էլեկտրոնի շարժման էներգիան, ներմիջուկային և այլ տեսակի էներգիան, այսինքն՝ բոլոր տեսակի մասնիկների ամբողջությունը։ էներգիան համակարգում, բացառությամբ հենց համակարգի պոտենցիալ և կինետիկ էներգիայի:

Ենթադրենք, որ ցիկլային պրոցեսն իրականացվել է այնպես, որ համակարգի սկզբնական վիճակին վերադառնալուց հետո համակարգի ներքին էներգիան ոչ թե վերցրել է սկզբնական արժեքը, այլ աճել է։ Այս դեպքում շրջանաձև պրոցեսների կրկնությունը կառաջացներ համակարգում էներգիայի կուտակում։ Այս էներգիան հնարավոր կլիներ վերածել աշխատանքի և այդ կերպ աշխատանք ստանալ ոչ թե ջերմության հաշվին, այլ «ոչնչից», քանի որ շրջանաձև գործընթացում աշխատանքը և ջերմությունը համարժեք են միմյանց, ինչը ցույց են տալիս ուղղակի փորձերը։ .

Նշված կառուցման ցիկլը ավարտելու անկարողություն perpetuum mobile (perpetuum mobile) առաջին տեսակի,որ աշխատանք է տալիս առանց այլ տեսակի էներգիայի համարժեք քանակի ծախսելու, ապացուցվում է մարդկային հազարամյա փորձի բացասական արդյունքով։ Այս արդյունքը հանգեցնում է նույն եզրակացության, որը մենք ստացել ենք որոշակի, բայց ավելի խիստ ձևով՝ վերլուծելով Ջոուլի փորձերը:

Եվս մեկ անգամ ձևակերպենք ստացված արդյունքը. Համակարգի ընդհանուր էներգիայի մատակարարումը (նրա ներքին էներգիան) ցիկլային գործընթացի արդյունքում վերադառնում է իր սկզբնական արժեքին, այսինքն՝ տվյալ վիճակում գտնվող համակարգի ներքին էներգիան ունի մեկ որոշակի արժեք և կախված չէ նրանից, թե ինչ է փոխում համակարգը։ ենթարկվել է մինչ այս վիճակին գալը։

Այսինքն՝ համակարգի ներքին էներգիան համակարգի վիճակի միարժեք, շարունակական և վերջավոր ֆունկցիա է։

Համակարգի ներքին էներգիայի փոփոխությունը որոշվում է արտահայտությամբ (I, 2b); արտահայտությունը (I, 3) վավեր է շրջանաձև գործընթացի համար: Համակարգի որոշ հատկությունների (պարամետրերի) անվերջ փոքր փոփոխության դեպքում համակարգի ներքին էներգիան նույնպես անսահմանորեն փոխվում է։ Սա շարունակական ֆունկցիայի հատկություն է։

Թերմոդինամիկայի շրջանակներում կարիք չկա օգտագործել ներքին էներգիա հասկացության ընդհանուր սահմանումը: Պաշտոնական քանակական սահմանումը (I, 2) կամ (I, 2a) արտահայտությունների միջոցով բավարար է հետագա բոլոր թերմոդինամիկական պատճառաբանությունների և եզրակացությունների համար:

Քանի որ համակարգի ներքին էներգիան նրա վիճակի ֆունկցիան է, ապա, ինչպես արդեն նշվեց, համակարգի վիճակների պարամետրերի անսահման փոքր փոփոխություններով ներքին էներգիայի աճը վիճակի ֆունկցիայի ընդհանուր դիֆերենցիալն է։ (I, 3) հավասարման մեջ ինտեգրալը բաժանելով երկու ինտեգրալների՝ ուղու վիճակից եկող հատվածների վրա 1 մինչև պետությունը 2 (ուղի «ա») (տե՛ս նկ. I) և հակառակը՝ վիճակից 2

խորացված դասընթաց ֆիզիկական քիմիա 6-րդ քննություն Մինչ կարգապահությունը յուրացնելը «Խորացված ֆիզիկական քիմիա«պետք է լինի... ֆիզիկական քիմիա. / Խմբագրել է V.V. Բուդանովա, Ն.Կ. Վորոբյովը։ - Լ.: Քիմիա, 1986. - 352 էջ. Գործնական աշխատանք ֆիզիկական քիմիա ...

  • Աշխատանքային ծրագիր «Օրգանական և ֆիզիկական քիմիա» մասնագիտության գծով 060601 Բժշկական կենսաքիմիա, շրջանավարտի որակավորման ծածկագիր (65 մասնագետ) կրթության ձև (լրիվ դրույքով)

    Աշխատանքային ծրագիր

    Ամբիոնում Գրադարանում 1 Օրգանական և ֆիզիկական քիմիա(օրգանական քիմիա, մաս I): Վ.Ա.Ստարցևա, Լ.Է.Նիկիտինա, Ն.Պ. ... Ամբիոնում Գրադարանում 1 Օրգանական ու ֆիզիկական քիմիա(օրգանական քիմիա, մաս I): Վ.Ա.Ստարցևա, Լ.Է.Նիկիտինա, Ն.Պ. ...

  • Թիվ 2 քննություն ֆիզիկական քիմիայից

    Փաստաթուղթ

    Թիվ 2 քննություն վրա ֆիզիկական քիմիաՏարբերակ 2 Ինչ է ջերմաստիճանը .... Թիվ 2 քննություն վրա ֆիզիկական քիմիաՏարբերակ 3 Թվարկե՛ք ֆիզիկական և քիմիական մեծությունները ... Քննություն թիվ 2 վրա ֆիզիկական քիմիաՏարբերակ 12 Որոշման էլեկտրոդներ: ...

  • Մեթոդական ձեռնարկ լաբորատոր աշխատանքի թիվ 4 ֆիզիկական քիմիայի կուրսում Քիմիական տեխնոլոգիայի և շինանյութագիտության ֆակուլտետի մշտական ​​ուսանողների համար.

    Գործիքակազմ

    Հավասարակշռության հաստատունի արժեքները ֆիզիկական քիմիահաճախ կա լաբորատոր աշխատանք, որը վերաբերում է ... p. 3. Պետրով Ն.Ա., Չերեպանով Վ.Ա. Երմիշինա Յու.Ա. Սեմինար ֆիզիկական քիմիա. Գործիքակազմ. Եկատերինբուրգ: Հրատարակչություն...

  • 02. 00. 04 «Ֆիզիկական քիմիա» մասնագիտության ընդունելության քննության ծրագիրը.

    Ծրագիր

    Հավասարակշռություն // Մ.: Մետալուրգիա.-1988.-560-ական թթ. Դե, ֆիզիկական քիմիա/ ԻՆՁ ԵՒ. Գերասիմով, Վ.Պ. Դրևինգ, Է.Ի. Էրմին և ուրիշներ. տակ ... .- 1980.- 180-ական թթ. Գորշկով Բ.Ի., Կուզնեցով Ի.Ա. / Հիմունքներ ֆիզիկական քիմիա. 2-րդ հրատ. // Մ.: Մոսկվայի համալսարանի հրատարակչություն...

    • Թերմոդինամիկական համակարգ- մարմին կամ մարմինների խումբ, որոնք գտնվում են փոխազդեցության մեջ՝ մտավոր կամ իրականում մեկուսացված շրջակա միջավայրից:

    միատարր համակարգ- համակարգ, որի ներսում չկան համակարգի մասերը (փուլերը) բաժանող մակերեսներ, որոնք տարբերվում են հատկություններով:

    տարասեռ համակարգ- համակարգ, որի ներսում կան մակերեսներ, որոնք բաժանում են համակարգի մասերը, որոնք տարբերվում են հատկություններով:

    Փուլ- տարասեռ համակարգի միատարր մասերի մի շարք, որոնք նույնական են ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով, որոնք առանձնացված են համակարգի այլ մասերից տեսանելի միջերեսներով:

    մեկուսացված համակարգՀամակարգ, որը չի փոխանակում նյութը կամ էներգիան իր միջավայրի հետ:

    փակ համակարգ- համակարգ, որը էներգիա է փոխանակում շրջակա միջավայրի հետ, բայց չի փոխանակում նյութը:

    բաց համակարգ- համակարգ, որը փոխանակում է և՛ նյութը, և՛ էներգիան շրջակա միջավայրի հետ:

    Պետական ​​ընտրանքներՔանակներ են, որոնք բնութագրում են դիտարկվող համակարգի որոշ մակրոսկոպիկ հատկություն:

    Թերմոդինամիկ գործընթաց– համակարգի թերմոդինամիկական վիճակի ցանկացած փոփոխություն (առնվազն մեկ վիճակի պարամետրի փոփոխություն):

    Հետադարձելի գործընթաց- գործընթաց, որը թույլ է տալիս համակարգին վերադառնալ իր սկզբնական վիճակին՝ առանց միջավայրում որևէ փոփոխություն թողնելու:

    հավասարակշռության գործընթաց- գործընթաց, որի ժամանակ համակարգը անցնում է վիճակների շարունակական շարքով, որոնք անսահման մոտ են հավասարակշռության վիճակին: Հավասարակշռության գործընթացի բնութագրական առանձնահատկությունները.

    1) գործող և հակառակ ուժերի միջև անսահման փոքր տարբերություն. Ֆեքս-Ֆին > 0;

    2) համակարգի կողմից կատարումը առավելագույն աշխատանքի անմիջական գործընթացում | Վ| = առավելագույնը;

    3) գործընթացի անսահման դանդաղ հոսք, որը կապված է գործող ուժերի անսահման փոքր տարբերության և միջանկյալ վիճակների անսահման մեծ քանակի հետ. տ > ?.

    Ինքնաբուխ գործընթաց- գործընթաց, որը կարող է ընթանալ առանց դրսից աշխատանքի ծախսման, և արդյունքում աշխատանք կարող է ստացվել այն չափով, որը համաչափ է տեղի ունեցած համակարգի վիճակի փոփոխությանը: Կարող է տեղի ունենալ ինքնաբուխ գործընթաց շրջելիկամ անդառնալիորեն։

    Ոչ ինքնաբուխ գործընթաց- գործընթաց, որի հոսքը պահանջում է աշխատանքի արժեքը դրսից՝ համակարգի վիճակի փոփոխությանը համաչափ չափով։

    Էներգիահամակարգի՝ աշխատանք կատարելու ունակության չափանիշ է. նյութի շարժման և փոխազդեցության ընդհանուր որակական միջոց։ Էներգիան նյութի բնածին հատկությունն է: Տարբերել պոտենցիալ էներգիաորոշ ուժերի դաշտում մարմնի դիրքի պատճառով և կինետիկ էներգիապայմանավորված է տարածության մեջ մարմնի դիրքի փոփոխությամբ:

    Համակարգի ներքին էներգիան U համակարգը կազմող բոլոր մասնիկների կինետիկ և պոտենցիալ էներգիաների գումարն է։ Կարելի է նաև սահմանել համակարգի ներքին էներգիան որպես դրա ընդհանուր էներգիա՝ հանած ամբողջ համակարգի կինետիկ և պոտենցիալ էներգիան: [ U]= Ջ.

    Ջերմություն Ք - էներգիայի փոխանցման ձև մոլեկուլների խանգարված շարժման միջոցով, երկու հարակից մարմինների մոլեկուլների քաոսային բախումների միջոցով, այսինքն ՝ ջերմության փոխանցման միջոցով (և միևնույն ժամանակ ճառագայթման միջոցով): Q > 0, եթե համակարգը ջերմություն է ստանում շրջակա միջավայրից: [ Ք]= Ջ.

    Աշխատանք Վ - էներգիայի փոխանցման ձև մասնիկների (մակրոսկոպիկ զանգվածների) պատվիրված շարժման միջոցով ցանկացած ուժերի գործողության ներքո: W > 0, եթե միջավայրը աշխատում է համակարգի վրա: [W] = Ջ.

    Բոլոր աշխատանքները բաժանված են ընդլայնման (կամ կծկման) մեխանիկական աշխատանքև աշխատանքի այլ տեսակներ (օգտակար աշխատանք). W = -pdV + ?W?:

    Պինդ մարմինների և հեղուկների ստանդարտ վիճակըՄաքուր նյութի կայուն վիճակն է տվյալ ջերմաստիճանում ճնշման տակ p = 1 ատմ.

    Ստանդարտ պետական ​​մաքուր գազ- գազի վիճակը՝ հնազանդվելով 1 ատմ ճնշման դեպքում իդեալական գազի վիճակի հավասարմանը:

    Ստանդարտ արժեքներ– ստանդարտ վիճակում գտնվող նյութերի համար սահմանված քանակություններ (նշվում է 0-ով):

    1.1. Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը

    Էներգիան անխորտակելի է և չստեղծված. այն կարող է փոխվել մի ձևից մյուսը միայն համարժեք համամասնություններով:

    Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը պոստուլատ է. այն չի կարող տրամաբանորեն ապացուցվել կամ բխել ավելի ընդհանուր դրույթներից:

    Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը սահմանում է ջերմության միջև կապը Q,աշխատանք Վև համակարգի ներքին էներգիայի փոփոխություն. U.

    մեկուսացված համակարգ

    Մեկուսացված համակարգի ներքին էներգիան մնում է անփոփոխ:

    U= const կամ dU= 0

    փակ համակարգ

    Փակ համակարգի ներքին էներգիայի փոփոխությունը տեղի է ունենում համակարգին փոխանցվող ջերմության և/կամ համակարգի վրա կատարված աշխատանքի շնորհիվ:

    ?U=Q+Wկամ dU=? Q+? Վ

    բաց համակարգ

    Բաց համակարգի ներքին էներգիայի փոփոխությունը տեղի է ունենում համակարգին փոխանցվող ջերմության և/կամ համակարգի վրա կատարված աշխատանքի, ինչպես նաև համակարգի զանգվածի փոփոխության պատճառով:

    ?U = Q + W + ?U mկամ dU=? Q+? W+ ես?Ու ես dn ես

    Ներքին էներգիան պետական ​​ֆունկցիա է. սա նշանակում է, որ ներքին էներգիայի փոփոխություն. Uկախված չէ համակարգի անցման ուղուց 1 վիճակից 2 վիճակ և հավասար է ներքին էներգիայի արժեքների տարբերությանը U 2Եվ U 1այս նահանգներում.

    ?U \u003d U 2 - U 1

    Որոշ գործընթացի համար.

    ?U = ?(v i U i) npod - ?(v i U i) նշվ

    1.2. Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքի կիրառումը միատարր մի բաղադրիչ փակ համակարգերում

     Իզոխորիկ գործընթաց (Վ = const; Վ = 0)

    Ամենապարզ դեպքում ոչ մի օգտակար աշխատանք չի կատարվում։

    dU=? Q+? W=? Q- pdV dU = ?Q v = C V dT = nC V dT

    Համակարգի ստացած ջերմության ողջ քանակությունը գնում է ներքին էներգիան փոխելու համար:

    – ջերմային հզորություն մշտական ​​ծավալով,այսինքն՝ ջերմության քանակությունը, որն անհրաժեշտ է կայուն ծավալով համակարգի ջերմաստիճանը մեկ աստիճանով բարձրացնելու համար։ [ CV] = J / աստիճան.

    CVմոլային ջերմունակությունը հաստատուն ծավալի դեպքում է, J/(մոլ? դգ): Իդեալական գազերի համար.

    C V = 2/3 Rմիատոմ գազ է;

    C V = 5 / 2 Rերկատոմային գազ է։

    isobaric գործընթաց (Ռ = const) dU=? Q+? W = ?Q – pdV ?Q p = dU + pdV = d(U + pV) = dH

    H \u003d U + pV - էնթալպիահամակարգի պետական ​​գործառույթն է։

    ?Н = ?(? i U i)արտադրել - ?(? ես U i)նշվ

    ?Q p = dU + pdV =dH = C p dT –Իզոբարային գործընթացի ջերմային ազդեցությունը հավասար է համակարգի էթալպիայի փոփոխությանը:

    – ջերմային հզորություն մշտական ​​ճնշման տակ: [ՀԵՏ] = J/deg.

    C pմոլային ջերմունակությունը մշտական ​​ճնշման դեպքում է, J/(մոլ? դգ):

    Իդեալական գազերի համար. C p = C V + R; C p, C V =[J/(մոլ Կ)]:

    Քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցություն (ջերմություն):- կայուն ջերմաստիճանում ռեակցիայի ընթացքում արձակված կամ ներծծվող ջերմության քանակությունը.

    Qv = ?UV Qp = ?Վեր Ռեակցիայի ջերմային ազդեցության կախվածությունը ջերմաստիճանից. Կիրխհոֆի օրենքը

    Քիմիական ռեակցիայի ջերմային ազդեցության ջերմաստիճանի գործակիցը հավասար է ռեակցիայի ընթացքում համակարգի ջերմային հզորության փոփոխությանը։

    Կիրխհոֆի օրենքը.

    Քիմիական գործընթացի համար ջերմային հզորության փոփոխությունը տրվում է համակարգի կազմի փոփոխությամբ.

    ?C p= ?(? i C p,i) prod – ?(? i C p,i) ref թե? C V =?(? i C V,i) prod – ?(? i C V,i) նշվ

    Կիրխհոֆի օրենքի ամբողջական ձևը.

    ?H T2 \u003d ?H T1 + ?C p (T 2 - T 1) կամ? U T2 \u003d U Ti +? C V (T 2 - T 1)

    1.3. Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը. Էնտրոպիա

    1) Ջերմությունը չի կարող ինքնաբերաբար փոխանցվել ավելի քիչ տաքացած մարմնից ավելի տաքացած մարմնին:

    2) Անհնար է մի գործընթաց, որի միակ արդյունքը ջերմության վերածումն է աշխատանքի։

    3) Կա համակարգի վիճակի որոշ գործառույթ, որը կոչվում է էնտրոպիաորի փոփոխությունը կապված է կլանված ջերմության և համակարգի ջերմաստիճանի հետ հետևյալ կերպ.

    ոչ հավասարակշռված գործընթացում

    հավասարակշռության գործընթացում

    S-ն էնտրոպիա է, J / աստիճան,

    կրճատված ջերմությունն է:

    Էնտրոպիայի վիճակագրական մեկնաբանություն

    Համակարգի յուրաքանչյուր վիճակ նշանակված է թերմոդինամիկական հավանականություն(սահմանվում է որպես համակարգի տվյալ մակրովիճակը կազմող միկրովիճակների քանակ), որքան մեծ է, այնքան ավելի անկարգ կամ անորոշ է այս վիճակը: Էնտրոպիան վիճակի ֆունկցիա է, որը նկարագրում է համակարգի անկարգության աստիճանը։

    S=k ln ՎԲոլցմանի բանաձևն է։

    Համակարգը հակված է ինքնաբերաբար անցում կատարել առավելագույն թերմոդինամիկական հավանականությամբ վիճակի:

    Բացարձակ էնտրոպիայի հաշվարկ

    Քիմիական գործընթացի ընթացքում էնտրոպիայի փոփոխությունը որոշվում է միայն սկզբնական նյութերի և ռեակցիայի արտադրանքների տեսակով և վիճակով և կախված չէ ռեակցիայի ուղուց.

    ?S = ?(? i S i)արտադրել - ?(?iSi)նշվ

    Բացարձակ էնտրոպիայի արժեքները ստանդարտ պայմաններում տրված են տեղեկատու գրականության մեջ:

    1.4. Ջերմոդինամիկական պոտենցիալներ

    Պոտենցիալայն արժեքն է, որի նվազումը որոշում է համակարգի կատարած աշխատանքը:

    Միայն այն գործընթացները, որոնք հանգեցնում են համակարգի ազատ էներգիայի նվազմանը, կարող են ինքնաբուխ ընթանալ. համակարգը գալիս է հավասարակշռության, երբ ազատ էներգիան հասնում է իր նվազագույն արժեքին:

    F = U – TS – Հելմհոլցի ազատ էներգիա – իզոխորիկ-իզոթերմալ պոտենցիալ(J) - որոշում է գործընթացի ինքնաբուխ հոսքի ուղղությունը և սահմանը փակ համակարգում իզոխորիկ-իզոթերմային պայմաններում:

    dF = dU – TdSկամ? F = ?U - T?S

    G = H – TS = U + pV – TS – Գիբսի ազատ էներգիա – իզոբարային-իզոթերմային պոտենցիալ(J) - որոշում է գործընթացի ինքնաբուխ հոսքի ուղղությունը և սահմանը փակ համակարգում իզոբար-իզոթերմային պայմաններում:

    dG = dH – TdSկամ? G = ?H - T?S ?G= ?(? i G i)արտադրել - ?(? i G i)նշվ G0 = ?(? i ?G arr 0)արտադրել - ?(? i ?G arr 0)նշվ Փակ համակարգերում ինքնաբուխ գործընթացների պայմանները

    Իզոբար-իզոթերմային (P = const, T = const):

    ?Գ< 0, dG < 0

    Իզոխորիկ-իզոթերմ (V = const, T = const):

    Ֆ< 0, Դ Ֆ< 0

    Ջերմոդինամիկական հավասարակշռությունՆվազագույն ազատ էներգիա ունեցող համակարգի այնպիսի թերմոդինամիկ վիճակ է կոչվում, որը մշտական ​​արտաքին պայմաններում ժամանակի ընթացքում չի փոխվում, և այդ անփոփոխությունը պայմանավորված չէ որևէ արտաքին գործընթացով։

    Ջերմոդինամիկական հավասարակշռության պայմաններփակ համակարգում

    Իզոբար-իզոթերմային (P = const, T = const):

    ?G = 0, dG= 0, դ 2 Գ > 0

    Իզոխորիկ-իզոթերմ (V = const, T = const):

    ?F=0, dF = 0, դ 2 F >0 Քիմիական ռեակցիայի իզոթերմային հավասարումներ.

    Ռեակցիայի համար v 1 A 1 + v 2 A 2+ … = v? 1 B 1 + v? 2 B 2 +…

    Այստեղ C i, p i- կոնցենտրացիան, արձագանքող նյութերի ճնշումը ժամանակի ցանկացած պահի, հավասարակշռության վիճակից տարբեր:

    Արտաքին պայմանների ազդեցությունը քիմիական հավասարակշռության վրա

    Le Chatelier-Brown հավասարակշռության հերթափոխի սկզբունքը

    Եթե ​​արտաքին ազդեցություն է գործադրվում իրական հավասարակշռության վիճակում գտնվող համակարգի վրա, ապա համակարգում առաջանում է ինքնաբուխ գործընթաց, որը փոխհատուցում է այդ ազդեցությունը։

    Ջերմաստիճանի ազդեցությունը հավասարակշռության դիրքի վրա

    Էկզոթերմիկ ռեակցիաներ՝ ?H°< 0 (?U° < 0). Повышение температуры уменьшает величину константы равновесия, т. е. смещает равновесие влево.

    Էնդոթերմիկ ռեակցիաներ՝ ?H° > 0 (?U°> 0): Ջերմաստիճանի բարձրացումը մեծացնում է հավասարակշռության հաստատունի արժեքը (հավասարակշռությունը տեղափոխում է աջ):

    2. Փուլային հավասարակշռություն

    Բաղադրիչ- համակարգի քիմիական միատարր բաղադրիչ, որը կարող է մեկուսացված լինել համակարգից և գոյություն ունենալ դրանից դուրս: Համակարգի անկախ բաղադրիչների թիվը հավասար է բաղադրիչների քանակին՝ հանած դրանց միջև հնարավոր քիմիական ռեակցիաների քանակը։

    Ազատության աստիճանների քանակըհամակարգի վիճակի պարամետրերի քանակն է, որոնք կարող են միաժամանակ կամայականորեն փոփոխվել որոշակի սահմաններում՝ առանց համակարգի փուլերի քանակի և բնույթի փոփոխության:

    Փուլային կանոնՋ.Գիբս.

    Հավասարակշռված թերմոդինամիկական համակարգի C ազատության աստիճանների թիվը հավասար է K համակարգի անկախ բաղադրիչների թվին` հանած Ֆ փուլերի քանակը գումարած հավասարակշռության վրա ազդող արտաքին գործոնների քանակը. C \u003d K - F + n.

    Համակարգի համար, որի վրա ազդում են միայն արտաքին գործոնները ջերմաստիճանը և ճնշումը,կարելի է գրել. C \u003d K - F+ 2.

    Շարունակականության սկզբունքը- վիճակի պարամետրերի շարունակական փոփոխությամբ, առանձին փուլերի բոլոր հատկությունները նույնպես անընդհատ փոխվում են. Համակարգի հատկությունները, որպես ամբողջություն, շարունակաբար փոխվում են, մինչև համակարգի փուլերի թիվը կամ բնույթը փոխվի, ինչը հանգեցնում է համակարգի հատկությունների կտրուկ փոփոխության:

    Համաձայն համապատասխանության սկզբունքը,համակարգի վիճակի գծապատկերում յուրաքանչյուր փուլ համապատասխանում է հարթության մի մասի՝ փուլի դաշտին: Ինքնաթիռների հատման գծերը համապատասխանում են երկու փուլերի հավասարակշռությանը: Պետական ​​դիագրամի ցանկացած կետ (այսպես կոչված. փոխաբերական կետ)համապատասխանում է համակարգի որոշակի վիճակին՝ վիճակի պարամետրերի որոշակի արժեքներով:

    2.1. Ջրի կարգավիճակի դիագրամ

    K = 1. Համակարգում հնարավոր է եռաֆազ հավասարակշռություն՝ հեղուկի և գազի (գիծ OA), պինդ և գազային (գիծ OB), պինդ և հեղուկ (տող OC) միջև։ Երեք կորերը ունեն O խաչմերուկի կետ, որը կոչվում է ջրի եռակի կետ,– համապատասխանում է երեք փուլերի և С = 0 հավասարակշռությանը; երեք փուլերը կարող են հավասարակշռության մեջ լինել միայն ջերմաստիճանի և ճնշման խիստ սահմանված արժեքների դեպքում (ջրի համար եռակի կետը համապատասխանում է մի վիճակի. P = 6,1 կՊա և T = 273.16 Կ):

    Դիագրամի յուրաքանչյուր տարածքի ներսում (AOB, BOC, AOC) համակարգը միաֆազ է. C = 2 (համակարգը բիվարիանտ է):

    Գծերից յուրաքանչյուրում համակարգի փուլերի թիվը երկուսն է, և, ըստ փուլային կանոնի, համակարգը մոնավարիանտ է. C \u003d 1 - 2 + 2 \u003d 1, այսինքն. յուրաքանչյուր ջերմաստիճանի արժեք:

    Ճնշման ազդեցությունը փուլային անցման ջերմաստիճանի վրա նկարագրված է Կլաուզիուս-Կլապեյրոն հավասարումը.

    V2, V1նյութի մոլային ծավալի փոփոխությունն է փուլային անցման ժամանակ:

    «Պինդ նյութ-հեղուկ» հավասարակշռության կորը ջրի վիճակի գծապատկերի վրա թեքված է դեպի ձախ, իսկ մյուս նյութերի վիճակի դիագրամների վրա՝ դեպի աջ, քանի որ ջրի խտությունը ավելի մեծ է, քան սառույցի խտությունը, այսինքն՝ հալվելը. ուղեկցվում է ծավալի նվազմամբ (ԱՎ< 0): Այս դեպքում ճնշման բարձրացումը կնվազեցնի «պինդ-հեղուկ» փուլային անցման ջերմաստիճանը (ջուր - անոմալ նյութ):Բոլոր մյուս նյութերի համար (այսպես կոչված. նորմալ նյութեր) ?V pl> 0 և, ըստ Կլաուզիուս-Կլապեյրոնի հավասարման, ճնշման աճը հանգեցնում է հալման ջերմաստիճանի բարձրացման:

    3. Լուծումների հատկությունները

    3.1. Լուծումների թերմոդինամիկա

    Լուծում- միատարր համակարգ, որը բաղկացած է երկու կամ ավելի բաղադրիչներից, որոնց բաղադրությունը կարող է շարունակաբար փոփոխվել որոշակի սահմաններում՝ առանց իր հատկությունների կտրուկ փոփոխության.

    Դիֆուզիոն լուծույթներում

    Դիֆուզիոն- լուծույթում նյութի կոնցենտրացիայի հավասարեցման ինքնաբուխ գործընթաց՝ դրա մոլեկուլների կամ ատոմների ջերմային շարժման պատճառով։

    Ֆիկի օրենքը.նյութի քանակությունը, որը ցրվում է մեկ միավորի մակերեսի վրա, համաչափ է դրա կոնցենտրացիայի գրադիենտին.

    Որտեղ ժդիֆուզիոն հոսքն է; Դդիֆուզիայի գործակիցն է։

    Էյնշտեյն-Սմոլուչովսկու հավասարումը.

    Որտեղ? միջավայրի մածուցիկությունն է. Ռցրվող մասնիկների շառավիղն է։

    Գազերի լուծելիությունը գազերում

    Դալթոնի օրենքը.Գազային խառնուրդի ընդհանուր ճնշումը հավասար է նրա բաղկացուցիչ բոլոր գազերի մասնակի ճնշումների գումարին.

    R ընդհանուր =? պիԵվ pi = xi P ընդհանուր

    Հենրի Դալթոնի օրենքը.Հեղուկի մեջ գազի լուծելիությունն ուղիղ համեմատական ​​է հեղուկի վրա նրա ճնշմանը. C i = kp i,Որտեղ C iգազի լուծույթի կոնցենտրացիան հեղուկում. կհամաչափության գործակիցն է՝ կախված գազի բնույթից։

    Որպես կանոն, երբ գազը լուծվում է հեղուկում, ջերմություն է արտանետվում (դեպի< 0), այսպես ջերմաստիճանի բարձրացման հետ լուծելիությունը նվազում է։

    Սեչենովի բանաձևը.

    X \u003d X 0 e-kC էլ

    Որտեղ XԵվ X 0գազի լուծելիությունն է մաքուր լուծույթում և կոնցենտրացիայով էլեկտրոլիտային լուծույթում ՀԵՏ.

    3.2. Ոչ էլեկտրոլիտային լուծույթների կոլիգատիվ հատկությունները

    կոլեգատիվ (կոլեկտիվ)կոչվում են լուծույթների հատկություններ՝ համեմատած լուծիչի հատկությունների հետ՝ կախված հիմնականում լուծված մասնիկների քանակից։

    Նոսրացված լուծույթների հագեցած գոլորշու ճնշում

    Հեղուկի հետ հավասարակշռության մեջ գտնվող գոլորշին կոչվում է հագեցած.Այս գոլորշու ճնշումը p 0կանչեց հագեցած գոլորշու ճնշումը կամ առաձգականությունըմաքուր լուծիչ:

    Ռաուլի առաջին օրենքը.Լուծույթի բաղադրիչի հագեցած գոլորշու մասնակի ճնշումը ուղիղ համեմատական ​​է լուծույթում նրա մոլային բաժնին, իսկ համաչափության գործակիցը հավասար է մաքուր բաղադրիչի վրա հագեցած գոլորշու ճնշմանը.

    p i = p i 0 x i

    A և B բաղադրիչներից բաղկացած երկուական լուծույթի համար լուծույթի վրա լուծիչի գոլորշու ճնշման հարաբերական նվազումը հավասար է լուծվող նյութի մոլային բաժնին և կախված չէ լուծվող նյութի բնույթից.

    Լուծումները, որոնց համար գործում է Ռաուլի օրենքը, կոչվում են իդեալական լուծումներ:

    Իդեալական և իրական լուծումների գոլորշիների ճնշում

    Եթե ​​երկուական (երկու բաղադրիչից բաղկացած) լուծույթի բաղադրիչները ցնդող են, ապա լուծույթի վերևում գտնվող գոլորշին կպարունակի երկու բաղադրիչները: Ընդհանուր բաղադրություն, մոլ. ֆրակցիաներ (x in) գոլորշու ճնշման մեջ.

    p = pA0 x A + pB0 x B = p A 0 (1 - xԲ) + p B 0 x B = p A 0 - x B (p A 0 – p B 0)

    Եթե ​​տվյալ բաղադրիչի մոլեկուլները փոխազդում են միմյանց հետ ավելի ուժեղ, քան մեկ այլ բաղադրիչի մոլեկուլների հետ, ապա խառնուրդի վրա իրական մասնակի գոլորշիների ճնշումները ավելի մեծ կլինեն, քան Ռաուլտի առաջին օրենքի հիման վրա հաշվարկվածները։ (դրական շեղումներ, ?НՀեռուստացույց > 0): Եթե ​​միատարր մասնիկները միմյանց հետ փոխազդում են ավելի թույլ, քան տարասեռ մասնիկները, ապա բաղադրիչների մասնակի գոլորշիների ճնշումը ավելի քիչ կլինի, քան հաշվարկվածը: (բացասական շեղումներ, Հլուծում< 0).

    Նոսրացված լուծույթների բյուրեղացման ջերմաստիճանը

    Ռաուլի երկրորդ օրենքը.Լուծույթի սառեցման կետի նվազումը T պատգամավոր ուղիղ համեմատական ​​է լուծույթի մոլային կոնցենտրացիայի. \u003d T 0 - T \u003d KS m,Որտեղ T 0 -մաքուր լուծիչի սառեցման կետ; Տլուծույթի սառեցման կետն է; TOլուծիչի կրիոսկոպիկ հաստատունն է՝ դգ/կգ մոլ,

    T 0 2լուծիչի սառեցման ջերմաստիճանն է. Մլուծիչի մոլեկուլային զանգվածն է, Nm-ը լուծիչի միաձուլման մոլային ջերմությունն է:

    նոսր լուծույթների եռման կետը

    Եռման ջերմաստիճանըայն ջերմաստիճանն է, որի դեպքում հագեցած գոլորշիների ճնշումը հավասարվում է արտաքին ճնշմանը։

    Չցնդող նյութերի լուծույթների եռման կետի բարձրացում. T K \u003d T k - T k 0համամասնորեն հագեցած գոլորշիների ճնշման նվազմանը և ուղիղ համեմատական ​​լուծույթի մոլային կոնցենտրացիայից. ԵՄ մ,Որտեղ E - էբուլիոսկոպիկ հաստատունլուծիչ, դգ/կգ մոլ,

    նոսր լուծույթների օսմոտիկ ճնշումը

    Օսմոզ- լուծիչի մոլեկուլների հիմնականում միակողմանի անցում կիսաթափանցելի թաղանթով դեպի լուծույթ կամ լուծիչի մոլեկուլներ ավելի ցածր կոնցենտրացիան ունեցող լուծույթից դեպի ավելի բարձր կոնցենտրացիա ունեցող լուծույթ:

    Ճնշումը, որը պետք է կիրառվի լուծույթի վրա, որպեսզի լուծիչը չանցնի լուծույթի մեջ լուծույթը մաքուր լուծիչից բաժանող թաղանթի միջով, թվայինորեն հավասար է. օսմոտիկ ճնշում?(Պա):

    Վան Հոֆի սկզբունքը.Իդեալական լուծույթի օսմոտիկ ճնշումը հավասար է այն ճնշմանը, որը կգործադրեր լուծված նյութը, եթե այն, գտնվելով գազային վիճակում միևնույն ջերմաստիճանում, զբաղեցնի նույն ծավալը, որը զբաղեցնում է լուծույթը. = CRT.

    Իզոտոնիկ լուծույթներ– նույն օսմոտիկ ճնշմամբ երկու լուծույթ (?1 = ?2):

    Հիպերտոնիկ աղի- լուծում, որի օսմոտիկ ճնշումը ավելի մեծ է, քան մյուսի ճնշումը (? 1 > ? 2):

    Հիպոտոնիկ լուծում- լուծույթ, որի օսմոտիկ ճնշումը փոքր է մյուսի ճնշումից (? 1< ? 2).

    3.3. Էլեկտրոլիտային լուծույթներ

    Անջատվածության աստիճանը.մոլեկուլների քանակի հարաբերակցությունն է n,քայքայվել է իոնների՝ մինչև մոլեկուլների ընդհանուր թիվը N:

    Իզոտոնիկ գործակից i Van Hoffէլեկտրոլիտի լուծույթում մասնիկների իրական քանակի հարաբերակցությունն է այս լուծույթի մասնիկների քանակին՝ առանց տարանջատման:

    Եթե ​​ից Նտարանջատված մոլեկուլները n,և յուրաքանչյուր մոլեկուլ բաժանվեց իոններ, ապա


    Ոչ էլեկտրոլիտների համար ես = 1.

    Էլեկտրոլիտների համար 1< ես? ?.

    3.4. Էլեկտրոլիտային լուծույթների կոլեգատիվ հատկությունները.
    Էլեկտրոլիտային տարանջատման Արենիուսի տեսություն

    1. Էլեկտրոլիտները լուծույթներում քայքայվում են իոնների՝ տարանջատվում են։

    2. Դիսոցացիան շրջելի հավասարակշռության գործընթաց է:

    3. Իոնների փոխազդեցության ուժերը լուծիչի մոլեկուլների և միմյանց հետ փոքր են (այսինքն՝ լուծույթները իդեալական են)։

    Էլեկտրոլիտների տարանջատումը լուծույթում տեղի է ունենում բևեռային լուծիչի մոլեկուլների ազդեցության ներքո. լուծույթում իոնների առկայությունը որոշում է դրա էլեկտրական հաղորդունակությունը:

    Ըստ տարանջատման աստիճանի՝ էլեկտրոլիտները բաժանվում են երեք խմբի. ուժեղ(? ? 0,7), միջին ուժ(0,3 < ? < 0,7) и թույլ(? ? 0,3).

    Թույլ էլեկտրոլիտներ. Դիսոցացիայի հաստատուն

    Որոշ էլեկտրոլիտի համար, որը լուծույթում քայքայվում է իոնների՝ համաձայն հավասարման.

    A a B b - aA x- + bB y+

    Երկուական էլեկտրոլիտի համար.

    - Օստվալդի նոսրացման օրենք. թույլ էլեկտրոլիտի տարանջատման աստիճանը մեծանում է լուծույթի նոսրացման հետ:

    Լուծվող նյութերի գործունեություն– կոնցենտրացիան փոխարինող էմպիրիկ արժեք, – ակտիվություն (արդյունավետ համակենտրոնացում) Ա,կապված է կենտրոնացման հետ ակտիվության գործակցի միջոցով զ, որը իրական լուծման հատկությունների շեղման չափումն է իդեալականից.

    a = fC; a + = f+ C +; a_ = f_C_.

    Երկուական էլեկտրոլիտի համար.

    էլեկտրոլիտի միջին ակտիվությունն է.

    ակտիվության միջին գործակիցն է։

    Debye-Hückel սահմանային օրենքըերկուական էլեկտրոլիտի համար՝ lg զ = -0.51z2I?,Որտեղ զայն իոնի լիցքն է, որի համար հաշվարկվում է ակտիվության գործակիցը.

    I-ը լուծույթի իոնային ուժն է I = 0.5? (C i r i 2):

    4. Էլեկտրոլիտային լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը

    Առաջին տեսակի դիրիժորներ- մետաղներ և դրանց հալվածքներ, որոնցում էլեկտրաէներգիան տեղափոխվում է էլեկտրոններով.

    II տեսակի դիրիժորներ– էլեկտրոլիտների լուծույթներ և հալվածքներ՝ հաղորդունակության իոնային տեսակով:

    Էլեկտրականությունլիցքավորված մասնիկների կանոնավոր շարժումն է։

    Ցանկացած հաղորդիչ, որի միջով հոսում է ընթացիկ, ներկայացնում է որոշակի դիմադրություն R,որը, ըստ Օհմի օրենքի, ուղիղ համեմատական ​​է հաղորդիչի երկարությանը լև հակադարձ համեմատական ​​է հատման մակերեսին Ս;համաչափության գործոնն է դիմադրողականություննյութական? - 1 սմ երկարություն և 1 սմ 2 խաչմերուկ ունեցող հաղորդիչի դիմադրություն.

    Արժեք Վ,դիմադրության հակառակը կոչվում է էլեկտրական հաղորդունակություն- էլեկտրոլիտային լուծույթի էլեկտրական հոսանք վարելու ունակության քանակական միջոց:

    Էլեկտրական հաղորդունակություն? (k) - առաջին տեսակի հաղորդիչի էլեկտրական հաղորդունակությունը 1 մ երկարությամբ, 1 մ 2 խաչմերուկի տարածքով կամ էլեկտրոլիտային լուծույթի (հաղորդիչ) 1 մ 3 (1 սմ 3) էլեկտրական հաղորդունակությամբ: երկրորդ տեսակի) 1 մ (1 սմ) էլեկտրոդների և 1 մ 2 (1 սմ 2) էլեկտրոդների տարածքի միջև հեռավորությամբ:

    Լուծույթի մոլային էլեկտրական հաղորդունակությունը) 1 մոլ լուծված նյութ պարունակող և միմյանցից 1 սմ հեռավորության վրա գտնվող էլեկտրոդների միջև տեղադրված լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունն է։

    Թե՛ ուժեղ և թե՛ թույլ էլեկտրոլիտների մոլային էլեկտրական հաղորդունակությունը մեծանում է կոնցենտրացիայի նվազումով (այսինքն՝ աճող լուծույթի նոսրացում V = 1 / C) հասնելու որոշ սահմանային արժեքի: 0 (? ?), կանչեց մոլային էլեկտրական հաղորդունակություն անսահման նոսրացման դեպքում:

    Միակ լիցքավորված իոններով երկուական էլեկտրոլիտի համար հաստատուն ջերմաստիճանում և 1 Վ մ-1 դաշտի ուժգնությամբ.

    ? = ?F (u + + և?),

    Որտեղ ՖՖարադայի համարն է; և + , և? - բացարձակ շարժունակություն (m 2 V -1 s -1)կատիոն և անիոն - ստանդարտ պայմաններում այս իոնների շարժման արագությունը, լուծույթի երկարության 1 մ-ի դիմաց 1 Վ պոտենցիալ տարբերությամբ:

    ? + = Ֆու + ; ?? = Ֆու՞,

    Որտեղ? + , ?? - շարժունակությունկատիոն և անիոն, Օմ մ 2 մոլ -1 (Օմ սմ 2 մոլ -1):

    ? = ?(? + + ??)

    Ուժեղ էլեկտրոլիտների համար. ՞1 և ? = ? + + ??

    Լուծույթի անսահման նոսրացումով (Վ > ?, ? + > ? ? + , ?? > ? ? ?, ? > 1) ինչպես ուժեղ, այնպես էլ թույլ էլեկտրոլիտների համար: ? = ? ? + – ? ? ? - Կոլրաուշի օրենքը.Արդյո՞ք մոլային էլեկտրական հաղորդունակությունը անսահման նոսրացման դեպքում հավասար է էլեկտրոլիտիկ շարժունակության գումարին: ? + , ? ? ? տվյալ էլեկտրոլիտի կատիոն և անիոն։

    Իոններ H + և OH. ունեն աննորմալ բարձր շարժունակություն, որը կապված է այս իոնների կողմից լիցքի փոխանցման հատուկ մեխանիզմի հետ. ռելե մեխանիզմ:Հիդրոնիումի իոնների H 3 O + և ջրի մոլեկուլների միջև, ինչպես նաև ջրի մոլեկուլների և OH-ի միջև: պրոտոնները շարունակաբար փոխանակվում են հետևյալ հավասարումների համաձայն.

    H 3 O + + H 2 O > H 2 O + H 3 O +

    H 2 O + OH? >Օհ? + H 2 O

    5. Էլեկտրաքիմիական գործընթացներ

    5.1. Էլեկտրոդի պոտենցիալները. Գալվանական տարրեր. EMF

    Երբ երկու քիմիապես կամ ֆիզիկապես տարբեր նյութեր են շփվում (մետաղ 1 (առաջին տեսակի հաղորդիչ) - մետաղ 2 (առաջին տեսակի հաղորդիչ), մետաղ (առաջին տեսակի հաղորդիչ) - մետաղի աղի լուծույթ (երկրորդ տեսակի հաղորդիչ) , էլեկտրոլիտային լուծույթ 1 (երկրորդ տեսակի հաղորդիչ) - էլեկտրոլիտային լուծույթ 2 (երկրորդ տեսակի հաղորդիչ) և այլն) դրանց միջև առաջանում է. էլեկտրական կրկնակի շերտ (DES): DES-ը ինտերֆեյսի վրա հակառակ լիցքավորված մասնիկների պատվիրված բաշխման արդյունք է:

    DEL-ի առաջացումը հանգեցնում է պոտենցիալ ցատկի՞, որը հավասարակշռության պայմաններում կոչվում է մետաղ (առաջին տեսակի հաղորդիչ) - մետաղի աղի լուծույթ (երկրորդ տեսակի հաղորդիչ). գալվանական ներուժ.

    Համակարգ՝ մետաղ (Me) - տրված Me-ի աղի ջրային լուծույթը կոչվում է էլեկտրոդկամ կես տարրև սխեմատիկորեն ցուցադրվում է հետևյալ կերպ.

    Էլեկտրոդը (p / e) գրված է այնպես, որ լուծույթի մեջ գտնվող բոլոր նյութերը տեղադրվեն ձախ կողմում, իսկ էլեկտրոդի նյութը տեղադրված է ուղղահայաց գծի աջ կողմում:

    ? > 0, եթե կրճատման ռեակցիան տեղի է ունենում Me n+ + էլեկտրոդի վրա չէ՞ -ես 0,

    ? < 0, если на электроде протекает реакция окисления Ме 0 - Ме n+ + չէ՞.

    Էլեկտրոդային պոտենցիալ Ե Me n+ / Me-ը հավասարակշռության պոտենցիալ տարբերությունն է, որը տեղի է ունենում առաջին տեսակի / երկրորդ տեսակի ֆազային սահմանային հաղորդիչում և չափվում է ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդի համեմատ:

    Ներնստի հավասարումը,Որտեղ nէլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվն է. ՀԵՏ Me n+-ը կատիոնների կոնցենտրացիան է; Ե Me n+ /Me ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժն է:

    կոնտակտային պոտենցիալ. ?- հավասարակշռության պոտենցիալ թռիչք, որը տեղի է ունենում առաջին տեսակի երկու հաղորդիչների միջերեսում:

    Դիֆուզիոն պոտենցիալ. dif-ը հավասարակշռության պոտենցիալ տարբերությունն է, որը տեղի է ունենում երկրորդ տեսակի փուլային սահմանային հաղորդիչում / երկրորդ տեսակի հաղորդիչում:

    Գալվանական բջիջ (օրինակ)- էլեկտրական միացում, որը բաղկացած է երկու կամ ավելի պ.է. և դրանում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիայի շնորհիվ արտադրելով էլեկտրական էներգիա, և քիմիական ռեակցիայի օքսիդացման և նվազման փուլերը տարածականորեն առանձնացված են։

    Այն էլեկտրոդը, որի վրա տեղի է ունենում օքսիդացման գործընթացը գալվանական բջիջի աշխատանքի ընթացքում, կոչվում է անոդ,էլեկտրոդը, որի վրա տեղի է ունենում վերականգնման գործընթացը, - կաթոդ.

    IUPAC-ի կանոններ՝ գալվանական բջիջների և դրանցում տեղի ունեցող ռեակցիաների գրանցման համար

    1. Ի է. աշխատանքը կատարվում է, ուստի տարրի EMF-ը համարվում է դրական արժեք:

    2. Գալվանական շղթայի EMF-ի արժեքը Եորոշվում է բոլոր փուլերի միջերեսներում պոտենցիալ թռիչքների հանրահաշվական գումարով, բայց քանի որ օքսիդացումը տեղի է ունենում անոդում, EMF-ը հաշվարկվում է անոդի (ձախ էլեկտրոդի) ներուժի արժեքը կաթոդի (աջ էլեկտրոդի) թվային արժեքից հանելով։ ) պոտենցիալ - աջ բևեռի կանոն.Հետևաբար, տարրի շղթան գրված է այնպես, որ ձախ էլեկտրոդը բացասական է (օքսիդացում է տեղի ունենում), իսկ աջ էլեկտրոդը դրական է (կրճատման գործընթաց է տեղի ունենում):

    3. Առաջին տեսակի հաղորդիչի և երկրորդ տեսակի հաղորդիչի միջերեսը նշվում է մեկ տողով:

    4. Երկրորդ տեսակի երկու հաղորդիչների սահմանը պատկերված է կետագծով:

    5. II տեսակի երկու հաղորդիչների սահմանին գտնվող էլեկտրոլիտային կամուրջը նշվում է երկու կետավոր գծերով:

    6. Մեկ փուլի բաղադրիչները գրվում են բաժանված ստորակետերով:

    7. Էլեկտրոդային ռեակցիայի հավասարումը գրված է այնպես, որ օքսիդացված ձևով նյութերը (Ox) գտնվում են ձախ կողմում, իսկ կրճատված ձևով (Կարմիր)՝ աջ կողմում։

    Դանիել-Ջակոբի գալվանական բջիջբաղկացած է ցինկի և պղնձի թիթեղներից, որոնք ընկղմված են ZnSO 4 և CuSO 4 համապատասխան լուծույթներում, որոնք բաժանված են աղի կամրջով KCl լուծույթով. էլեկտրոլիտիկ կամուրջն ապահովում է էլեկտրական հաղորդունակություն լուծույթների միջև, բայց կանխում է դրանց փոխադարձ տարածումը:

    (-) Zn | Zn2+ :: Cu2+ | Cu (+)

    Էլեկտրոդների վրա ռեակցիաները.

    Zn0 > Zn2+ + 2e? Cu 2+ + 2е? > Cu 0

    Ընդհանուր ռեդոքս գործընթաց.

    Cu 2+ + Zn 0 > Cu 0 + Zn 2+

    Գալվանական բջիջի հոսանքի աշխատանքը (և, հետևաբար, պոտենցիալ տարբերությունը) առավելագույնը կլինի նրա շրջելի աշխատանքի ժամանակ, երբ էլեկտրոդների վրա պրոցեսներն ընթանում են անսահման դանդաղ, իսկ հոսանքի ուժը շղթայում անսահման փոքր է:

    Առավելագույն պոտենցիալ տարբերությունը, որը տեղի է ունենում գալվանական բջիջի հետադարձելի աշխատանքի ժամանակ, հետևյալն է գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժը (EMF) E.

    տարր emf Ե Zn/Cu = ? Cu2+ /Cu+? Zn2+ /Zn + ? մինչև + տարբերություն.

    Բացառելով? տարբերություն և. Դեպի՝ Ե Zn/Cu = ? Cu2+ /Cu+? Zn2+ /Zn = Ե Cu 2+ /Cu + Ե Zn 2+ /Zn - գալվանական բջիջներ, որոնք բաղկացած են երկու նույնական մետաղական էլեկտրոդներից, որոնք ընկղմված են այս մետաղի աղի լուծույթների մեջ տարբեր կոնցենտրացիաներով С 1 > С 2: Այս դեպքում կաթոդը կլինի ավելի բարձր կոնցենտրացիայով էլեկտրոդ, քանի որ երկու էլեկտրոդների ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալները հավասար են:

    համակենտրոնացման շղթաներ

    Կոնցենտրացիայի տարրի աշխատանքի միակ արդյունքը մետաղական իոնների տեղափոխումն է ավելի խտացված լուծույթից դեպի ավելի քիչ կենտրոնացված լուծույթ։

    Համակենտրոնացման գալվանական խցում էլեկտրական հոսանքի աշխատանքը դիֆուզիոն պրոցեսի աշխատանքն է, որն իրականացվում է շրջելիորեն՝ դրա տարածական բաժանման արդյունքում երկու շրջելի էլեկտրոդային պրոցեսների, որոնք հակառակ ուղղությամբ են:

    5.2. Էլեկտրոդների դասակարգում

    Առաջին տեսակի էլեկտրոդներ. Նույն մետաղի աղի լուծույթի մեջ ընկղմված մետաղյա ափսե։ Այն տարրի հետադարձելի աշխատանքի ժամանակ, որի մեջ ներառված է էլեկտրոդը, մետաղյա ափսեի վրա տեղի է ունենում կատիոնների մետաղից լուծույթ կամ լուծույթից մետաղի անցման գործընթացը։

    Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներ.Մետաղը ծածկված է այս մետաղի քիչ լուծվող աղով և գտնվում է նույն անիոնով մեկ այլ լուծելի աղ պարունակող լուծույթում: Այս տեսակի էլեկտրոդները շրջելի են անիոնի նկատմամբ։

    Հղման էլեկտրոդներ– ճշգրիտ հայտնի և վերարտադրելի պոտենցիալ արժեքներով էլեկտրոդներ:

    Ջրածնի էլեկտրոդջրածնի գազով լվացված պլատինե թիթեղ է՝ ընկղմված ջրածնի իոններ պարունակող լուծույթի մեջ։ Պլատինի կողմից կլանված ջրածինը հավասարակշռության մեջ է գազային ջրածնի հետ:

    Pt, N 2 / N +

    Էլեկտրաքիմիական հավասարակշռությունը էլեկտրոդի վրա.

    2H++ 2e? -Հ 2.

    Ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդի պոտենցիալը (H + 1 մոլ/լ իոնների ակտիվությամբ և 101,3 կՊա ջրածնի ճնշմամբ) ենթադրվում է զրո։

    Ոչ ստանդարտ ջրածնային էլեկտրոդի էլեկտրոդային ներուժը.

    Կալոմե էլեկտրոդբաղկացած է սնդիկի էլեկտրոդից, որը տեղադրված է որոշակի կոնցենտրացիայի KCl լուծույթում և հագեցած Hg 2 Cl 2 կալոմելով.

    Hg / Hg 2 Cl 2, KCl

    Կալոմելի էլեկտրոդը շրջելի է քլորիդային անիոնների նկատմամբ

    Արծաթի քլորիդ էլեկտրոդ- շրջելի է քլորի անիոնների նկատմամբ.

    Ag/AgCl, KCl

    Եթե ​​KCl լուծույթը հագեցած է, ապա E AgC l \u003d 0,2224 - 0,00065 (t - 25), Վ.

    ցուցիչ էլեկտրոդներ.Էլեկտրոդները, որոնք շրջելի են ջրածնի իոնի նկատմամբ, գործնականում օգտագործվում են լուծույթում այդ իոնների ակտիվությունը որոշելու համար։

    Quinhydrone էլեկտրոդպլատինե մետաղալար է, որը իջեցվել է փորձարկման լուծույթով անոթի մեջ, որի մեջ նախ տեղադրվում է քինհիդրոն C 6 H 4 O 2 C 6 H 4 (OH) 2 ավելցուկային քանակություն՝ քինոնի C 6 H 4 O 2 և հիդրոքինոնի միացություն։ C 6 H 4 (OH ) 2, որը կարող է փոխակերպվել հավասարակշիռ ռեդոքս գործընթացում, որին մասնակցում են ջրածնի իոնները.

    C 6 H 4 O 2 + 2H + + 2е? > C 6 H 4 (OH) 2

    Առավել հաճախ օգտագործվող ապակե էլեկտրոդբարակ պատերով ապակե գնդիկով վերջացող խողովակի տեսքով։ Գնդիկը լցված է որոշակի pH արժեքով բուֆերային լուծույթով, որի մեջ ընկղմված է օժանդակ էլեկտրոդ (սովորաբար արծաթի քլորիդ): pH-ը չափելու համար ապակե էլեկտրոդը ընկղմվում է փորձարկման լուծույթի մեջ՝ հղումային էլեկտրոդի հետ զուգահեռ: Ապակե էլեկտրոդի գնդիկը երկար ժամանակ նախապես մշակվում է թթվային լուծույթով: Այս դեպքում ջրածնի իոնները ներմուծվում են գնդիկի պատերի մեջ՝ փոխարինելով ալկալիական մետաղների կատիոնները։ Էլեկտրոդային պրոցեսը կրճատվում է մինչև ջրածնի իոնների փոխանակում երկու փուլերի՝ փորձարկման լուծույթի և ապակու միջև՝ H լուծում - H st +:

    ստանդարտ հզորություն Ե st 0 յուրաքանչյուր էլեկտրոդի համար ունի իր սեփական արժեքը, որը ժամանակի ընթացքում փոխվում է. Հետևաբար, ապակե էլեկտրոդը չափավորվում է pH-ի յուրաքանչյուր չափումից առաջ՝ ճշգրիտ հայտնի pH-ով ստանդարտ բուֆերային լուծույթների նկատմամբ:

    Redox էլեկտրոդներ

    1-ին տեսակի իներտ հաղորդիչից բաղկացած էլեկտրոդը, որը տեղադրված է էլեկտրոլիտային լուծույթում, որը պարունակում է մեկ տարր տարբեր օքսիդացման վիճակներում, կոչվում է. ռեդոքսկամ ռեդոքս էլեկտրոդ:

    Էլեկտրոդի ռեակցիա՝ Oh n+ + չէ՞ -կարմիր.

    Այս դեպքում իներտ Եսանուղղակի մասնակցություն է ունենում էլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ՝ միջնորդ լինելով էլեկտրոնների տեղափոխման մեջ Me-ի (Կարմիր) կրճատված ձևից դեպի օքսիդացված ձև (Ox) կամ հակառակը։

    6. Մակերեւութային երեւույթներ եւ կլանումը

    6.1. Մակերեւութային լարվածություն և Գիբսի կլանումը

    Մակերեւութային երեւույթներկոչվում են ինտերֆեյսում տեղի ունեցող գործընթացները և պայմանավորված մակերեսային (սահմանային) շերտի կազմի և կառուցվածքի առանձնահատկություններից։

    Gs = ?s,

    Որտեղ Գսհամակարգի մակերեսային Գիբսի էներգիան է, J; ? - համաչափության գործակից, որը կոչվում է մակերեսային լարվածություն, J / m 2; s-ը միջերեսային մակերեսն է, m2:

    Մակերեւութային լարվածությունՕմեծություն է, որը չափվում է Գիբսի էներգիայով մակերևույթի շերտի մեկ միավորի մակերեսով: Այն թվայինորեն հավասար է այն աշխատանքին, որը պետք է կատարվի միջմոլեկուլային փոխազդեցության ուժերի դեմ՝ հաստատուն ջերմաստիճանում միավորի միջերես ստեղծելու համար։

    Dupre մոդելից, մակերեսային լարվածությունհավասար է այն ուժին, որը ձգտում է նվազեցնել միջերեսը և կապված է ուրվագծի միավորի երկարության հետ, որը սահմանում է մակերեսը

    Լուծվող նյութերի՝ լուծիչի մակերևութային լարվածությունը փոխելու ունակությունը կոչվում է մակերեսային ակտիվություն g:

    Նյութերի դասակարգումն ըստ լուծիչի մակերեսային լարվածության վրա ազդեցության

    1. Մակերեւութային ակտիվ նյութեր (մակերևութային ակտիվ նյութեր)– իջեցնել լուծիչի մակերևութային լարվածությունը (? լուծույթ< ? 0) g >0 (ջրի նկատմամբ՝ ամֆիֆիլային կառուցվածքի օրգանական միացություններ):

    2. Մակերեւութային ոչ ակտիվ նյութեր (SID)– մի փոքր բարձրացնել լուծիչի մակերևութային լարվածությունը (? լուծույթ > ? 0) g< 0 (неорганические кислоты, основания, соли, глицерин, ?-аминокислоты и др).

    3. Մակերեւութային ոչ ակտիվ նյութեր (NSV)- գործնականում չեն փոխում լուծիչի մակերևութային լարվածությունը (? rr = ? 0) g = 0 (ջրի նկատմամբ նյութեր են սախարոզա և մի շարք այլ նյութեր):

    Duclos-Traube կանոն.Ցածր կոնցենտրացիաներում ցանկացած հոմոլոգ շարքում ածխածնային շղթայի երկարացումը մեկ CH 2 խմբի կողմից մեծացնում է մակերևութային ակտիվությունը 3–3,5 անգամ.

    Ճարպաթթուների ջրային լուծույթների համար (Շիշկովսկու հավասարում).

    Որտեղ բԵվ TOէմպիրիկ հաստատուններ են, բնույնը ամբողջ հոմոլոգ շարքի համար, K-ն ավելանում է շարքի յուրաքանչյուր հաջորդ անդամի համար 3–3,5 անգամ։

    Երկու փուլերի միջերեսում նյութի կոնցենտրացիայի ինքնաբուխ փոփոխության գործընթացը կոչվում է adsorption. Adsorbentկոչվում է մի նյութ, որի մակերեսին մեկ այլ նյութի կոնցենտրացիայի փոփոխություն կա. կլանել.

    Գիբսի կլանման իզոթերմ.

    Մակերեւութային շերտում ադսորբատի ավելցուկը՝ համեմատած այս շերտում իր սկզբնական քանակի հետ, բնութագրում է ավելցուկկամ այսպես կոչված Gibbs, adsorption(Գ):

    6.2. Ադսորբցիա պինդ-գազի միջերեսում

    ֆիզիկական կլանումըառաջանում է մակերեսի հետ կլանված մոլեկուլի վան դեր Վալսի փոխազդեցության պատճառով, բնութագրվում է շրջելիությամբ և կլանման նվազմամբ՝ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, այսինքն՝ էկզոթերմիկությամբ (ֆիզիկական կլանման ջերմային ազդեցությունը սովորաբար մոտ է ադսորբատի հեղուկացման ջերմությանը, 10–80 կՋ/մոլ):

    Քիմիական ադսորբցիա (քիմիորբցիա)իրականացվում է ներծծող և ներծծող մոլեկուլների քիմիական փոխազդեցությամբ, սովորաբար անշրջելի. է տեղայնացվածայսինքն՝ ադսորբատի մոլեկուլները չեն կարող շարժվել ներծծվող նյութի մակերեսով։ Քանի որ քիմիզորբցիան ​​քիմիական գործընթաց է, որը պահանջում է 40-120 կՋ/մոլ կարգի ակտիվացման էներգիա, դրա առաջացմանը նպաստում է ջերմաստիճանի բարձրացումը:

    Հենրիի հավասարումը(մոնոմոլեկուլային կլանումը միատարր մակերեսի վրա ցածր ճնշման կամ ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում).

    G = Ksկամ G \u003d Kr,

    TOկլանման հավասարակշռության հաստատունն է, որը կախված է ներծծվող նյութի և ադսորբատի բնույթից. C, rլուծված նյութի կամ գազի ճնշումն է:

    Լանգմյուիրի մոնոմոլեկուլային կլանման տեսությունը

    1. Ադսորբցիան ​​տեղայնացված է և առաջանում է քիմիականին մոտ ուժերով։

    2. Adsorption տեղի է ունենում միատարր մակերեսի adsorbent.

    3. Մակերեւույթի վրա կարող է գոյանալ կլանված մոլեկուլների միայն մեկ շերտ:

    4. Ադսորբցիայի գործընթացը շրջելի է և հավասարակշռված:

    Langmuir adsorption isotherm:

    Որտեղ Г 0 – միաշերտ հզորությունհաստատուն է, որը հավասար է սահմանափակող կլանմանը, որը դիտվում է համեմատաբար բարձր հավասարակշռության կոնցենտրացիաներում, մոլ/մ 2; բհաստատուն է, որը հավասար է կլանման արագության հաստատունի և կլանման արագության հաստատունի հարաբերությանը:

    Ֆրեյնդլիխի հավասարումը(կլանումը անհամասեռ մակերեսի վրա). Г = K F n-ով,Որտեղ. Կ Ֆհաստատուն է, որը թվայինորեն հավասար է կլանմանը միասնությանը հավասար հավասարակշռված կոնցենտրացիայի դեպքում. nհաստատունն է, որը որոշում է կլանման իզոթերմի կորությունը (n= 0,1–0,6).

    Մոլեկուլային կլանումը լուծույթներից.


    որտեղ C 0-ը ադսորբատի սկզբնական կոնցենտրացիան է. ՀԵՏադսորբատի հավասարակշռության կոնցենտրացիան է. Վադսորբատի լուծույթի ծավալն է. մներծծող նյութի զանգվածն է։

    Քառակուսի S 0,մեկ մոլեկուլի համար հագեցած կլանման շերտում, վայրէջքի տարածք.

    մ 2 /մոլեկուլ.

    Adsorption շերտի հաստությունը:

    Որտեղ Մմակերեսային ակտիվ նյութի մոլեկուլային քաշն է. ? մակերեսային ակտիվ նյութի խտությունն է:

    Rebinder-ի կանոն.բևեռային կլանիչների վրա, ցածր բևեռական լուծիչներից բևեռային ադսորբատները ավելի լավ են ներծծվում. բևեռային կլանիչների վրա, բևեռային լուծիչներից ոչ բևեռ ադսորբատներ:

    Մակերեւութային ակտիվ նյութի մոլեկուլների կողմնորոշումը ներծծվող նյութի մակերեսի վրա սխեմատիկորեն ներկայացված է նկարում.


    6.3. Էլեկտրոլիտային լուծույթներից կլանումը

    Փոխանակման adsorption- լուծույթի և պինդ փուլի միջև իոնափոխանակության գործընթաց, որի ժամանակ պինդ փուլը կլանում է լուծույթից ցանկացած նշանի իոններ (կատիոններ կամ անիոններ) և դրանց փոխարեն կարող է արտանետել նույն նշանի այլ իոններ: լուծում. Ընդմիշտ կոնկրետայսինքն, տվյալ ներծծվող նյութի համար միայն որոշ իոններ կարող են փոխանակվել. փոխանակման կլանումը սովորաբար անշրջելի է:

    Փաթեթ-Պեսկով-Ֆայանս կանոն.Բյուրեղային պինդ մակերևույթի վրա իոնը հատուկ կլանվում է էլեկտրոլիտի լուծույթից, որն ի վիճակի է լրացնել իր բյուրեղային ցանցը կամ կարող է վատ լուծվող միացություն ձևավորել բյուրեղը կազմող իոններից մեկի հետ:

    7. Կոլոիդային (ցրված) համակարգեր

    Կոլոիդային (ցրված) համակարգկոչվում է տարասեռ համակարգ, որտեղ փուլերից մեկը ներկայացված է փոքր մասնիկներով, որոնք հավասարաչափ բաշխված են մեկ այլ միատարր փուլի ծավալով: Սրանք ուլտրամիկրոէերոգեն համակարգեր են՝ բաղկացած մասնիկներից ցրված փուլ- մանրացված մասնիկների ագրեգատներ, որոնց չափերը գտնվում են 10 -9 -10 -5 մ-ի սահմաններում և շարունակական դիսպերսիոն միջավայր,որոնց մեջ այս մասնիկները բաշխված են։

    նշաններ նյութի կոլոիդային վիճակ - դիսպերսիա և տարասեռություն:

    Ցրվածության աստիճանը.միջին տրամագծի փոխադարձությունն է կամ ոչ գնդաձև մասնիկների դեպքում՝ միջին համարժեք տրամագծի փոխադարձ դ(մ -1):

    Հատուկ մակերեսցրված S DF փուլի ընդհանուր մակերեսի հարաբերակցությունն է նրա ընդհանուր ծավալին կամ զանգվածին.

    7.1. Դասակարգում և ցրված համակարգերի ստացման մեթոդներ

    Դասակարգումն ըստ փուլերի ագրեգացման վիճակի


    Դիսպերսային համակարգ, որտեղ և՛ ցրված փուլը, և՛ ցրված միջավայրը գազեր են, գոյություն չունի, քանի որ գազերը անսահմանորեն լուծելի են միմյանց մեջ:

    Համակարգերի դասակարգումն ըստ ցրված փուլի մասնիկների չափի.

    1) բարձր ցրվածություն, 10 -9_ 10 -7 մ (ռուբինե ապակի);

    2) միջին ցրված, 10 -7_ 10 -5 մ (լուծվող սուրճ);

    3) կոպիտ, > 10 -5 մ (անձրևի կաթիլներ):

    Կոլոիդային համակարգերի ստացման մեթոդներ ցրվածություն

    Ֆիզիկական ցրվածություն.մեխանիկական մանրացում՝ օգտագործելով կոլոիդային ջրաղացներ; նյութերի էլեկտրական ցողում; ուլտրաձայնային դիսպերսիա և այլ մեթոդներ: Որպեսզի առաջացած մասնիկները միմյանց չկպչեն, ցրումը կատարվում է առկայությամբ կայունացուցիչ– էլեկտրոլիտ կամ նյութ, որը կլանված է միջերեսում (մակերեսային ակտիվ նյութեր):

    Քիմիական ցրում (peptization):թարմ պատրաստված նստվածքի վերածումը կոլոիդային վիճակի՝ օգտագործելով պեպտիզատոր:

    Խտացում

    Ֆիզիկական խտացում. 1) լուծիչը փոխարինելու մեթոդը, որը բաղկացած է նրանից, որ հեղուկը, որը խառնվում է լուծիչին, ավելացվում է նյութի իրական լուծույթին, որի մեջ նյութն ինքնին վատ է լուծվում. նոր լուծիչում նյութի լուծելիության նվազման պատճառով լուծույթը դառնում է գերհագեցած, և նյութի մի մասը խտանում է՝ ձևավորելով ցրված փուլի մասնիկներ. 2) գոլորշիների խտացման մեթոդ. բնօրինակ նյութը զույգ է. երբ ջերմաստիճանը նվազում է, գոլորշին դառնում է գերհագեցած և մասամբ խտանում՝ ձևավորելով ցրված փուլ։

    Քիմիական խտացում.ցանկացած քիմիական ռեակցիա, որը հանգեցնում է վատ լուծվող միացության ձևավորմանը. կոլոիդային լուծույթ ստանալու համար ռեակցիան պետք է իրականացվի նոսր լուծույթում՝ մասնիկների աճի ցածր արագությամբ, ելանյութերից մեկը վերցվում է ավելցուկով և կայունացուցիչ է։

    7.2. Դիսպերս համակարգերի օպտիկական հատկությունները

    Երբ լույսն ընկնում է ցրված համակարգի վրա, կարող են դիտվել հետևյալ երևույթները.

    լույսի անցումցրված փուլի մասնիկներ (դիտված թափանցիկ համակարգերի համար, որոնցում մասնիկները շատ ավելի փոքր են, քան ընկնող լույսի ալիքի երկարությունը (r<< ?);

    լույսի բեկումցրված փուլի մասնիկներ (եթե այդ մասնիկները թափանցիկ են);

    լույսի արտացոլումցրված փուլի մասնիկներ (եթե մասնիկները անթափանց են);

    բեկում և արտացոլումլույսը դիտվում է այնպիսի համակարգերի համար, որոնցում մասնիկները շատ ավելի մեծ են, քան ընկնող լույսի ալիքի երկարությունը (r >> ?)։ Տեսողականորեն այս երեւույթն արտահայտվում է այս համակարգերի պղտորությամբ.

    լույսի ցրումդիտարկված համակարգերի համար, որոնցում ցրված փուլի մասնիկները ավելի փոքր են, բայց համաչափընկնող լույսի ալիքի երկարությամբ (r ? 0.1 ?);

    adsorptionլույսի (կլանումը) ցրված փուլով լույսի էներգիան ջերմության փոխակերպմամբ։

    Ռեյլի հավասարումը.


    որտեղ I, I 0 են ցրված և ընկնող լույսի ինտենսիվությունը. Վմեկ մասնիկի ծավալն է; ? – մասնակի կոնցենտրացիան (մասնիկների քանակը միավորի ծավալի վրա); ? ալիքի երկարությունն է; n 1, n 0մասնիկների և միջավայրի բեկման ցուցիչներն են, համապատասխանաբար։

    Հաղորդվող և ցրված (արտացոլվող) լույսի մեջ կոլոիդային լուծույթի տարբեր գույների երևույթը կոչվում է. օալեսցենտություն.Գունավոր լուծույթների դեպքում առկա է իրենց սեփական գույնի և գույնի ծածկույթը, որն առաջանում է բաց գույնի (ֆենոմեն) լույսի երկխոսություն):

    7.3. Մոլեկուլային կինետիկ հատկություններ

    Կոլոիդային համակարգերը բնութագրվում են Բրաունյան շարժում- մանրադիտակային և կոլոիդ չափերի մասնիկների շարունակական պատահական շարժում: Այս շարժումը որքան ինտենսիվ է, այնքան բարձր է ջերմաստիճանը և այնքան ցածր է մասնիկի զանգվածը և դիսպերսիոն միջավայրի մածուցիկությունը:

    Դիֆուզիոնմասնիկների կոնցենտրացիայի հավասարեցման ինքնաբուխ գործընթաց է։

    Ֆիկի օրենքը.

    Կոլոիդային մասնիկների մեծ չափերի պատճառով կոլոիդային համակարգերում դիֆուզիան ավելի դանդաղ է, քան իրական լուծույթներում։

    Օսմոտիկ ճնշում.

    որտեղ mtot-ը լուծված նյութի զանգվածն է. մմեկ մասնիկի զանգվածն է; Վհամակարգի ծավալն է; Ն ԱԱվոգադրոյի համարն է. Տբացարձակ ջերմաստիճանն է; ? - մասնակի համակենտրոնացում; կԲոլցմանի հաստատունն է:

    Գնդաձև մասնիկների համար.

    Որտեղ? m-ը ցրված փուլի զանգվածն է լուծույթի միավորի ծավալի վրա. ? ցրման միջավայրի խտությունն է. r-ը մասնիկների շառավիղն է:

    7.4. Միցելի կառուցվածքը

    Լյոֆոբ միցելհամակարգը կոչվում է տարասեռ միկրոհամակարգ, որը բաղկացած է ցրված փուլի միկրոբյուրեղից՝ շրջապատված լուծված կայունացուցիչ իոններով։

    Ներուժը որոշողկոչվում են իոններ, որոնք կլանված են պինդ փուլի մասնիկի մակերեսի վրա (միավոր)և վճարեք դրան: Ագրեգատը, պոտենցիալ որոշող իոնների հետ միասին, է միցելի միջուկ:

    Հաշվիչներիոններ են խմբավորվում միցելի միջուկի մոտ։

    Դիսպերսիոն միջավայրում հակաիոնների գտնվելու վայրը որոշվում է երկու հակադիր գործոնով. ջերմային շարժում (դիֆուզիոն) և էլեկտրաստատիկ ձգողականություն։


    Հակառակիչները, որոնք կազմում են խիտը կլանման շերտ,կոչվում են «կապված» և միջուկի հետ միասին կազմում են կոլոիդային մասնիկ կամ հատիկ: Կոլոիդային մասնիկը (հատիկ) ունի լիցք, որի նշանը պայմանավորված է պոտենցիալ որոշող իոնների լիցքի նշանով։

    Հակադրությունները, որոնք ձևավորվում են ցրված շերտ,- «բջջային», կամ «անվճար»:

    Լուծված հակաիոնների շրջապատող ցրված շերտով կոլոիդային մասնիկ է միցել.Ի տարբերություն կոլոիդային մասնիկի, միցելը էլեկտրականորեն չեզոք է և չունի խիստ սահմանված չափեր։


    Իոնային կայունացուցիչ ունեցող միցելում ֆազային սահմանում կա DES, պոտենցիալ տարբերություն է առաջանում ցրված փուլի և ցրման միջավայրի միջև. թերմոդինամիկական ներուժզ (միջփուլ),որը որոշվում է տվյալ դիսպերսային համակարգի հատկություններով, ինչպես նաև պինդ փուլի վրա ներծծված պոտենցիալ որոշող իոնների լիցքով և կոնցենտրացիայով։


    Անշարժ հեղուկում լիցքավորված կոլոիդային մասնիկների շարժումը դեպի էլեկտրոդներից մեկը արտաքին էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ կոչվում է. էլեկտրոֆորեզ.

    Այն մակերեսը, որի վրա տեղի է ունենում շարժումը, կոչվում է լոգարիթմական մակերես:Պոտենցիալ ցատկի մեծությունը այն փուլերի սահմանին, որոնք միմյանց նկատմամբ շարժման մեջ են էլեկտրոֆորեզի և Բրոունյան շարժման ժամանակ, այսինքն՝ սահող մակերեսի վրա, կոչվում է. էլեկտրակինետիկ կամ?-պոտենցիալ (զետա պոտենցիալ):

    7.5. Կայունություն և կոագուլյացիա

    Ցրված համակարգերի կայունությունբնութագրում է ցրված փուլի ունակությունը՝ պահպանելով մասնիկների միասնական բաշխման վիճակ ցրման միջավայրի ողջ ծավալով։

    Ցրված համակարգերի հարաբերական կայունության երկու տեսակ կա. նստվածքը և ագրեգացումը:

    Նստվածքի դիմադրություն- համակարգի կարողությունը դիմակայել ծանրության գործողությանը. Նստվածքը ծանրության ազդեցության տակ լուծույթում մասնիկների նստեցումն է։

    Վիճակ նստվածքային հավասարակշռություն.մասնիկը շարժվում է հաստատուն արագությամբ, այսինքն. հավասարաչափ,Շփման ուժը հավասարակշռում է ձգողության ուժը.

    6??rU = 4/3?r 3 (? - ? 0) գ,

    Որտեղ? Արդյո՞ք ցրված փուլի խտությունը, 0-ը դիսպերսիոն միջավայրի խտությունն է, g-ը գրավիտացիայի արագացումն է, ? միջավայրի մածուցիկությունն է։

    Ագրեգատիվ կայունությունբնութագրում է ցրված փուլի մասնիկների կարողությունը՝ դիմակայելու դրանց կպչունությանը և դրանով իսկ պահպանելու իրենց չափերը։

    Խախտելով ագրեգատիվ կայունությունը տեղի է ունենում կոագուլյացիան մասնիկների կպչման գործընթացն է՝ խոշոր ագրեգատների առաջացմամբ։Կոագուլյացիայի արդյունքում համակարգը կորցնում է նստվածքային կայունությունը, քանի որ մասնիկները դառնում են չափազանց մեծ և չեն կարող մասնակցել Բրոունյան շարժմանը։

    Կոագուլյացիայի պատճառները.

    > ջերմաստիճանի փոփոխություն;

    > էլեկտրական և էլեկտրամագնիսական դաշտերի գործողություն;

    > տեսանելի լույսի գործողություն;

    > տարրական մասնիկների ազդեցություն;

    > մեխանիկական ազդեցություն;

    > էլեկտրոլիտի ավելացում և այլն:

    Ամենամեծ գործնական հետաքրքրությունը էլեկտրոլիտներով կոագուլյացիա է:

    Էլեկտրոլիտներով կոագուլյացիայի տեսակները

    կենտրոնացումմակարդումը տեղի է ունենում ազդեցության տակ անտարբերէլեկտրոլիտներ. անտարբերկոչվում է էլեկտրոլիտ, որի ներմուծումից հետո միջերեսային ներուժը<р не изменяется. Данный электролит не содержит таких ионов, которые были бы способны к специфической адсорбции на частицах по правилу Па-нета-Фаянса, т. е. не способны достраивать кристаллическую решетку агрегата:


    Այն վիճակը, երբ ցրված շերտը անհետանում է, և կոլոիդային մասնիկը դառնում է էլեկտրականորեն չեզոք, կոչվում է իզոէլեկտրական– էլեկտրակինետիկ պոտենցիալը (?) հավասար է զրոյի, տեղի է ունենում կոագուլյացիա։ Այս վիճակում միցելի բանաձևը ստանում է ձև՝ (mnAg + nNO 3 ?) 0:

    Չեզոքացումկոագուլյացիա տեղի է ունենում, երբ ավելացվում է sol ոչ անտարբերէլեկտրոլիտ. Ոչ անտարբերէլեկտրոլիտը կոչվում է էլեկտրոլիտ, որն ունակ է փոխել միջերեսային (?) և գծային հարակից էլեկտրակինետիկ (?) պոտենցիալները, այսինքն՝ այս էլեկտրոլիտը պարունակում է իոններ, որոնք կարող են հատուկ ներծծվել ագրեգատի մակերեսին, լրացնել նրա բյուրեղային ցանցը կամ քիմիապես փոխազդել պոտենցիալի հետ։ - իոնների որոշում.


    Այն շրջելի պրոցեսը, որի ժամանակ կոագուլատը կրկին անցնում է կոլոիդային վիճակի, կոչվում է peptization կամ disagregation.

    կոագուլյացիայի կանոններ

    1. Բավարար քանակությամբ լուծույթին ավելացված բոլոր ուժեղ էլեկտրոլիտները հանգեցնում են նրա կոագուլյացիայի: Էլեկտրոլիտի նվազագույն կոնցենտրացիան, որն առաջացնում է լուծույթի կոագուլյացիա որոշակի կարճ ժամանակահատվածում, կոչվում է կոագուլյացիայի շեմը:

    որտեղ C el-ը էլեկտրոլիտ-կոագուլանտի կոնցենտրացիան է. Վ el-ը ավելացված էլեկտրոլիտի ծավալն է. Վ sol (սովորաբար 10 մլ) sol-ի ծավալն է:

    2. Կոագուլյացիոն էֆեկտ ունի այն իոնը, որի լիցքը նշանով համընկնում է լիոֆոբ սոլի միցելների հակաիոնների լիցքի հետ (մակարդող իոնի լիցքը հակադիր է կոլոիդային մասնիկի լիցքին)։ Այս իոնը կոչվում է կոագուլանտ իոն:

    3. Իոնի կոագուլյատիվ ունակությունը՝ կոագուլանտը որքան մեծ է, այնքան մեծ է իոնի լիցքը.

    Նշանակության կանոն.

    ? 1: ? 2: ? 3 = 1/1 6: 1/2 6: 1/3 6 = 729: 11: 1

    Նույն լիցքով իոնի մակարդման ունակությունը որքան մեծ է, այնքան մեծ է նրա բյուրեղային շառավիղը։ Ag + > Cs + > Rb + > NH 4 + > K + > Na + > Li+ - lyotropic շարք.

    Կոլոիդային պաշտպանությունկոչվում է sol-ի ագրեգատիվ կայունության բարձրացում՝ դրա մեջ IUD (բարձր մոլեկուլային քաշի միացություն) կամ մակերևութային ակտիվ նյութ (մակերեսային ակտիվ նյութ) ներմուծելու միջոցով։

    պահակային համարըկոչվում է չոր նյութի միլիգրամների նվազագույն քանակը, որն անհրաժեշտ է 10 մլ լուծույթը պաշտպանելու համար, երբ դրան ավելացվում է էլեկտրոլիտ մակարդման շեմին հավասար քանակությամբ:

    Հոդվածի բովանդակությունը

    ՔԻՄԻԱ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ,քիմիայի մի ճյուղ, որն ուսումնասիրում է նյութերի քիմիական հատկությունները՝ հիմնվելով դրանց բաղկացուցիչ ատոմների և մոլեկուլների ֆիզիկական հատկությունների վրա։ Ժամանակակից ֆիզիկական քիմիան լայն միջառարկայական ոլորտ է, որը սահմանակից է ֆիզիկայի, կենսաֆիզիկայի և մոլեկուլային կենսաբանության տարբեր ճյուղերին: Այն ունի բազմաթիվ շփման կետեր քիմիական գիտության այնպիսի ճյուղերի հետ, ինչպիսիք են օրգանական և անօրգանական քիմիան։

    Քիմիական մոտեցման տարբերակիչ առանձնահատկությունը (ի տարբերություն ֆիզիկական և կենսաբանականի) այն է, որ մակրոսկոպիկ երևույթների նկարագրության հետ մեկտեղ, դրանց բնույթը բացատրվում է առանձին մոլեկուլների հատկությունների և նրանց միջև փոխազդեցությունների հիման վրա:

    Ֆիզիկական քիմիայի բնագավառում նոր գործիքային և մեթոդական զարգացումները կիրառվում են քիմիայի և հարակից գիտությունների այլ ճյուղերում, ինչպիսիք են դեղաբանությունը և բժշկությունը: Օրինակները ներառում են էլեկտրաքիմիական մեթոդները, ինֆրակարմիր (IR) և ուլտրամանուշակագույն (ուլտրամանուշակագույն) սպեկտրոսկոպիան, լազերային և մագնիսական ռեզոնանսային տեխնիկան, որոնք լայնորեն կիրառվում են թերապիայի և տարբեր հիվանդությունների ախտորոշման համար:

    Ֆիզիկական քիմիայի հիմնական բաժինները ավանդաբար համարվում են. 1) քիմիական թերմոդինամիկա. 2) կինետիկ տեսություն և վիճակագրական թերմոդինամիկա. 3) մոլեկուլների կառուցվածքի և սպեկտրոսկոպիայի հարցեր. 4) քիմիական կինետիկա.

    Քիմիական թերմոդինամիկա.

    Քիմիական թերմոդինամիկան ուղղակիորեն կապված է թերմոդինամիկայի՝ ջերմության և դրա փոխակերպումների գիտության կիրառման հետ քիմիական հավասարակշռության խնդրին։ Խնդրի էությունը ձևակերպված է հետևյալ կերպ. եթե կա ռեագենտների խառնուրդ (համակարգ) և հայտնի են այն ֆիզիկական պայմանները, որոնցում այն ​​գտնվում է (ջերմաստիճան, ճնշում, ծավալ), ապա ինչ ինքնաբուխ քիմիական և ֆիզիկական գործընթացներ կարող են բերել այս համակարգը։ հավասարակշռության? Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը ասում է, որ ջերմությունը էներգիայի ձև է, և որ համակարգի ընդհանուր էներգիան (իր միջավայրի հետ միասին) մնում է անփոփոխ։ Այսպիսով, այս օրենքը էներգիայի պահպանման օրենքի ձևերից մեկն է։ Համաձայն երկրորդ օրենքի, ինքնաբուխ տեղի ունեցող գործընթացը հանգեցնում է համակարգի և դրա շրջակա միջավայրի ընդհանուր էնտրոպիայի ավելացմանը: Էնտրոպիան էներգիայի քանակի չափումն է, որը համակարգը չի կարող օգտագործել օգտակար աշխատանք կատարելու համար: Երկրորդ օրենքը ցույց է տալիս այն ուղղությունը, որով ռեակցիան կգնա առանց որևէ արտաքին ազդեցության: Ռեակցիայի բնույթը (օրինակ՝ ուղղությունը) փոխելու համար հարկավոր է էներգիա ծախսել այս կամ այն ​​ձևով։ Այսպիսով, այն խիստ սահմանափակումներ է դնում աշխատանքի քանակի վրա, որը կարող է կատարվել շրջելի գործընթացում արձակված ջերմության կամ քիմիական էներգիայի փոխակերպման արդյունքում:

    Քիմիական թերմոդինամիկայի ոլորտում կարևոր ձեռքբերումների համար մենք պարտական ​​ենք Ջ. Գիբսին, ով դրեց այս գիտության տեսական հիմքը, ինչը հնարավորություն տվեց նախորդ սերնդի բազմաթիվ հետազոտողների ստացած արդյունքները միավորել մեկ ամբողջության մեջ: Գիբսի մշակած մոտեցումը որևէ ենթադրություն չի անում նյութի մանրադիտակային կառուցվածքի վերաբերյալ, այլ դիտարկում է համակարգերի հավասարակշռության հատկությունները մակրո մակարդակում։ Ահա թե ինչու կարելի է մտածել, որ թերմոդինամիկայի առաջին և երկրորդ օրենքները համընդհանուր են և ուժի մեջ կմնան նույնիսկ այն ժամանակ, երբ մենք շատ ավելին իմանանք մոլեկուլների և ատոմների հատկությունների մասին:

    Կինետիկ տեսություն և վիճակագրական թերմոդինամիկա:

    Վիճակագրական թերմոդինամիկան (ինչպես նաև քվանտային մեխանիկան) թույլ է տալիս կանխատեսել հավասարակշռության դիրքը գազային փուլում որոշ ռեակցիաների համար: Քվանտային մեխանիկական մոտեցման օգնությամբ կարելի է նկարագրել հեղուկ և պինդ վիճակում գտնվող մի շարք նյութերի բարդ մոլեկուլների վարքը։ Այնուամենայնիվ, կան ռեակցիաներ, որոնց արագությունները չեն կարող հաշվարկվել ոչ կինետիկ տեսության շրջանակներում, ոչ էլ վիճակագրական թերմոդինամիկայի օգնությամբ։

    Իսկական հեղափոխություն դասական վիճակագրական թերմոդինամիկայի մեջ տեղի ունեցավ 1970-ականներին։ Նոր հասկացությունները, ինչպիսիք են ունիվերսալությունը (հասկացությունը, որ միացությունների որոշակի լայն դասերի անդամներն ունեն նույն հատկությունները) և նմանության սկզբունքը (հայտնի չափանիշներից անհայտ քանակությունների գնահատում), հանգեցրել են կրիտիկական կետի մոտ հեղուկների վարքագծի ավելի լավ ըմբռնմանը, երբ տարբերություն չկա հեղուկի և գազի միջև: Համակարգչի միջոցով մոդելավորվել են կրիտիկական վիճակում գտնվող պարզ (հեղուկ արգոն) և բարդ (ջուր և սպիրտ) հեղուկների հատկությունները։ Վերջերս, հեղուկ հելիումի (որի վարքագիծը հիանալի նկարագրված է քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից) և մոլեկուլային հեղուկներում ազատ էլեկտրոնների հատկությունները համակողմանիորեն ուսումնասիրվել են համակարգչային սիմուլյացիաների միջոցով (ԳԵՐհաղորդունակություն): Սա թույլ տվեց ավելի լավ հասկանալ սովորական հեղուկների հատկությունները: Համակարգչային մեթոդները՝ զուգորդված վերջին տեսական զարգացումներով, ինտենսիվորեն օգտագործվում են լուծույթների, պոլիմերների, միցելների (հատուկ կոլոիդային մասնիկներ), սպիտակուցների և իոնային լուծույթների վարքագիծը ուսումնասիրելու համար։ Ֆիզիկական քիմիայի խնդիրները լուծելու համար, մասնավորապես, կրիտիկական վիճակում գտնվող համակարգերի որոշ հատկություններ նկարագրելու և բարձր էներգիայի ֆիզիկայի հարցերն ուսումնասիրելու համար ավելի ու ավելի է օգտագործվում վերանորմալացման խմբի մաթեմատիկական մեթոդը։

    Մոլեկուլների կառուցվածքը և սպեկտրոսկոպիան:

    19-րդ դարի օրգանական քիմիկոսներ. մշակել է շատ քիմիական տարրերի վալենտությունը (համակցելու ունակությունը) որոշելու պարզ կանոններ։ Օրինակ՝ նրանք պարզել են, որ ածխածնի վալենտությունը 4 է (ածխածնի մեկ ատոմը կարող է կցել ջրածնի չորս ատոմ՝ ձևավորելով մեթանի մոլեկուլ CH 4), թթվածինը 2, ջրածինը 1։ Փորձարարական տվյալների վրա հիմնված էմպիրիկ գաղափարների հիման վրա արվել են ենթադրություններ։ մոլեկուլներում տարածական դասավորվածության ատոմների մասին (օրինակ՝ մեթանի մոլեկուլն ունի քառանիստ կառուցվածք, մինչդեռ ածխածնի ատոմը գտնվում է եռանկյունաձև բուրգի կենտրոնում, իսկ ջրածինը գտնվում է նրա չորս գագաթներում)։ Այնուամենայնիվ, այս մոտեցումը թույլ չտվեց բացահայտել քիմիական կապերի ձևավորման մեխանիզմը և, հետևաբար, գնահատել մոլեկուլների չափերը, որոշել ատոմների միջև ճշգրիտ հեռավորությունը:

    Օգտագործելով 20-րդ դարում մշակված սպեկտրոսկոպիկ մեթոդները, որոշվեց ջրի մոլեկուլների (H 2 O), էթանի (C 2 H 6), ապա շատ ավելի բարդ մոլեկուլների, օրինակ՝ սպիտակուցների կառուցվածքը։ Միկրոալիքային սպեկտրոսկոպիայի (EPR, NMR) և էլեկտրոնների դիֆրակցիայի մեթոդները հնարավորություն են տվել սահմանել կապի երկարությունը, նրանց միջև եղած անկյունները (վալենտային անկյունները) և ատոմների փոխադարձ դասավորությունը պարզ մոլեկուլներում, և ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծություն՝ նմանատիպ պարամետրեր. ավելի մեծ մոլեկուլներ, որոնք ձևավորում են մոլեկուլային բյուրեղներ: Մոլեկուլային կառուցվածքների կատալոգների կազմումը և վալենտության պարզ հասկացությունների կիրառումը դրեցին կառուցվածքային քիմիայի հիմքերը (Լ. Պոլինգը նրա առաջամարտիկն էր) և հնարավոր դարձրեց օգտագործել մոլեկուլային մոդելներ՝ բացատրելու բարդ երևույթները մոլեկուլային մակարդակում։ Եթե ​​մոլեկուլները չունեին որոշակի կառուցվածք, կամ եթե քրոմոսոմներում C–C և C–H կապերի պարամետրերը խիստ տարբեր էին մեթանի կամ էթանի մոլեկուլների պարամետրերից, ապա պարզ երկրաչափական մոդելների օգնությամբ Ջ. Ուոթսոնը և Ֆ. Քրիքը չէին կարողանա 1950-ականների սկզբին կառուցել դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի (ԴՆԹ) իր հայտնի կրկնակի պարուրաձև մոդելը: Ուսումնասիրելով ատոմների թրթռումները մոլեկուլներում IR և ուլտրամանուշակագույն սպեկտրոսկոպիայի միջոցով՝ հնարավոր եղավ հաստատել մոլեկուլների բաղադրության մեջ ատոմները պահող ուժերի բնույթը, ինչը, իր հերթին, հանգեցրեց ներմոլեկուլային շարժման առկայության գաղափարին: և հնարավորություն տվեց ուսումնասիրել մոլեկուլների թերմոդինամիկական հատկությունները ( տես վերեւում) Սա քիմիական ռեակցիաների արագության որոշման առաջին քայլն էր: Ավելին, ուլտրամանուշակագույն շրջանում սպեկտրոսկոպիկ ուսումնասիրությունները օգնեցին էլեկտրոնային մակարդակում ստեղծել քիմիական կապի ձևավորման մեխանիզմ, ինչը հնարավորություն տվեց նկարագրել քիմիական ռեակցիաները՝ հիմնվելով ռեակտիվների հուզված վիճակի (հաճախ գործողության տակ) անցման գաղափարի վրա: տեսանելի կամ ուլտրամանուշակագույն լույս): Նույնիսկ մի ամբողջ գիտական ​​ոլորտ կար՝ ֆոտոքիմիա։ Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային (NMR) սպեկտրոսկոպիան քիմիկոսներին հնարավորություն է տվել ուսումնասիրել բարդ քիմիական գործընթացների առանձին փուլերը և հայտնաբերել ակտիվ կենտրոնները ֆերմենտների մոլեկուլներում: Այս մեթոդը նաև հնարավորություն տվեց ստանալ անձեռնմխելի բջիջների և առանձին օրգանների եռաչափ պատկերներ։ ՖՈՏՈՔԻՄԻԱ.

    Վալենտության տեսություն.

    Օգտագործելով օրգանական քիմիկոսների կողմից մշակված վալենտության էմպիրիկ կանոնները, տարրերի պարբերական համակարգը և Ռադերֆորդի ատոմի մոլորակային մոդելը, Գ. Լյուիսը պարզեց, որ քիմիական կապը հասկանալու բանալին նյութի էլեկտրոնային կառուցվածքն է: Լյուիսը եկել է այն եզրակացության, որ կովալենտային կապը ձևավորվում է տարբեր ատոմներին պատկանող էլեկտրոնների սոցիալականացման արդյունքում; Դրանով նա բխում էր այն մտքից, որ կապող էլեկտրոնները գտնվում են խիստ սահմանված էլեկտրոնային թաղանթների վրա: Քվանտային տեսությունը հնարավորություն է տալիս կանխատեսել մոլեկուլների կառուցվածքը և կովալենտային կապերի բնույթը, որոնք ձևավորվել են առավել ընդհանուր դեպքում։

    Նյութի կառուցվածքի մասին մեր պատկերացումները, որոնք ձևավորվել են 20-րդ դարի առաջին քառորդում քվանտային ֆիզիկայի հաջողությունների շնորհիվ, կարելի է ամփոփել հետևյալ կերպ. Ատոմի կառուցվածքը որոշվում է վանման (էլեկտրոնների միջև) և ձգողականության (էլեկտրոնների և դրական լիցքավորված միջուկի միջև) էլեկտրական ուժերի հավասարակշռությամբ։ Ատոմի գրեթե ողջ զանգվածը կենտրոնացած է միջուկում, և դրա չափը որոշվում է միջուկների շուրջ պտտվող էլեկտրոնների զբաղեցրած տարածության քանակով։ Մոլեկուլները բաղկացած են համեմատաբար կայուն միջուկներից, որոնք միմյանց հետ պահվում են արագ շարժվող էլեկտրոնների միջոցով, այնպես որ նյութերի բոլոր քիմիական հատկությունները կարելի է բացատրել ատոմները և մոլեկուլները կազմող տարրական մասնիկների էլեկտրական փոխազդեցության տեսանկյունից: Այսպիսով, քվանտային մեխանիկայի հիմնական դրույթները, որոնք վերաբերում են մոլեկուլների կառուցվածքին և քիմիական կապերի ձևավորմանը, հիմք են ստեղծում նյութի էլեկտրոնային կառուցվածքի, քիմիական կապի բնույթի և ատոմների և մոլեկուլների ռեակտիվության էմպիրիկ նկարագրության համար։ .

    Բարձր արագությամբ համակարգիչների հայտնվելով հնարավոր եղավ հաշվարկել (ցածր, բայց բավարար ճշգրտությամբ) փոքր բազմատոմային մոլեկուլներում ատոմների միջև գործող ուժերը։ Վալենտության տեսությունը, որը հիմնված է համակարգչային սիմուլյացիայի վրա, ներկայումս աշխատանքային գործիք է ուսումնասիրելու քիմիական ուժերի կառուցվածքը, բնույթը և ռեակցիաները այն դեպքերում, երբ փորձերը դժվար են կամ ժամանակատար: Խոսքը վերաբերում է մթնոլորտում և կրակի մեջ առկա կամ որպես ռեակցիայի միջանկյալ ձևավորված ազատ ռադիկալների ուսումնասիրությանը: Հույս կա, որ մի օր համակարգչային հաշվարկների վրա հիմնված տեսությունը կկարողանա պատասխանել այն հարցին, թե ինչպես են քիմիական կառուցվածքները «հաշվում» իրենց ամենակայուն վիճակը պիկովայրկյանների կարգի ժամանակ՝ ստանալով համապատասխան գնահատականներ, գոնե որոշակի մոտավորությամբ։ , պահանջում է մեքենայի հսկայական ժամանակ:

    Քիմիական կինետիկա

    զբաղվում է քիմիական ռեակցիաների մեխանիզմի ուսումնասիրությամբ և դրանց արագության որոշմամբ։ Մակրոսկոպիկ մակարդակում ռեակցիան կարող է ներկայացվել որպես հաջորդական փոխակերպումներ, որոնց ընթացքում մեկ նյութից ձևավորվում են մյուսները։ Օրինակ՝ պարզ թվացող փոխակերպումը

    H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O

    իրականում բաղկացած է մի քանի հաջորդական փուլերից.

    H + O 2 → OH + O

    O + H 2 → HO + H

    H + O 2 → HO 2

    HO 2 + H 2 → H 2 O + OH

    և նրանցից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է իր արագության հաստատունով կ. S. Arrhenius առաջարկել է, որ բացարձակ ջերմաստիճանը Տև ռեակցիայի արագությունը հաստատուն կհարաբերակցությամբ կապված կ = Ա exp(- ԵԳործողություն)/ RT, Որտեղ Ա- նախնական էքսպոնենցիալ գործոն (այսպես կոչված հաճախականության գործակից), Եակտ - ակտիվացման էներգիա, Ռգազի հաստատունն է։ Չափման համար կԵվ Տգործիքներ են անհրաժեշտ՝ հետևելու իրադարձություններին, որոնք տեղի են ունենում մի կողմից՝ մոտ 10–13 վայրկյան, մյուս կողմից՝ տասնամյակների (և նույնիսկ հազարամյակների) ընթացքում (երկրաբանական գործընթացներ). անհրաժեշտ է նաև չափել ծայրահեղ անկայուն ռեակտիվների չնչին կոնցենտրացիաներ: Քիմիական կինետիկայի խնդիրը ներառում է նաև բարդ համակարգերում տեղի ունեցող քիմիական գործընթացների կանխատեսումը (խոսքը կենսաբանական, երկրաբանական, մթնոլորտային գործընթացների, այրման և քիմիական սինթեզի մասին է)։

    Գազաֆազային ռեակցիաները «մաքուր տեսքով» ուսումնասիրելու համար օգտագործվում է մոլեկուլային ճառագայթների մեթոդը. այս դեպքում խստորեն սահմանված քվանտային վիճակներով մոլեկուլները արձագանքում են արտադրանքների ձևավորմանը, որոնք նույնպես գտնվում են որոշակի քվանտային վիճակներում: Նման փորձերը տեղեկատվություն են տալիս այն ուժերի մասին, որոնք առաջացնում են որոշակի ռեակցիաներ: Օրինակ, մոլեկուլային ճառագայթների կարգավորմամբ, նույնիսկ այնպիսի փոքր մոլեկուլները, ինչպիսին CH 3 I-ն է, կարող են կողմնորոշվել որոշակի ձևով, և բախման արագությունը երկու «տարբեր» ռեակցիաներում կարող է չափվել.

    K + ICH 3 → KI + CH 3

    K + CH 3 I → KI + CH 3

    որտեղ CH 3 խումբը տարբեր կերպ է կողմնորոշվում մոտեցող կալիումի ատոմի նկատմամբ:

    Հարցերից մեկը, որով զբաղվում է ֆիզիկական քիմիան (ինչպես նաև քիմիական ֆիզիկան), ռեակցիայի արագության հաստատունների հաշվարկն է։ Այստեղ լայնորեն կիրառվում է 1930-ականներին մշակված անցումային վիճակի տեսությունը, որն օգտագործում է թերմոդինամիկական և կառուցվածքային պարամետրեր։ Այս տեսությունը, համակցված դասական ֆիզիկայի և քվանտային մեխանիկայի մեթոդների հետ, հնարավորություն է տալիս նմանակել ռեակցիայի ընթացքը, կարծես այն տեղի է ունենում մոլեկուլային ճառագայթների հետ փորձի պայմաններում։ Փորձարկումներ են իրականացվում որոշակի քիմիական կապերի լազերային գրգռման վրա, որոնք հնարավորություն են տալիս ստուգել մոլեկուլների ոչնչացման վիճակագրական տեսությունների ճիշտությունը։ Մշակվում են տեսություններ, որոնք ընդհանրացնում են քաոսային գործընթացների (օրինակ՝ տուրբուլենտության) ժամանակակից ֆիզիկամաթեմատիկական հասկացությունները։ Մենք այնքան էլ հեռու չենք ինչպես ներմոլեկուլային, այնպես էլ միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների բնույթը լիովին հասկանալուց, ցանկալի հատկություններով մակերևույթների վրա տեղի ունեցող ռեակցիաների մեխանիզմը բացահայտելուց և ֆերմենտների և անցումային մետաղների համալիրների կատալիտիկ կենտրոնների կառուցվածքը հաստատելուց: Մանրադիտակային մակարդակում կարելի է նշել այնպիսի բարդ կառուցվածքների ձևավորման կինետիկայի վրա աշխատանքներ, ինչպիսիք են ձյան փաթիլները կամ դենդրիտները (ծառի կառուցվածքով բյուրեղներ), որոնք խթանել են համակարգչային սիմուլյացիաների մշակումը, որը հիմնված է ոչ գծային դինամիկայի տեսության պարզ մոդելների վրա. սա հեռանկարներ է բացում բարդ համակարգերի կառուցվածքն ու զարգացումը նկարագրելու նոր մոտեցումներ ստեղծելու համար:

    3-րդ հրատ., rev. - Մ.: Բարձրագույն դպրոց, 2001 - 512 էջ, 319 էջ:

    Դասագիրքը կազմված է ֆիզիկական քիմիայի ծրագրին համապատասխան։

    Առաջին գիրքը մանրամասնում է դասընթացի հետևյալ բաժինները. քիմիական կապերի տեսության քվանտային մեխանիկական հիմունքներ, ատոմների և մոլեկուլների կառուցվածք, մոլեկուլային կառուցվածքի ուսումնասիրության սպեկտրային մեթոդներ, ֆենոմենոլոգիական և վիճակագրական թերմոդինամիկա, լուծույթների թերմոդինամիկա և փուլային հավասարակշռություն:

    Ֆիզիկական քիմիա դասընթացի բաժնի երկրորդ մասում էլեկտրաքիմիա, քիմիական կինետիկա և կատալիզ ներկայացված են գրքի առաջին մասում մշակված հասկացությունների հիման վրա՝ նյութի կառուցվածք և վիճակագրական թերմոդինամիկա։ «Կատալիզի» բաժինը արտացոլում է տարասեռ և դիֆուզիոն պրոցեսների կինետիկան, կլանման թերմոդինամիկան և ռեակտիվության հարցերը:

    Քիմիական ճարտարագիտության մասնագիտություններով ընդունված համալսարանականների համար:

    Գիրք 1.

    Ձևաչափ: djvu

    Չափ: 11,2 ՄԲ

    Ներբեռնել: drive.google

    Գիրք 2.

    Ձևաչափ: djvu

    Չափ: 7 ՄԲ

    Ներբեռնել: drive.google

    ԲՈՎԱՆԴԱԿՈՒԹՅՈՒՆ Գիրք 1.
    Նախաբան. 3
    Ներածություն 6
    Բաժին առաջին. Մոլեկուլային կառուցվածքի և քիմիական կապի տեսության քվանտ-մեխանիկական հիմնավորում
    Գլուխ 1. Ատոմի կառուցվածքը 9
    § 1.1. Միկրոմասնիկների քվանտային մեխանիկական առանձնահատկությունները 9
    § 1.2. Ջրածնի ատոմ 11
    § 1.3. Ջրածնի նման ատոմի ատոմային ուղեծրեր 14
    § 1.4. Էլեկտրոնի սպին 21
    § 1.5. Բազմաէլեկտրոնային ատոմներ 23
    § 1.6. Պաուլիի սկզբունք 26
    § 1.7. Ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաներ 28
    Գլուխ 2. Մոլեկուլներ. Մոլեկուլների կառուցվածքի և քիմիական կապի ուսումնասիրության մեջ օգտագործվող տեսական մեթոդներ 34
    § 2.1. Մոլեկուլ. պոտենցիալ մակերես: Հավասարակշռության կոնֆիգուրացիա 34
    § 2.2. Քիմիական կապի տեսությունը և դրա խնդիրները. Շրյոդինգերի հավասարումը մոլեկուլների համար 39
    § 2.3. Շրյոդինգերի 42 հավասարման լուծման տատանողական մեթոդ
    § 2.4. Մոլեկուլների կառուցվածքի տեսության երկու հիմնական մեթոդ. Վալենտային կապի մեթոդ և մոլեկուլային ուղեծրային մեթոդ 44
    § 2.5. Մոլեկուլային ուղեծրային մեթոդի հիմնական գաղափարները 49
    § 2.6. Մոլեկուլային ուղեծրի մոտավոր նկարագրությունը MO LCAO 50 մեթոդով
    § 2.7. II մոլեկուլը MO LCAO մեթոդով: Էներգիայի և ալիքային ֆունկցիայի հաշվարկը վարիացիոն մեթոդով 53
    § 2.8. H մոլեկուլը MO LCAO մեթոդով: Կովալենտային կապ 58
    Գլուխ 3. Դիատոմային մոլեկուլները MO LCAO մեթոդով 62
    § 3.1. Համասեռամիջուկային երկատոմային մոլեկուլների մոլեկուլային ուղեծրեր 62
    § 3.2. Առաջին և երկրորդ շրջանի տարրերի ատոմներից ձևավորված միամիջուկային մոլեկուլների էլեկտրոնային կազմաձևերը և հատկությունները 65
    § 3.3. Հետերոնուկլեար երկատոմային մոլեկուլներ 73
    § 3.4. բևեռային կապ. Մոլեկուլի էլեկտրական դիպոլային մոմենտը 78
    § 3.5. Կովալենտային կապի հագեցվածություն 81
    § 3.6. Դոնոր-ընդունող կապ 82
    § 3.7. Իոնային կապ. Քիմիական կապի բևեռականության աստիճանը 84
    Գլուխ 4. Բազմաատոմային մոլեկուլները ՄՕ մեթոդով 88
    § 4.1. Մոլեկուլային օրբիտալներ բազմատոմ մոլեկուլներում. Ուղեծրի համաչափություն. Տեղայնացված և տեղայնացված ուղեծրեր: HgO 88 մոլեկուլ
    § 4.2. Մեթանի մոլեկուլի նկարագրությունը. Տեղակայված և տեղայնացված MO-ներ: Օրբիտալների հիբրիդացում 95
    § 4.3. Մոլեկուլների հավասարակշռության կոնֆիգուրացիաների կանխատեսման մասին 99
    § 4.4. Ոչ կոշտ մոլեկուլներ 101
    § 4.5. Բազմաթիվ կապերով մոլեկուլներ MO LCAO մեթոդով 104
    § 4.6. Հյուկելի մեթոդ 108
    § 4.7. Արոմատիկ համակարգերի նկարագրությունը MOX 110 մեթոդով
    § 4.8. Քիմիական կապ կոորդինացիոն միացություններում. Լիգանդի դաշտի տեսություն 117
    § 4.9. Իոնային կապը բյուրեղում 126
    Գլուխ 5. Միջմոլեկուլային փոխազդեցություն 129
    § 5.1. Վան դեր Վալսի ուժերը. Ոչ հատուկ փոխազդեցությունների այլ տեսակներ 129
    § 5.2. Ջրածնային կապ 136
    Բաժին երկու. Մոլեկուլների կառուցվածքի և էներգետիկ վիճակների ուսումնասիրության սպեկտրային մեթոդներ
    Գլուխ 6. Ընդհանուր տեղեկություններ մոլեկուլային սպեկտրների մասին: Մոլեկուլային սպեկտրների տեսության տարրեր 141
    § 6.1. Ներմոլեկուլային շարժում և էլեկտրամագնիսական սպեկտր: 141
    § 6.2. Արտանետման, կլանման և Ռամանի ցրման մոլեկուլային սպեկտրներ: EPR և NMR սպեկտրներ 145
    § 6.3. Դիատոմային մոլեկուլի պտտման սպեկտր (կոշտ պտտվող մոտարկում) 150
    § 6.4. Դիատոմային մոլեկուլի թրթռում-պտտվող սպեկտրը: Հարմոնիկ օսցիլատորի մոտավորություն 156
    § 6.5. Մոլեկուլը աններդաշնակ տատանվող է։ Վիբրացիոն սպեկտրի կառուցվածքը 162
    § 6.6. Էլեկտրոնային սպեկտրներ. Դիատոմային մոլեկուլների դիսոցման էներգիայի որոշում 169
    § 6.7. Պտտման սպեկտրներ և խիստ բազմատոմային մոլեկուլներ... 171
    § 6.8. Բազմանատոմային մոլեկուլների թրթռումները, սպեկտրը և կառուցվածքը 175
    § 6.9. Վիբրացիոն սպեկտրների օգտագործումը մոլեկուլների կառուցվածքը որոշելու համար 180
    § 6.10. Ագրեգացման միջավայրի և վիճակի միջմոլեկուլային փոխազդեցության ազդեցությունը թրթռման սպեկտրի վրա 183
    Բաժին երրորդ. Քիմիական թերմոդինամիկա
    Գլուխ 7. Ընդհանուր հասկացություններ. Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը և դրա կիրառումը 186
    § 7.1. Քիմիական թերմոդինամիկայի առարկան և խնդիրները 186
    § 7.2. Քիմիական թերմոդինամիկայի հիմնական հասկացություններն ու սահմանումները 188
    § 7.3. Թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը. Ոչ շրջանաձև գործընթացներ 199
    § 7.4. Ջերմունակությունը 202
    § 7.5. Ջերմաստիճանի ազդեցությունը ջերմային հզորության վրա. Ջերմաստիճանի շարք.. 208
    § 7.6. Բյուրեղային նյութի ջերմունակության քվանտային տեսություն 211
    § 7.7. Գազային նյութի ջերմունակության քվանտ-վիճակագրական տեսություն 215
    § 7.8. ջերմային էֆեկտներ. Հեսսի օրենք 217
    § 7.9. Հեսսի օրենքի կիրառումը ջերմային ազդեցությունների հաշվարկում 220
    § 7.10. Ջերմային ազդեցության կախվածությունը ջերմաստիճանից. Կիրխհոֆի հավասարում 227
    Գլուխ 8. Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը և դրա կիրառումը 235
    § 8.1. Ինքնաբուխ և ոչ ինքնաբուխ գործընթացներ. Ջերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը 235
    § 8.2. Էնտրոպիա 236
    § 8.3. Էնտրոպիայի փոփոխություն ոչ ստատիկ գործընթացներում 239
    § 8.4. Էնտրոպիայի փոփոխությունը որպես ուղղության և հավասարակշռության չափանիշ մեկուսացված «համակարգում 240»
    § 8.5. Բնութագրական գործառույթներ. Ջերմոդինամիկական պոտենցիալներ 241
    § 8.6. Փակ համակարգերում ինքնաբուխ գործընթացի և հավասարակշռության հնարավորության չափանիշներ 249
    § 8.7. Էնտրոպիայի փոփոխություն որոշ գործընթացներում 251
    § 8.8. Իդեալական գազերի խառնուրդի Գիբսի էներգիան: Քիմիական ներուժ 261
    § 8.9. Քիմիական հավասարակշռության ընդհանուր պայմաններ 265
    § 8.10. Ակտիվ զանգվածների օրենքը. Գազաֆազային ռեակցիաների հավասարակշռության հաստատուն 266
    § 8.11. Ռեակցիայի իզոթերմի հավասարումը 271
    § 8.12. Օգտագործելով զանգվածի գործողության օրենքը հավասարակշռված խառնուրդի բաղադրությունը հաշվարկելու համար 273
    § 8.13. Ջերմաստիճանի ազդեցությունը քիմիական հավասարակշռության վրա. Ռեակցիայի իզոբարային հավասարում 282
    § 8.14. Գիբսի էներգիայի և հավասարակշռության հաստատունի կախվածության ինտեգրալ ձևը 284 ջերմաստիճանից
    § 8.15. Քիմիական հավասարակշռությունը տարասեռ համակարգերում 286
    Գլուխ 9. Թերմոդինամիկայի երրորդ օրենքը և քիմիական հավասարակշռության հաշվարկը 289.
    § 9.1. Ջերմային Ներնստի թեորեմ. Թերմոդինամիկայի երրորդ օրենքը 289
    § 9.2. Ստանդարտ Գիբսի էներգիայի և հավասարակշռության հաստատունի փոփոխության հաշվարկը Տեմկինի մեթոդով - Շվարցման 294
    § 9.3. Ստանդարտ Գիբսի էներգիայի և հավասարակշռության հաստատունի փոփոխության հաշվարկ՝ օգտագործելով Գիբսի նվազեցված էներգիայի ֆունկցիաները 297
    § 9.4. Ադիաբատիկ ռեակցիաներ 299
    Գլուխ 10. Քիմիական հավասարակշռությունը իրական համակարգերում 303
    § 10.1. Գազերի ֆուգացիան և գործակիցը 303
    § 10.2. Քիմիական հավասարակշռության հաշվարկ իրական գազային համակարգում բարձր ճնշումներում 312
    § 10.3. Քիմիական հավասարակշռության հաշվարկը համակարգերում, որոնցում մի քանի ռեակցիաներ տեղի են ունենում միաժամանակ 314
    Գլուխ 11. Վիճակագրական թերմոդինամիկայի ներածություն 320
    § 11.1. Վիճակագրական ֆիզիկա և վիճակագրական թերմոդինամիկա։ Համակարգի վիճակի մակրոսկոպիկ և մանրադիտակային նկարագրություն 320
    § 11.2. Վիճակի մանրադիտակային նկարագրությունը դասական մեխանիկայի մեթոդով 323
    § 11.3. Վիճակի մանրադիտակային նկարագրությունը քվանտային մեխանիկայի մեթոդով։ Քվանտային վիճակագրություն 324
    § 11.4. Միջինների երկու տեսակ (միկրոկանոնական և կանոնական միջիններ) 325
    § 11.5. Էնտրոպիայի և վիճակագրական քաշի կապը: Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի վիճակագրական բնույթը 326
    § 11.6. Թերմոստատի համակարգ. Կանոնական Gibbs բաշխում. 330 թ
    § 11.7. Համակարգի վիճակների գումարը և դրա կապը էներգիայի հետ: Հելմհոլց 335
    § 11.8. Մասնիկների վիճակների գումարը 337 է
    § 11.9. Թերմոդինամիկական ֆունկցիաների արտահայտությունը համակարգի վիճակների գումարի չափով 340
    § 11.10. Միաչափ ներդաշնակ տատանիչների համակարգի վիճակների գումարը: Միատոմ պինդ մարմնի թերմոդինամիկական հատկությունները ըստ Էյնշտեյնի տեսության 343
    § 11.11. Բոլցմանի քվանտային վիճակագրություն. Մաքսվելի օրենքը մոլեկուլային արագության բաշխման մասին 346
    § 11.12. Ֆերմի - Դիրակ և Բոզ - Էյնշտեյն վիճակագրություն 352
    § 11.13 Մոլեկուլային տվյալներից թերմոդինամիկական ֆունկցիաների հաշվարկման ընդհանուր բանաձևեր 353
    § 11.14 Իդեալական գազի թերմոդինամիկական ֆունկցիաների հաշվարկ՝ մոլեկուլների կոշտ պտույտի և ներդաշնակ թրթռումների ենթադրությամբ 357
    Բաժին չորրորդ. Լուծումներ
    Գլուխ 12. Լուծումների ընդհանուր բնութագրերը 365
    § 12.1. Շաղախների դասակարգում 365
    § 12.2. Լուծումների կոնցենտրացիան 367
    5 12.3. Լուծումների առանձնահատկությունը. Միջմոլեկուլային և քիմիական փոխազդեցությունների դերը, լուծույթի հայեցակարգը 368
    § 12.4. Լուծումների տեսության զարգացման հիմնական ուղղությունները 372
    § 12.5. Թերմոդինամիկական պայմաններ լուծույթների առաջացման համար 374
    § 12.6. Մասնակի մոլային արժեքներ 375
    § 12.7. Մասնակի մոլային արժեքների որոշման հիմնական մեթոդներ 379
    § 12.8. Մասնակի և հարաբերական մասնակի մոլային էնթալպիա 381
    § 12.9. Տարրալուծման և նոսրացման ջերմություններ 382
    § 12.10 Իդեալական հեղուկ լուծույթների թերմոդինամիկական հատկություններ 386
    § 12.11.3 Ռաուլի օրենքը 390
    § 12.12. Իդեալական լուծույթի եռման կետը 392
    § 12.13 Իդեալական լուծույթի սառեցման կետ 395
    § 12.14.0 Իդեալական լուծույթի սմոտիկ ճնշում 397
    § 12.15 Ոչ իդեալական լուծումներ 400
    § 12.16. Չափազանց նոսր, կանոնավոր և ջերմային լուծույթներ 402
    § 12.17. Գործունեություն. Ակտիվության գործակիցը. Ստանդարտ վիճակ 404
    § 12.18.0սմոտիկ գործակից 407
    § 12.19 Գործունեության որոշման մեթոդներ 409
    § 12.20 Ակտիվության և ակտիվության գործակցի կապը լուծույթի թերմոդինամիկական հատկությունների և ավելցուկային թերմոդինամիկական ֆունկցիաների հետ 412
    Բաժին հինգերորդ փուլային հավասարակշռություն
    Գլուխ 13. Ֆազային հավասարակշռության թերմոդինամիկական տեսություն 415
    § 13.1. Հիմնական հասկացություններ 415
    § 13.2. Փուլային հավասարակշռության պայմաններ 418
    § 13.3. Գիբսի փուլային կանոն 419
    Գլուխ 14 Մեկ բաղադրիչ համակարգեր 421
    § 14.1. Գիբսի փուլային կանոնի կիրառումը մեկ բաղադրիչ համակարգերում 421
    § 14.2. Առաջին և երկրորդ տեսակի փուլային անցումներ 422
    § 14.3. Կլապեյրոնի հավասարումը - Կլաուզիուս 425
    § 14.4. Հագեցած գոլորշու ճնշում 423
    § 14.5. Մի բաղադրիչ համակարգերի վիճակի դիագրամներ 429
    § 14.6. Ածխածնի երկօքսիդի վիճակի դիագրամ 431
    § 14.7. Ջրի կարգավիճակի դիագրամ 432
    § 14.8. Ծծմբի պետական ​​աղյուսակ 433
    § 14.9. Էնանտիոտրոպ և մոնոտրոպ փուլային անցումներ 435
    Գլուխ 15. Երկու բաղադրիչ համակարգեր 436
    § 15.1. Ֆիզիկական և քիմիական անալիզի մեթոդ 436
    § 15.2. Գիբսի փուլային կանոնի կիրառումը երկբաղադրիչ համակարգերում 437
    § 15.3. Հավասարակշռված գազ - հեղուկ լուծույթ երկբաղադրիչ համակարգերում 438
    § 15.4. Հավասարակշռության հեղուկ - հեղուկ երկբաղադրիչ համակարգերում 442
    § 15.5. Հավասարակշռության գոլորշի - հեղուկ լուծույթ երկբաղադրիչ համակարգերում 444
    § 15.6. Լուծույթի թորման ֆիզիկաքիմիական հիմքերը 453
    § 15.7. Հավասարակշռության բյուրեղներ - հեղուկ լուծույթ երկբաղադրիչ համակարգերում 457
    § 15.8. Հավասարակշռության հեղուկ - գազ և բյուրեղներ - գազ (գոլորշու) երկբաղադրիչ համակարգերում 476
    § 15-9. Պետական ​​դիագրամի հաշվարկներ 476
    Գլուխ 16. Եռաբաղադրիչ համակարգեր 482
    § 16.1. Գիբսի փուլային կանոնի կիրառումը երեք բաղադրիչ համակարգերում 482
    § 16.2. Եռաբաղադրիչ համակարգի կազմի գրաֆիկական ներկայացում 482
    § 16.3. Հավասարակշռության բյուրեղներ - հեղուկ լուծույթ երեք բաղադրիչ համակարգերում 484
    § 16.4. Հավասարակշռության հեղուկ - հեղուկ եռաբաղադրիչ համակարգերում 489
    § 16.5. Լուծված նյութի բաշխումը երկու հեղուկ փուլերի միջև: Արդյունահանում 491
    Հավելված 495
    Ինդեքս 497

    ԲՈՎԱՆԴԱԿՈՒԹՅՈՒՆ Գիրք 2.
    Նախաբան 3
    Բաժին վեց. Էլեկտրաքիմիա
    Գլուխ 17. Լուծումներ, էլեկտրոլիտներ 4
    § 17.1. Էլեկտրաքիմիա առարկա 4
    § 17.2. Էլեկտրոլիտային լուծույթների առանձնահատկությունները 5
    § 17.3. Էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիա լուծույթում 6
    § 17.4. Միջին իոնային ակտիվություն և ակտիվության գործակից 10
    § 17.5. Ուժեղ էլեկտրոլիտների էլեկտրաստատիկ տեսության հիմնական հասկացությունները Debye և Hückel 13
    § 17.6. Իոնների ասոցիացիայի տեսության հիմնական հասկացությունները 22
    § 17.7. Իոնների թերմոդինամիկական հատկությունները 24
    § 17.8. Իոնային լուծույթի թերմոդինամիկա 28
    Գլուխ 18. Էլեկտրոլիտներում ոչ հավասարակշռված երևույթները. Էլեկտրոլիտների էլեկտրական հաղորդունակությունը 30
    § 18.1. Հիմնական հասկացություններ. Ֆարադայի օրենքները 30
    § 18.2. Իոնների շարժումը էլեկտրական դաշտում. Իոնների փոխադրման համարները. 32
    § 18.3. Էլեկտրոլիտների էլեկտրական հաղորդունակությունը: Էլեկտրական հաղորդունակություն 37
    § 18.4. Էլեկտրոլիտների էլեկտրական հաղորդունակությունը: Մոլային էլեկտրական հաղորդունակություն 39
    § 18.5. Հիդրոնիումի և հիդրօքսիդի իոնների մոլային էլեկտրական հաղորդունակությունը 43
    § 18.6. Ոչ ջրային լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը 44
    § 18.7. Պինդ և հալված էլեկտրոլիտների էլեկտրական հաղորդունակությունը 46
    § 18.8. Հաղորդագրություն 47
    Գլուխ 19. Հավասարակշռության էլեկտրոդային պրոցեսներ 49
    § 19.1. Հիմնական հասկացություններ 49
    § 19.2. Էլեկտրաքիմիական համակարգի EMF: Էլեկտրոդային պոտենցիալ 51
    § 19.3. Պոտենցիալ թռիչքի առաջացում լուծույթ-մետաղ միջերեսում 53
    § 19.4. Դիֆուզիոն ներուժ 55
    § 19.5. Էլեկտրական կրկնակի շերտի կառուցվածքը լուծույթ-մետաղ միջերեսում 56
    § 19.6. Հետադարձելի էլեկտրաքիմիական համակարգերի թերմոդինամիկա 60
    § 19.7. Հետադարձելի էլեկտրոդների դասակարգում 64
    § 19.8. Էլեկտրոդային պոտենցիալները ոչ ջրային լուծույթներում 74
    § 19.9. Էլեկտրաքիմիական շղթաներ 75
    § 19.10. Էլեկտրաքիմիական համակարգերի տեսության կիրառումը լուծույթներում հավասարակշռության ուսումնասիրության մեջ 82
    § 19.11. Պոտենցիոմետրիա 85
    Բաժին յոթերորդ. Քիմիական ռեակցիաների կինետիկա
    Գլուխ 20. Քիմիական կինետիկայի օրենքներ 93
    § 20.1. Ընդհանուր հասկացություններ և սահմանումներ 93
    § 20.2. Քիմիական ռեակցիայի արագությունը 95
    § 20.3. Զանգվածային գործողության օրենքը և ռեակցիաների անկախության սկզբունքը 101
    Գլուխ 21. Քիմիական ռեակցիաների կինետիկա փակ համակարգերում. 105
    § 21.1. Միակողմանի առաջին կարգի ռեակցիաներ 105
    § 21.2. Երկրորդ կարգի միակողմանի ռեակցիաներ 109
    § 21.3. n-րդ կարգի միակողմանի ռեակցիաներ 111
    § 21.4. Ռեակցիայի կարգի որոշման մեթոդներ 112
    § 21.5. Առաջին կարգի երկկողմանի ռեակցիաներ 113
    § 21.6. Երկրորդ կարգի երկկողմանի ռեակցիաներ 116
    § 21.T. Զուգահեռ միակողմանի ռեակցիաներ 117
    § 21.8. Միակողմանի հաջորդական ռեակցիաներ 119
    § 21.9. Քվազիստացիոնար կոնցենտրացիաների մեթոդ 125
    Գլուխ 22. Ռեակցիաների կինետիկա բաց համակարգերում 127
    § 22.1. Ռեակցիայի կինետիկան կատարյալ խառնված ռեակտորում 127
    § 22.2. Ռեակցիայի կինետիկա խցանման հոսքի ռեակտորում 129
    Գլուխ 23. Քիմիական փոխազդեցության տարրական ակտի տեսությունը 133
    § 23.1. Տարրական քիմիական ակտ 133
    § 23.2. Ակտիվ բախումների տեսություն 137
    § 23.3. Ակտիվացված համալիրի տեսություն 141
    § 23.4. Նախաէքսպոնենցիալ գործոնը Արրենիուսի հավասարման մեջ ըստ անցումային վիճակի տեսության 154
    § 23.5. MO սիմետրիա և քիմիական ռեակցիաների ակտիվացման էներգիա 159
    Գլուխ 24. Ռեակցիաների կինետիկան լուծույթներում, շղթայական և ֆոտոքիմիական ռեակցիաներում 166.
    § 24.1. Ռեակցիաների կինետիկայի առանձնահատկությունները լուծույթներում 166
    § 24.2. Միջավայրի ազդեցությունը ռեակցիայի արագության հաստատունի վրա 170
    § 24.3. Իոնային ռեակցիաների կինետիկա լուծույթներում 178
    § 24.4. Շղթայական ռեակցիաներ 181
    § 24.5. Ֆոտոքիմիական ռեակցիաներ 189
    Գլուխ 25. Էլեկտրոդային պրոցեսների կինետիկա 196
    § 25.1. Էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արագությունը: փոխանակման ընթացիկ 196
    § 25.2. Էլեկտրոդների բևեռացում 197
    § 25.3. Դիֆուզիոն գերլարում 199
    § 25.4. Էլեկտրաքիմիական գերլարում 205
    § 25.5. Գերլարման այլ տեսակներ 210
    5 25.6. Էլեկտրաքիմիական պրոցեսներում բևեռացման բնույթի որոշման ջերմաստիճան-կինետիկ մեթոդ 211
    § 25.7. Գերլարումը էլեկտրոլիտիկ ջրածնի էվոլյուցիայի ժամանակ 213
    § 25.8. Էլեկտրոլիզ. Քայքայման լարումը 217
    § 25.9. Բևեռացման երևույթները էլեկտրական հոսանքի քիմիական աղբյուրներում 220
    § 25.10. Մետաղների էլեկտրաքիմիական կոռոզիա: մետաղների պասիվություն. Կոռոզիայից պաշտպանության մեթոդներ 222
    Բաժին ութերորդ. Կատալիզ
    Գլուխ 26. Կատալիտիկ գործողության սկզբունքները 228
    § 26.1. Հիմնական հասկացություններ և սահմանումներ 228
    § 26.2. Կատալիտիկ ռեակցիաների կինետիկայի առանձնահատկությունները 232
    § 26.3. Կատալիտիկ ռեակցիաների ակտիվացման էներգիան 237
    § 26.4. Ռեակտիվների փոխազդեցությունը կատալիզատորի հետ և կատալիտիկ գործողության սկզբունքները 241
    Գլուխ 27. Համասեռ կատալիզ 245
    § 27.1. Թթու-բազային կատալիզ 246
    § 27.2. Redox Catalysis 255
    § 27.3. Ֆերմենտային կատալիզ 260
    § 27.4. Ավտոկատալիզի, արգելակման և պարբերական կատալիտիկ ռեակցիաներ 266
    § 27.5. Կիրառումը արդյունաբերության մեջ և համասեռ կատալիզի զարգացման հեռանկարները 271
    Գլուխ 28. Հետերոգեն կատալիզ. 273
    § 28.1. Տարասեռ կատալիզատորների մակերևութային կառուցվածքը 273
    § 28.2. Ադսորբցիան ​​որպես տարասեռ կատալիտիկ ռեակցիաների փուլ 277
    § 28.3. Տարասեռ կատալիտիկ ռեակցիաների մեխանիզմ 282
    § 28.4. Հետերոգեն կատալիտիկ ռեակցիաների կինետիկա հավասարապես մատչելի մակերեսի վրա 285
    § 28.5. Տարասեռ կատալիտիկ պրոցեսների մակրոկինետիկա 292
    § 28.6. Տարասեռ կատալիզի կիրառումը արդյունաբերության մեջ 300
    Գրականություն 303
    Հավելված 305
    Ինդեքս 312
    Բովանդակություն 316

    Գիտությունների դասակարգումը հիմնված է նյութի շարժման ձևերի և դրանց փոխկապակցվածության ու տարբերության դասակարգման վրա։ Ուստի ֆիզիկայի և քիմիայի մի շարք ճյուղերի հետ ֆիզիկական քիմիայի սահմանները ուրվագծելու համար պետք է դիտարկել շարժման քիմիական և ֆիզիկական ձևերի կապն ու տարբերությունը։

    Շարժման քիմիական ձևի համար, այսինքն՝ քիմիական պրոցեսի համար, բնորոշ է արձագանքող նյութերի մոլեկուլում ատոմների քանակի և դասավորության փոփոխությունը։ Շատերի մեջ շարժման ֆիզիկական ձևեր (էլեկտրամագնիսական դաշտ, տարրական մասնիկների շարժում և փոխակերպումներ, ատոմային միջուկների ֆիզիկա և այլն) հատկապես սերտ կապ ունի քիմիական գործընթացների հետ. շարժման ներմոլեկուլային ձև (մոլեկուլի թրթռումները, դրա էլեկտրոնային գրգռումը և իոնացումը): Ամենապարզ քիմիական գործընթացը. մոլեկուլի ջերմային տարանջատման տարրական ակտը տեղի է ունենում մոլեկուլում թրթռումների ինտենսիվության (ամպլիտուդի և էներգիայի) աճով, հատկապես միջուկների թրթռումներով նրանց միջև վալենտական ​​կապի երկայնքով: Մոլեկուլում որոշակի կապի ուղղությամբ թրթռումների էներգիայի հայտնի կրիտիկական արժեքի հասնելը հանգեցնում է այս կապի խզման և մոլեկուլի տարանջատմանը երկու մասի:

    Ավելի բարդ ռեակցիաները, որոնք ներառում են մի քանի (սովորաբար երկու) մոլեկուլներ, կարելի է համարել որպես երկու մոլեկուլների համակցություն, երբ դրանք բախվում են անկայուն և կարճատև համալիրի (այսպես կոչված ակտիվ համալիր) և այս համալիրի արագ քայքայումը նոր մոլեկուլների մեջ, քանի որ այս համալիրը պարզվում է, որ անկայուն է ներքին թրթռումների ժամանակ.որոշակի միացումների միջոցով։

    Այսպիսով, տարրական քիմիական ակտը մոլեկուլների տատանողական շարժման հատուկ, կրիտիկական կետն է։ Վերջինս ինքնին չի կարող համարվել քիմիական շարժում, սակայն այն հիմք է հանդիսանում առաջնային քիմիական գործընթացների համար։

    Նյութի զգալի զանգվածների, այսինքն՝ բազմաթիվ մոլեկուլների քիմիական փոխակերպման համար, մոլեկուլների բախումը և նրանց միջև էներգիաների փոխանակումը (ռեակցիայի արտադրանքի մոլեկուլների շարժման էներգիայի փոխանցումը սկզբնական նյութերի մոլեկուլներին՝ բախումներ) անհրաժեշտ են: Այսպիսով, իրական քիմիական գործընթացը սերտորեն կապված է երկրորդի հետ շարժման ֆիզիկական ձև - մակրոսկոպիկ մարմինների մոլեկուլների քաոսային շարժում, որը հաճախ կոչվում է ջերմային շարժում:

    Շարժման քիմիական ձևի փոխադարձ կապերը շարժման երկու ֆիզիկական ձևերի հետ վերը նկարագրված են համառոտ և ամենաընդհանուր ձևով: Ակնհայտորեն գոյություն ունեն քիմիական գործընթացի նույն կապերը էլեկտրամագնիսական դաշտի շարժման ճառագայթման, ատոմների և մոլեկուլների իոնացման հետ (էլեկտրաքիմիա) և այլն։

    Նյութի կառուցվածքը . Այս բաժինը ներառում է ատոմների կառուցվածքը, մոլեկուլների կառուցվածքը և ագրեգացման վիճակների ուսմունքը։

    Ատոմների կառուցվածքի ուսմունքն ավելի շատ կապ ունի ֆիզիկայի, քան ֆիզիկական քիմիայի հետ։ Այս վարդապետությունը հիմք է հանդիսանում մոլեկուլների կառուցվածքի ուսումնասիրության համար։

    Մոլեկուլների կառուցվածքի ուսումնասիրության ժամանակ ուսումնասիրվում են մոլեկուլների երկրաչափությունը, ներմոլեկուլային շարժումները և մոլեկուլում ատոմները կապող ուժերը։ Մոլեկուլների կառուցվածքի փորձարարական ուսումնասիրություններում առավել մեծ կիրառություն է ստացել մոլեկուլային սպեկտրոսկոպիայի մեթոդը (ներառյալ ռադիոսպեկտրոսկոպիան), լայնորեն կիրառվում են նաև էլեկտրական, ռենտգենյան, մագնիսական և այլ մեթոդներ։

    Ագրեգատային վիճակների տեսության մեջ դիտարկվում են մոլեկուլների փոխազդեցությունները գազերում, հեղուկներում և բյուրեղներում, ինչպես նաև տարբեր ագրեգատային վիճակներում գտնվող նյութերի հատկությունները։ Գիտության այս ճյուղը, որը շատ կարևոր է ֆիզիկական քիմիայի համար, կարելի է համարել ֆիզիկայի մի մասը (մոլեկուլային ֆիզիկա)։

    Նյութի կառուցվածքին վերաբերող ամբողջ բաժինը նույնպես կարելի է համարել ֆիզիկայի մաս։

    Քիմիական թերմոդինամիկա . Այս բաժնում, ընդհանուր թերմոդինամիկայի օրենքների հիման վրա, բացատրվում են քիմիական հավասարակշռության օրենքները և փուլային հավասարակշռության վարդապետությունը, որը սովորաբար կոչվում է փուլերի կանոն: Քիմիական թերմոդինամիկայի մի մասն է ջերմաքիմիա,որոնցում դիտարկվում են քիմիական ռեակցիաների ջերմային ազդեցությունները:

    Լուծումների մասին ուսմունքը նպատակ ունի բացատրել և կանխատեսել լուծույթների հատկությունները (մի քանի նյութերի միատարր խառնուրդներ)՝ հիմնվելով լուծումը կազմող նյութերի հատկությունների վրա։

    Այս խնդրի լուծումը պահանջում է տարասեռ մոլեկուլների փոխազդեցության ընդհանուր տեսության կառուցում, այսինքն՝ հիմնական խնդրի՝ մոլեկուլային ֆիզիկայի լուծում։ Ընդհանուր տեսության և առանձին ընդհանրացումների մշակման համար ուսումնասիրվում են լուծույթների մոլեկուլային կառուցվածքը և դրանց տարբեր հատկությունները՝ կախված բաղադրությունից։

    Մակերեւութային երեւույթների ուսմունքը . Ուսումնասիրվում են պինդ և հեղուկների մակերևութային շերտերի (ֆազերի միջև միջերեսների) տարբեր հատկություններ. Մակերեւութային շերտերում ուսումնասիրված հիմնական երեւույթներից է adsorption(մակերեսային շերտում նյութերի կուտակում):

    Այն համակարգերում, որտեղ հեղուկ, պինդ և գազային փուլերի միջերեսները բարձր զարգացած են (կոլոիդային լուծույթներ, էմուլսիաներ, մառախուղներ, ծուխ), մակերեսային շերտերի հատկությունները դառնում են առաջնային և որոշում ամբողջ համակարգի եզակի հատկություններից շատերը որպես ամբողջություն: Այդպիսին միկրոհետերոգենհամակարգերն ուսումնասիրվում են կոլոիդ քիմիա,որը ֆիզիկական քիմիայի հիմնական անկախ բաժինն է և անկախ ակադեմիական կարգապահություն բարձրագույն քիմիական ուսումնական հաստատություններում:

    Էլեկտրաքիմիա. Ուսումնասիրվում է էլեկտրական երևույթների և քիմիական ռեակցիաների փոխազդեցությունը (էլեկտրոլիզ, էլեկտրական հոսանքի քիմիական աղբյուրներ, էլեկտրասինթեզի տեսություն)։ Էլեկտրաքիմիան սովորաբար ներառում է էլեկտրոլիտային լուծույթների հատկությունների ուսումնասիրությունը, որը հավասար իրավունքով կարող է վերագրվել լուծույթների ուսումնասիրությանը։

    Քիմիական կինետիկա և կատալիզ . Մենք ուսումնասիրում ենք քիմիական ռեակցիաների արագությունը, ռեակցիայի արագության կախվածությունը արտաքին պայմաններից (ճնշում, ջերմաստիճան, էլեկտրական լիցքաթափում և այլն), ռեակցիայի արագության կապը մոլեկուլների կառուցվածքի և էներգետիկ վիճակների հետ, ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա։ այն նյութերը, որոնք ներգրավված չեն ստոյխիոմետրիկ ռեակցիայի հավասարման մեջ (կատալիզ):

    Ֆոտոքիմիա. Ուսումնասիրվում է ճառագայթման և քիմիական փոխակերպումների մեջ ներգրավված նյութերի փոխազդեցությունը (ճառագայթման ազդեցության տակ տեղի ունեցող ռեակցիաներ, օրինակ՝ լուսանկարչական պրոցեսներ և ֆոտոսինթեզ, լյումինեսցենտություն)։ Ֆոտոքիմիան սերտորեն կապված է քիմիական կինետիկայի և մոլեկուլների կառուցվածքի ուսումնասիրության հետ։

    Ֆիզիկական քիմիայի հիմնական բաժինների վերը նշված ցանկը չի ներառում այս գիտության վերջին ոլորտները և փոքր բաժինները, որոնք կարելի է համարել ավելի մեծ բաժինների կամ ֆիզիկական քիմիայի անկախ բաժիններ: Այդպիսիք են, օրինակ, ճառագայթային քիմիան, մակրոմոլեկուլային նյութերի ֆիզիկաքիմիան, մագնիսաքիմիան, գազային էլեկտրաքիմիան և ֆիզիկական քիմիայի այլ ճյուղեր։ Նրանցից ոմանք այժմ արագորեն մեծանում են իրենց կարևորության մեջ:

    Ֆիզիկական և քիմիական հետազոտության մեթոդներ

    Ֆիզիկական քիմիայի հիմնական մեթոդները բնականաբար ֆիզիկայի և քիմիայի մեթոդներն են: Սա, առաջին հերթին, փորձարարական մեթոդ է. արտաքին պայմաններից նյութերի հատկությունների կախվածության ուսումնասիրություն և ժամանակի ընթացքում քիմիական ռեակցիաների հոսքի օրենքների և քիմիական հավասարակշռության օրենքների փորձարարական ուսումնասիրություն:

    Փորձարարական նյութի տեսական ըմբռնումը և նյութերի հատկությունների և քիմիական ռեակցիաների օրենքների իմացության համահունչ համակարգի ստեղծումը հիմնված է տեսական ֆիզիկայի հետևյալ մեթոդների վրա.

    Քվանտային մեխանիկական մեթոդ (մասնավորապես՝ ալիքային մեխանիկայի մեթոդը), որը ընկած է առանձին ատոմների և մոլեկուլների կառուցվածքի և հատկությունների և միմյանց հետ փոխազդեցության ուսումնասիրության հիմքում։ Առանձին մոլեկուլների հատկությունների հետ կապված փաստերը ստացվում են հիմնականում փորձարարական օպտիկական մեթոդների օգնությամբ։

    Վիճակագրական ֆիզիկայի մեթոդ , որը հնարավորություն է տալիս հաշվարկել նյութի հատկությունները. բաղկացած բազմաթիվ մոլեկուլներից («մակրոսկոպիկ» հատկություններ), որոնք հիմնված են առանձին մոլեկուլների հատկությունների իմացության վրա։

    Թերմոդինամիկ մեթոդ , որը թույլ է տալիս քանակապես կապել նյութի տարբեր հատկություններ («մակրոսկոպիկ» հատկություններ) և հաշվարկել այդ հատկություններից մի քանիսը` հիմնվելով այլ հատկությունների փորձարարական արժեքների վրա:

    Ցանկացած կոնկրետ ոլորտում ժամանակակից ֆիզիկաքիմիական հետազոտությունը բնութագրվում է մի շարք փորձարարական և տեսական մեթոդների կիրառմամբ՝ նյութերի տարբեր հատկությունները ուսումնասիրելու և մոլեկուլների կառուցվածքի հետ դրանց կապը պարզելու համար: Տվյալների ամբողջ հավաքածուն և վերը նշված տեսական մեթոդները օգտագործվում են հիմնական նպատակին հասնելու համար՝ որոշել քիմիական փոխակերպումների ուղղության, արագության և սահմանների կախվածությունը արտաքին պայմաններից և քիմիական ռեակցիաներին մասնակցող մոլեկուլների կառուցվածքից:

    Ձեզ հնարավոր է նաեւ դուր գա...
    Ինչու՞ են մեզ անհրաժեշտ հանրային տարածքները:

    Ինչու՞ են մեզ անհրաժեշտ հանրային տարածքները:

    Մեկ փոփոխականի ֆունկցիաների տեսություն

    Մեկ փոփոխականի ֆունկցիաների տեսություն

    Կենսունակության թեստ (S.Muddy հարմարեցված Դ.Լեոնտևի կողմից): Կենսունակության թեստ. պատրա՞ստ եք սթրեսին: Կենսունակության թեստ Լեոնտևի ադապտացիայի մեջ

    Կենսունակության թեստ (S.Muddy հարմարեցված Դ.Լեոնտևի կողմից): Կենսունակության թեստ. պատրա՞ստ եք սթրեսին: Կենսունակության թեստ Լեոնտևի ադապտացիայի մեջ