| Предисловие ......................................................................................... 7
|
| Список обозначений основных величин...................................................... 10
|
| РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА. ТЕРМОХИМИЯ........................... 11
|
| Глава 1. Основные положения химической термодинамики........................... 12
|
| 1.1. Химическая термодинамика и ее особенности................................. 12
|
| 1.2. Термодинамическая система и ее параметры................................... 14
|
| 1.3. Термодинамические процессы.......................................................... 17
|
| 1.4. Равновесное состояние - нулевое начало термодинамики............... 19
|
| 1.5. Теплота, работа, функции состояния................................................ 22
|
| Глава 2. Первое начало термодинамики........................................................ 26
|
| 2.1. Формулировки, аналитическое выражение, следствия..................... 27
|
| 2.2. Теплоемкость..................................................................................... 30
|
| Глава 3. Термохимия, тепловые эффекты химических реакций..................... 32
|
| 3.1. Термохимические уравнения............................................................. 33
|
| 3.2. Определение тепловых эффектов по теплоте образования.............. 35
|
| 3.3. Определение тепловых эффектов по теплоте сгорания.................... 41
|
| 3.4. Зависимость тепловых эффектов от температуры............................. 44
|
| РАЗДЕЛ ВТОРОЙ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА. ХИМИЧЕСКОЕ И ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ
|
| Глава 4. Второе начало термодинамики......................................................... 49
|
| 4.1. Предпосылки и формулировки второго начала................................ 49
|
| 4.2. Энтропия........................................................................................... 51
|
| Глава 5. Процессы в неизолированных системах........................................... 59
|
| 5.1. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца........................................... 59
|
| 5.2. Критерий равновесных и самопроизвольных процессов................. 61
|
| 5.3. Характеристические функции и максимальная работа..................... 64
|
| 5.4. Зависимость характеристических функций от температуры............. 69
|
| 5.5. Третье начало термодинамики.......................................................... 71
|
| Глава 6. Химическое равновесие..................................................................... 74
|
| 6.1. Химический потенциал - фактор интенсивности физико-химических процессов............................. 74
|
| 6.2. Константы равновесия....................................................................... 78
|
| 6.3. Константы равновесия с учетом реальных условий. Фугитивность и активность.................................................. 83
|
| 6.4. Изотерма химической реакции......................................................... 87
|
| 6.5. Химическая переменная и химическое сродство.............................. 88
|
| 6.6. Уравнение изобары и изохоры химических реакций....................... 91
|
| 6.7. Смещение равновесия - принцип Ле Шателье-Брауна................... 94
|
| Глава 7. Фазовое равновесие.......................................................................... 97
|
| 7.1. Правило фаз Гиббса.......................................................................... 97
|
| 7.2. Тепловые эффекты фазовых переходов............................................. 102
|
| Глава 8. Основы неравновесной и статистической термодинамики................ 106
|
| 8.1. Неравновесная термодинамика как развитие классической равновесной ......................... 107
|
| 8.2. Элементы статистической термодинамики. Сумма по состояниям . 115
|
| РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА..121
|
| Глава 9. Поляризация и межмолекулярные взаимодействия ............................ 122
|
| 9.1. Поляризация и неполярные молекулы............................................. 122
|
| 9.2. Поляризация.......................................................125
|
| 9.3. Рефракция......................................................... 129
|
| 9.4. Межмолекулярные взаимодействия (ван-дер-ваальсовые силы)...... 134
|
| Глава 10. Молекулярные спектры.................................................................. 137
|
| 101. Характеристика молекулярных спектров.......................................... 137
|
| 102. Вращательные молекулярные спектры.............................................. 143
|
| 103. Колебательные и электронные спектры. Спектры комбинационного рассеяния......................... 146
|
| РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ РАСТВОРЫ......................... 151
|
| Глава 11. Коллективные (колли гати в ные) свойства растворов ................. 152
|
| 111. Характеристика и свойства растворов............................................... 153
|
| 112. Давление насыщенного пара над раствором..................................... 158
|
| 113. Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания растворов (эбулиоскопия и криоскопия) 161
|
| 114. Осмос и осмотическое давление....................................................... 166
|
| 115. Неидеальные растворы. Активность.................................................. 169
|
| Глава 12. Разделение жидких растворов........................................................ 174
|
| 121. Законы Гиббса-Коновалова............................................................... 175
|
| 122. Термодинамическое обоснование законов Гиббса-Коновалова....... 180
|
| 123. Перегонка (дистилляция) и рекгификация....................................... 182
|
| Глава 13. Некоторые особенности растворов.................................................
|
| 131. Твердые растворы..............................................................................
|
| 132. Растворы с эвтектикой....................................................................... 190
|
| 133. Растворы газов в жидкостях.............................................................. 195
|
| 134. Трехкомионентные системы. Экстракция......................................... 200
|
| РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЯ................................................. 205
|
| Глава 14. Растворы электролитов.................................................................. 207
|
| 141. Особенности водных растворов электролитов.................................. 207
|
| 142. Элекгропроводность растворов электролитов................................... 211
|
| 143. Подвижность ионов и числа переноса.............................................. 216
|
| 144. Сильные и слабые электролиты........................................................ 220
|
| 145. Активность электролитов и ионная сила растворов......................... 225
|
| Глава 15. Электродные процессы и электродвижущая сила........................... 227
|
| 151. Механизм возникновения электрического потенциала.................... 227
|
| 152. Устройство и работа гальванического элемента................................ 230
|
| 153. Стандартные электродные потенциалы............................................. 237
|
| 154. Электроды, электрохимические цепи и химические источники тока.. 240
|
| РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА........................................... 245
|
| Глава 16. Формальная кинетика..................................................................... 246
|
| 161. Основные представления химической кинетики.............................. 247
|
| 162. Скорость химических реакций.......................................................... 248
|
| 163. Молекулярность и кинетические уравнения химических реакций.. 251
|
| 164. Порядок химических реакций........................................................... 254
|
| 165. Кинетические уравнения реакций различного порядка................... 257
|
| 166. Определение порядка реакции.......................................................... 260
|
| Глава 17. Механизм химических реакций...................................................... 263
|
| 171. Элементарный акт химического взаимодействия и энергия активации ............................ 264
|
| 172. Активированный комплекс и стерический фактор........................... 270
|
| 173. Реакция в растворах........................................................................... 274
|
| Глава 18. Сложные химические реакции........................................................ 275
|
| 181. Обратимые, последовательные, параллельные и сопряженные реакции................278
|
| 182. Цепные реакции................................................................................ 280
|
| 183. Реакции с нетермической активацией реагирующих веществ.......... 284
|
| Глава 19. Катализ........................................................................................... 290
|
| 191. Катализаторы и каталитические реакции.......................................... 290
|
| 192. Механизм каталитических реакций................................................... 295
|
| 193. Скорость и причины каталитических реакций................................. 298
|
| 194. Ферментативный катализ.................................................................. 302
|
| Словарь-указатель основных терминов........................................................ 307
|
| Список рекомендуемой литературы.............................................................. 317
|
Приведенной цитате нашего великого соотечественника М.В. Ломоносова, основоположника многих наук, в том числе и физической химии, более двух с половиной столетий но ее содержание справедливо и сегодня и определяет предмет физической химии.
В настоящее время физическую химию трактуют как науку, объясняющую химические явления и устанавливающую их закономерности на основе общих принципов физики.
Физическая химия является базовой дисциплиной, усвоение которой в значительной степени определяет становление высококвалифицированного специалиста-технолога, в какой бы из отраслей промышленного производства ему ни пришлось работать. Она способствует формированию научного и инженерного мышления у студентов и готовит их к восприятию последующих дисциплин - коллоидной химии, биохимии, физико-химических методов анализа, процессов и аппаратов, специальных технологий.
Вследствие своей фундаментальности и широкого использования математического аппарата физическая химия порой воспринимается как абстрактная "сухая" наука, что не соответствует действительности. Для того чтобы исключить это ложное представление, автор стремился "разбавить" излагаемый материал живыми примерами и показать практическую значимость рассматриваемых вопросов.
Все же без математического аппарата при наложении фундаментальных представлений не обойтись. Более того, автор старался избежать излишних купюр и широко использовал петит, с тем чтобы не исключать промежуточные преобразования, которые часто вызывают затруднения у студентов, особенно при самостоятельном изучении. Основные формулы заключены в рамку.
Специалист-технолог любой из отраслей промышленности на практике обычно оценивает ход процесса по числовым значениям соответствующих параметров и показаниям приборов (давление, температура, объем и т.д.). Поэтому в тексте часто приводятся сведения, показывающие, как определить значения какого-либо параметра, дается представление о порядке измеряемых величин.
Особенностью учебника является доступное изложение материала с освещением современных представлений и достижений науки и большим числом примеров, иллюстрирующих применение теоретических положений на практике.
При изложении основных представлений и закономерностей автор придерживался определений, которые даны в изданной Химической энциклопедии (см. Список рекомендуемой литературы).
В начале каждого раздела приведена преамбула — аннотация, которая определяет цель, последовательность и краткое содержание излагаемого в разделе материала. Изложение главы начинается с введения, предваряющего последующее содержание главы. Автор рекомендует после проработки материала раздела или главы вернуться к аннотации и введению, чтогбы уяснить, насколько усвоено главное в изучаемом материале.
Значительная часть справочного и вспомогательного материала, выводы некоторых формул напечатаны более мелким шрифтом. Такой подход диктуется особенностью учебника, предназначенного для подготовки специалистов различного профиля. В зависимости от программы конкретной специальности студенту следует воспользоваться частью материала, набранного петитом, приводится решение 88 задач и приведены 33 примера, характеризующие особенности рассматриваемых процессов. Задачи и примеры, набранные петитом, позволяют уяснить особенности и результаты физико-химических явлений и закономерностей.
В конце учебника приведен краткий словарь основных физико-химических определений, акцентирующий внимание на основополагающих терминах, которые требуется усвоить, и избавляющий от поиска их в обширном материале книги. Словарь одновременно служит и предметным указателем.
Таким образом, в одной книге наряду с фактическим материалом по курсу, элементами задачника и справочника реализован комплексный подход к изучению довольно сложной дисциплины, к которой относится физическая химия. По существу содержание учебника представлено в виде комплекта методической литературы по физической химии.
Автор умышленно не приводит сведений по истории развития физической химии, ибо давать их кратко почти наверняка значит представить эволюцию развития физико-химической мысли в искаженном виде. Полное же изложение истории привело бы к значительному увеличению объема учебника (кроме того, оно выходит за рамки существующих программ).
С целью лучшего восприятия основ, значимость и обыденность химических явлений желательно познакомиться с научно-популярной книгой автора (А.Д. Зимон. Популярная физическая химия. М.: Научный мир, 2005. — 175 с.)
Насколько удалось автору доходчиво и объемно изложить материал, могут оценить специалисты и те студенты, которые будут изучать физическую химию по предлагаемому учебнику. Их замечания очень ценны и будут восприняты автором с признательностью.
Зимон Анатолий Давыдович