ფიზიკური ქიმიის ძირითადი ფორმულები და ცნებები. Ფიზიკური ქიმია

რუსეთის ფედერაციის ტომსკის პოლიტექნიკური უნივერსიტეტის განათლების სამინისტრო _________________________________________________________________________________ N. A. Kolpakova, V. A. Kolpakov, S. V. Romanenko PHYSICAL CHEMISTRY სახელმძღვანელო ნაწილი I Tomsk 2004 UDC 541.1 Physical chemistry. სახელმძღვანელო / N.A. Kolpakova, V.A. Kolpakov, S.V. რომანენკო. - ტომსკი: ედ. TPU, 2004. - ნაწილი 1. - 168გვ. სახელმძღვანელო მოიცავს „ფიზიკური ქიმიის“ შემდეგ ნაწილებს: თერმოდინამიკის ძირითადი კანონები, ქიმიური და ფაზური წონასწორობა, არაელექტროლიტური ხსნარების თერმოდინამიკა. სახელმძღვანელო მომზადდა TPU-ს ფიზიკური და ანალიტიკური ქიმიის კათედრაზე და განკუთვნილია ქიმიური სპეციალობების საკორესპონდენტო კურსების სტუდენტებისთვის. გამოქვეყნებულია ტომსკის პოლიტექნიკური უნივერსიტეტის სარედაქციო და საგამომცემლო საბჭოს ბრძანებით რეცენზენტები: Kurina L.N. – პროფ. თსუ ფიზიკური ქიმიის კათედრა, ქიმიის დოქტორი. მეცნიერებები; ბუინოვსკი ა.ს. - თავი. კაფე ქიმიის TPU STU, ქიმიის დოქტორი. მეცნიერებები. © ტომსკის პოლიტექნიკური უნივერსიტეტი, 2004 © ავტორები, 2004 თავი 1. შესავალი ფიზიკურ ქიმიაში 1.1. ფიზიკური ქიმიის განვითარების მოკლე ისტორიული მონახაზი ფიზიკური ქიმიის შინაარსის სახელი და განმარტება პირველად მ. ახსენით მიზეზი იმისა, თუ რა ხდება კომპლექსურ სხეულებში ქიმიური ოპერაციების დროს. რუსეთში ფიზიკური ქიმიის, როგორც დამოუკიდებელი მეცნიერების სწავლება შემოიღო პროფ. ნ.ნ.ბეკეტოვი 1860 წელს ხარკოვის უნივერსიტეტში. ლომონოსოვის უმნიშვნელოვანესმა თეორიულმა და ექსპერიმენტულმა კვლევებმა მიიყვანა ის აღმოჩენებამდე, რომლებსაც ჯერ კიდევ არ დაუკარგავთ მნიშვნელობა. ლომონოსოვი მიუახლოვდა მატერიისა და მოძრაობის კონსერვაციის პრინციპის სწორ განმარტებას, სითბოს კინეტიკურ ბუნებას და ასევე აღნიშნა ცივი სხეულიდან თბილზე სითბოს სპონტანური გადაცემის შეუძლებლობა, რაც ამჟამად ერთ-ერთი ფორმულირებაა. თერმოდინამიკის მეორე კანონის. მომდევნო საუკუნის განმავლობაში ჩატარდა კვლევა, რომლის საფუძველზეც გაკეთდა მრავალი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა და განზოგადება. K. V. Scheele-მა შვედეთში (1773) და ფონტანამ საფრანგეთში (1777) აღმოაჩინეს გაზების ადსორბცია; ტ.ე.ლოვიცმა რუსეთში (1785) აღმოაჩინა ადსორბცია ხსნარებიდან. A. L. Lavoisier და P. S. Laplace საფრანგეთში (1779-1784) შეისწავლეს ნივთიერებების სითბური შესაძლებლობები და რეაქციების სითბოს ეფექტი. XIX საუკუნის დასაწყისში. G. Davy ინგლისში და L. J. Tenard საფრანგეთში აღმოაჩინეს კატალიზური რეაქციები და J. J. Berzelius შვედეთში (1835) კიდევ უფრო განავითარეს კატალიზის იდეა. ელექტროქიმიის საფუძველი ჩაეყარა გალვანურ უჯრედებზე, ელექტროლიზს და ელექტროლიტებში დენის გადაცემას. გალვანმა და ა. ვოლტამ იტალიაში 1799 წელს შექმნეს გალვანური უჯრედი. ვ.ვ. პეტროვმა რუსეთში (1802) აღმოაჩინა ელექტრული რკალის ფენომენი. ტ.გროტგუსმა რუსეთში 1805 წელს საფუძველი ჩაუყარა ელექტროლიზის თეორიას. 1800 წელს გ. დევიმ დააწინაურა ნივთიერებების ურთიერთქმედების ელექტროქიმიური თეორია: მან ფართოდ გამოიყენა ელექტროლიზი ქიმიური კვლევისთვის. მ.ფარადეი, დევის სტუდენტი, 1833-1834 წლებში ჩამოაყალიბა ელექტროლიზის რაოდენობრივი კანონები. ბ. XIX საუკუნის პირველ ნახევარში. დ. დალტონის ინგლისში (1801–1803), ჯ. ლ. გეი-ლუსაკის საფრანგეთში (1802) და ა. ავოგადროს იტალიაში (1811) ნაშრომების წყალობით, რომლებმაც აღმოაჩინეს აირისებრი მდგომარეობის ყველაზე მნიშვნელოვანი კანონები, ფართოდ გავრცელდა ატომისტური იდეები. განვითარებული. ამავე პერიოდს მიეკუთვნება G.I. Hess-ის (1802–1856) ნაშრომები თერმოქიმიაზე. C. Guldberg და P. Waage ნორვეგიაში (1864–1867), J. W. Gibbs–მა აშშ–ში (1873–1878) შეიმუშავეს ქიმიური წონასწორობის თერმოდინამიკური დოქტრინა, ხოლო A. L. Le Chatelier–მა საფრანგეთში (1884) აღმოაჩინა გადაადგილების წონასწორობის ზოგადი პრინციპი. იცვლება გარე პირობები. ჰოლანდიელი ქიმიკოსის J. H. van't Hoff-ის ნაშრომებში შემუშავდა ქიმიური წონასწორობის თერმოდინამიკური თეორია. მან ასევე შეიმუშავა განზავებული ხსნარების რაოდენობრივი თეორია (1885–1889). ელექტროენერგიის გადაცემა ხსნარებში შეისწავლეს გერმანიაში I.V.Gittorf-მა და F.V.G. Kohlrausch-მა. შვედმა მეცნიერმა S.A. Arrhenius-მა განვითარდა 1883-1887 წლებში. ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია. A. M. Butlerov, რომელმაც შექმნა ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორია, დატოვა ღრმა კვალი ფიზიკური ქიმიის განვითარებაზე. დიდმა რუსმა ქიმიკოსმა დ.ი. მენდელეევმა (1834–1907) აღმოაჩინა კრიტიკული ტემპერატურის არსებობა (1860), გამოიტანა აირების მდგომარეობის ზოგადი განტოლება (1874) და შეიმუშავა ხსნარების ქიმიური თეორია (1887). დ.პ. კონოვალოვი (1889), მენდელეევის სტუდენტი, არის ამონახსნების თეორიის ერთ-ერთი ფუძემდებელი. XIX საუკუნის ბოლოს. არაერთი ძირითადი აღმოჩენა გაკეთდა მატერიის სტრუქტურის დოქტრინის სფეროში, რამაც დაამტკიცა ატომის სტრუქტურის სირთულე და დიდი როლი ითამაშა ფიზიკური ქიმიის განვითარებაში. ესენია: ელექტრონის აღმოჩენები J.B. Perrin (1895) და J. Thomson (1897), სინათლის კვანტური ბუნება R. Planck-ის (1900), სინათლის წნევის არსებობა P.N. Lebedev (1899), კვლევა (მას შემდეგ). 1898 of ) რადიოაქტიურობის ფენომენები პ.კური და მ. სკლოდოვსკა-კიური. XX საუკუნის დასაწყისისთვის. ფიზიკური ქიმია განისაზღვრა, როგორც მეცნიერება, რომელიც შეისწავლის მატერიის სტრუქტურას, ქიმიურ თერმოდინამიკას, მათ შორის თერმოქიმიას და წონასწორობის თეორიას, ხსნარებს, ქიმიურ კინეტიკას და ელექტროქიმიას. გამოიყენეს ახალი თეორიული მეთოდები და წინა პლანზე წამოვიდა ატომების, მოლეკულების და კრისტალების აგებულების კვლევები. მატერიის სტრუქტურის დოქტრინა, განსაკუთრებით ატომებისა და მოლეკულების სტრუქტურის შესახებ, ყველაზე სწრაფად განვითარდა მე-20 საუკუნეში. ამ სფეროში მთავარი მიღწევა იყო ატომის ბირთვული თეორია, შემოთავაზებული ე. რეზერფორდის მიერ (1911) და განვითარებული წყალბადის ატომის პირველ რაოდენობრივ თეორიაში, რომელიც შემუშავებული იყო დანიელი ფიზიკოსის ნ. ბორის (1913) მიერ. ატომის სტრუქტურის შესწავლის პარალელურად განვითარებული ქიმიური ბმის ბუნებისა და მოლეკულების სტრუქტურის შესწავლა. 1920-იანი წლების დასაწყისისთვის W. Kossel-მა და G. N. Lewis-მა შეიმუშავეს ქიმიური კავშირის ელექტრონული თეორიის საფუძვლები. VG Geitler და F. London (1927) შეიმუშავეს ქიმიური კავშირის კვანტურ-მექანიკური თეორია. ატომური სტრუქტურის სფეროში ფიზიკის უდიდეს აღმოჩენებზე დაყრდნობით და კვანტური მექანიკის და სტატისტიკური ფიზიკის თეორიული მეთოდების გამოყენებით, ასევე ახალი ექსპერიმენტული მეთოდების გამოყენებით, როგორიცაა რენტგენის ანალიზი, სპექტროსკოპია, მასის სპექტროსკოპია, მაგნიტური მეთოდები, მეთოდი ეტიკეტირებული ატომები და სხვები, ფიზიკოსებმა და ფიზიკურ ქიმიკოსებმა მიაღწიეს წინსვლას მოლეკულების და კრისტალების სტრუქტურის შესწავლაში და ქიმიური ბმის ბუნების გაგებაში. ქიმიური რეაქციების სიჩქარის თეორია, ანუ ქიმიური კინეტიკა, დიდად არის განვითარებული და ახლა დაკავშირებულია კონკრეტულად მოლეკულების სტრუქტურისა და მოლეკულაში ატომებს შორის ბმების სიძლიერის შესწავლასთან. გაჩნდა და წარმატებით ვითარდება ფიზიკური ქიმიის ახალი ტოტები: მაგნიტოქიმია, რადიაციული ქიმია, მაღალი პოლიმერების ფიზიკური ქიმია, სილიკატების ფიზიკური ქიმია, გაზის ელექტროქიმია და ა.შ. იმ პერიოდებში, როდესაც ამა თუ იმ პრაქტიკულ მოთხოვნილებას განაპირობებდა მრეწველობის რომელიმე დარგის სწრაფი განვითარება და ამ განვითარებისთვის საჭირო იყო მყარი თეორიული საფუძველი. აქ აუცილებელია აღვნიშნოთ ნ.ს. კურნაკოვის ძირითადი კვლევები ფიზიკოქიმიურ ანალიზზე, ა.ნ.ფრუმკინის მიერ ელექტროქიმიის სფეროში მუშაობა, ნ.ნ.სემენოვის ჯაჭვური რეაქციების თეორიის შექმნა და ა.ა. ბალანდინი. ფიზიკური ქიმია წამყვან როლს ასრულებს ქიმიური მეცნიერებისა და პრაქტიკის წინაშე მდგარი მრავალი პრობლემის გადაჭრაში. ამჟამად ფიზიკური ქიმია არის დამოუკიდებელი დისციპლინა თავისი კვლევის მეთოდებით და წარმოადგენს თეორიულ საფუძველს ქიმიური ინჟინერიის გამოყენებითი დისციპლინებისთვის. 1.2. ფიზიკური ქიმიის საგანი და მიზნები ფიზიკური ქიმია არის მეცნიერება ქიმიური პროცესებისა და ფიზიკური მოვლენების კანონზომიერების შესახებ. ფიზიკური ქიმიის მთავარი ამოცანაა ძირითადი კანონზომიერებების შესწავლა და ახსნა, რომლებიც განსაზღვრავენ ქიმიური პროცესების მიმართულებას, მათ სიჩქარეს, გარემოს გავლენას, მინარევებს, გამოსხივებას და სასარგებლო პროდუქტის მაქსიმალური მოსავლიანობის პირობებს. ფიზიკური ქიმიის შესწავლა შესაძლებელს ხდის ქიმიის კანონების გაგებას, აგრეთვე ქიმიური ფენომენების წინასწარმეტყველებას და კონტროლს. თანამედროვე ფიზიკური ქიმია შესაძლებელს ხდის წარმოების ეფექტური კონტროლის, წარმოების პროცესების ინტენსიფიკაციისა და ავტომატიზაციის პრობლემების გადაჭრას. ის ემსახურება როგორც ქიმიური ტექნოლოგიის თეორიულ საფუძველს. ქიმიურ ტექნოლოგიაში ისეთი მნიშვნელოვანი წარმოების პროცესები, როგორიცაა ამიაკის სინთეზი და დაჟანგვა, გოგირდმჟავას კონტაქტის წარმოება, ეთანოლის წარმოება ბუნებრივი აირისგან, ნავთობის კრეკინგი და მრავალი სხვა, ეფუძნება ამ პროცესების საფუძველში მყოფი რეაქციების ფიზიკოქიმიური კვლევების შედეგებს. 5 პროცესი. ფიზიკური ქიმიის გარეშე შეუძლებელია სასურველი თვისებების მქონე ნივთიერებების შექმნის, ახალი მიმდინარე წყაროების და ეფექტური წარმოების მრავალი სხვა საკითხის გადაჭრა. მაშასადამე, მომავალი პროცესის ინჟინრებისთვის ფიზიკური ქიმიის ცოდნა დიდ შესაძლებლობებს უხსნის ქარხნებში და კვლევით ინსტიტუტებში ინჟინრის პრაქტიკულ საქმიანობაში წარმოქმნილი სხვადასხვა პრობლემების გადასაჭრელად. მეცნიერების სახელწოდება - "ფიზიკური ქიმია" - ასახავს როგორც ორი მეცნიერების - ფიზიკისა და ქიმიის შეერთებაზე მისი გაჩენის ისტორიას, ასევე იმ ფაქტს, რომ იგი ფართოდ იყენებს ფიზიკის თეორიულ კანონებს და ექსპერიმენტულ მეთოდებს შესწავლისას. ქიმიური ფენომენები. 1.3. ფიზიკურ ქიმიის მეთოდების კლასიფიკაცია ფიზიკურ ქიმიაში გამოიყენება რამდენიმე თეორიული მეთოდი.  კვანტური ქიმიური მეთოდი იყენებს ელემენტარული ნაწილაკების თვისებებს ქიმიური გარდაქმნების აღსაწერად. კვანტური მექანიკის კანონების გამოყენებით აღწერილია მოლეკულების თვისებები და რეაქტიულობა, აგრეთვე ქიმიური ბმის ბუნება, რომელიც დაფუძნებულია ელემენტარული ნაწილაკების თვისებებზე, რომლებიც ქმნიან მოლეკულებს.  თერმოდინამიკური (ფენომენოლოგიური) მეთოდი ეფუძნება რამდენიმე კანონს (პოსტულატებს), რომლებიც წარმოადგენს ექსპერიმენტული მონაცემების განზოგადებას. ეს შესაძლებელს ხდის მათ საფუძველზე გავარკვიოთ სისტემის ენერგეტიკული თვისებები, წონასწორობის მომენტში გამოვთვალოთ ქიმიური პროცესის მიმდინარეობა და მისი შედეგი.  კვანტურ-სტატისტიკური მეთოდი ხსნის ნივთიერებების თვისებებს ამ ნივთიერებების შემადგენელი მოლეკულების თვისებების საფუძველზე.  კინეტიკური მეთოდი საშუალებას გაძლევთ დაადგინოთ მექანიზმი და შექმნათ ქიმიური პროცესების თეორია ქიმიური რეაქციების სიჩქარის ცვლილების შესწავლით სხვადასხვა ფაქტორებიდან. ფიზიკურ ქიმიას ახასიათებს მათემატიკის ფართო გამოყენება, რაც არა მხოლოდ შესაძლებელს ხდის თეორიული კანონების ყველაზე ზუსტად გამოხატვას, არამედ აუცილებელი ინსტრუმენტია მათი დადგენისთვის. 6 თავი 2 . თერმოდინამიკის ძირითადი კანონები სიტყვა "თერმოდინამიკა" მომდინარეობს ბერძნული თერმე - სითბო და დინამი - ძალა. თერმოდინამიკა არის მეცნიერება სხვადასხვა ტიპის ენერგიის ერთიდან მეორეში გადაქცევის შესახებ. ქიმიური თერმოდინამიკა სწავლობს სხვადასხვა სახის ენერგიის ტრანსფორმაციას, რომელიც ხდება ქიმიური რეაქციების დროს. 2.1. ქიმიური თერმოდინამიკის ძირითადი ცნებები სისტემა არის ცალკეული სხეული ან სხეულთა ჯგუფი, რომლებიც ურთიერთქმედებენ და გამოყოფილია გარემოსგან რეალური ან წარმოსახვითი გარსით (საზღვრით). ღია სისტემა არის სისტემა, რომელიც ცვლის ნივთიერებებს (მასა) და ენერგიას (მაგალითად, სითბოს) გარე გარემოსთან. იზოლირებული სისტემა (ან დახურული სისტემა) არის სისტემა, რომელიც არ ცვლის სითბოს და არ მუშაობს გარემოსთან. იზოლირებული სისტემის ენერგია და მოცულობა დროში მუდმივია. ასეთი სისტემის მაგალითია, მაგალითად, თერმოსი. თუ საზღვარი არ გადის სითბოს, მაშინ სისტემაში მიმდინარე პროცესს ეწოდება ადიაბატური. როდესაც სისტემა ცვლის სითბოს და მუშაობს გარემოსთან, ცვლილებები ხდება როგორც სისტემაში, ასევე გარემოში. თერმოდინამიკური სისტემები შეიძლება იყოს ერთგვაროვანი ან ჰეტეროგენული. თუ სისტემის შიგნით არ არის ინტერფეისი, რომელიც აშორებს სისტემის ნაწილებს განსხვავებული შემადგენლობით ან სტრუქტურით, მაშინ ამ სისტემას ეწოდება ჰომოგენური. შესაბამისად, სისტემას, რომელიც შედგება სხვადასხვა ნაწილებისგან, რომლებიც განსხვავდება სტრუქტურით ან ქიმიური შემადგენლობით, ეწოდება ჰეტეროგენული. ამ ნაწილებს ფაზებს უწოდებენ. ამრიგად, ფაზა არის ჰეტეროგენული სისტემის ნაწილი, რომელიც შემოიფარგლება ინტერფეისით და ხასიათდება იგივე ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით ყველა წერტილში. თითოეული სისტემა შედგება ერთი ან მეტი ნივთიერებისგან. ცალკეულ ქიმიკატებს, რომლებიც შეიძლება იზოლირებული იყოს სისტემიდან და არსებობდეს მის გარეთ, როგორც ცალკე ფაზა, ეწოდება სისტემის შემადგენელ ნივთიერებებს. მაგალითად, ჭიქაში არის წყალი, რომელშიც პლატინის ფირფიტა ჩამოშვებულია. შუშის ზემოთ არის აირების ნარევი: ჟანგბადი, წყალბადი და აზოტი. ეს სისტემა სამფაზიანია, შეიცავს ხუთ შემადგენელ ნივთიერებას. 7 სისტემის თერმოდინამიკური მდგომარეობა არის დამოუკიდებელი ცვლადების (სისტემის პარამეტრების) მნიშვნელობების ერთობლიობა, რომელიც განსაზღვრავს მის თვისებებს. სისტემის ნებისმიერ თვისებას შეიძლება ეწოდოს თერმოდინამიკური მდგომარეობის პარამეტრი, თუ ის განიხილება, როგორც ერთ-ერთი დამოუკიდებელი ცვლადი, რომელიც განსაზღვრავს სისტემის მდგომარეობას. თერმოდინამიკა მატერიას განიხილავს, როგორც უწყვეტ გარემოს და კვლევისთვის იყენებს ისეთ თერმოდინამიკურ პარამეტრებს, რომლებიც დიდი რაოდენობით ნაწილაკების (მაკროპარამეტრების) მოქმედების შედეგია. მაგალითად, ქიმიური რეაქციის მაკროპარამეტრები, რომელიც მიმდინარეობს თუნდაც „ნორმალურ პირობებში“ არის ტემპერატურა, წნევა, მოცულობა, კონცენტრაცია, გრავიტაციული, მაგნიტური, ელექტრული და ელექტრომაგნიტური ველების სიძლიერე და ა.შ. „ნორმალური პირობები“ არის ტემპერატურა 20–25 გრადუსამდე. °C, ატმოსფერული წნევა, ე.ი. დაახლოებით 101 კპა, სიმძიმის აჩქარება - საშუალოდ დაახლოებით 9,8 მ/წ2, მაგნიტური ველის სიძლიერე - საშუალოდ დაახლოებით 40 ა/მ, ელექტრული ველის სიძლიერე - საშუალოდ დაახლოებით 130 ვ/მ, ხილული სინათლის განათება - საშუალოდ დაახლოებით 500 ლუქსი. სისტემის თერმოდინამიკური მდგომარეობის დასახასიათებლად საჭიროა იცოდეთ არა ყველა თვისება, არამედ მხოლოდ მათი უმცირესი რაოდენობა, ე.წ. სისტემის დამოუკიდებელი პარამეტრები. როგორც წესი, დედამიწაზე მიმდინარე ქიმიური პროცესის აღწერისას, ჩვენ არ მივუთითებთ ველის მახასიათებლებს, რადგან ისინი მუდმივია და, შესაბამისად, გავლენას არ ახდენენ რეაქციის პროდუქტების შემადგენლობასა და გამოსავლიანობაზე. თუ ქიმიური პროცესი მიმდინარეობს ძლიერი მაგნიტური ან ელექტრული ველის პირობებში, ან ულტრაიისფერი, რენტგენის ან თუნდაც ხილული შუქის ინტენსიური დასხივების პირობებში, მაშინ ველის პარამეტრები მნიშვნელოვან გავლენას მოახდენს რეაქციის პროდუქტების შემადგენლობასა და გამოსავლიანობაზე. . ამ შემთხვევაში, ველის პარამეტრები უნდა იყოს მითითებული. თერმოდინამიკური პარამეტრები იყოფა ვრცელ და ინტენსიურად. განხილული მუშა სითხის ან თერმოდინამიკური სისტემის მასის (ან ნივთიერების რაოდენობის) პროპორციულ რაოდენობებს ეწოდება ექსტენსიური, ეს არის მოცულობა, შინაგანი ენერგია, ენთალპია და ა.შ. ინტენსიური რაოდენობები არ არის დამოკიდებული თერმოდინამიკური სისტემის მასაზე. ეს არის, მაგალითად, ტემპერატურა და წნევა. წნევა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის სხეულის ზედაპირზე თანაბრად განაწილებული ძალის თანაფარდობას ძალის პერპენდიკულარულად მდებარე ზედაპირის ფართობთან: p \u003d S წნევის ერთეული SI - პასკალში (Pa) არის წნევა გამოწვეული ძალა 1 ნ, თანაბრად განაწილებული 1 მ2 ზედაპირზე, რომელიც მდებარეობს ძალის მიმართულების პერპენდიკულარულად: 1 N/m2 = 1 Pa. პრაქტიკაში გამოიყენება წნევის მრავალჯერადი და ქვემრავალჯერადი ერთეული: კილოპასკალი 8 (103 Pa = 1 kPa); მეგაპასკალი (106 Pa = 1 მპა); ჰექტაპასკალი (102 Pa = 1 hPa), ისევე როგორც off-სისტემური ერთეული - ბარი (1 ბარი = 105 Pa). მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის დასკვნების მიხედვით, გაზის წნევა არის შემთხვევითი განუწყვეტლივ მოძრავი მოლეკულების ზემოქმედების შედეგი გემის კედელზე. უმარტივესი კავშირი პარამეტრებსა და მოლეკულების ქცევას შორის მიღებულ იქნა იდეალური გაზისთვის. იდეალური გაზი არის გაზი, რომელიც შედგება ელასტიური მოლეკულებისგან, რომელთა შორის არ არსებობს ურთიერთქმედების ძალები, რომლებსაც აქვთ უმნიშვნელო მოცულობა გაზის მიერ დაკავებულ მოცულობასთან შედარებით. ნებისმიერი რეალური გაზი შედარებით დაბალ წნევაზე (ატმოსფერულთან ახლოს) პრაქტიკულად იქცევა იდეალურივით (მკაცრად p → 0-ზე). იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლებას - მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლებას აქვს ფორმა: pV = nRT, სადაც p არის გაზის წნევა, Pa; V - მოცულობა, მ3; n არის გაზის რაოდენობა, მოლი; R არის უნივერსალური აირის მუდმივი ტოლი 8,314 J/(mol K); T არის აბსოლუტური ტემპერატურა, K. ტემპერატურა ახასიათებს სისტემის თერმულ მდგომარეობას. ექსპერიმენტულად შეიძლება ჩამოყალიბდეს თბილი და ცივი სხეულის ცნებები, მაგრამ ტემპერატურის პირდაპირ გაზომვა შეუძლებელია. იგი განისაზღვრება სხვა ფიზიკური პარამეტრების რიცხვითი მნიშვნელობებით, რომლებიც დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, რაც საფუძვლად უდევს ემპირიული ტემპერატურის მასშტაბების აგებას. ასეთ პარამეტრებად (თერმომეტრიული პარამეტრები) შეიძლება იყოს სხვადასხვა ფიზიკური სიდიდე. მათ შორისაა სხეულის მოცულობა მუდმივ წნევაზე, წნევა მუდმივ მოცულობაზე, ელექტრული გამტარობა, თერმოელექტრომოძრავი ძალა, სხეულების გეომეტრიული პარამეტრები, სიკაშკაშის სიკაშკაშე და ა.შ. ტემპერატურის საზომ მოწყობილობას თერმომეტრი ეწოდება. ნებისმიერი ემპირიული ტემპერატურის სკალის ასაგებად გამოიყენება სამი დაშვება: 1) გრადუსის ზომა დგინდება ∆T-ის რიცხვითი მნიშვნელობის არჩევით ორ საორიენტაციო ტემპერატურის წერტილს შორის - ტემპერატურის სტანდარტები; 2) ტემპერატურის ნულის პოზიცია ემპირიულ მასშტაბებში თვითნებურია; 3) ვარაუდობენ, რომ თერმომეტრიული ფუნქცია წრფივია მოცემულ ტემპერატურულ დიაპაზონში. საცნობარო წერტილებად გამოიყენება სუფთა ნივთიერებების ფაზური გადასვლები. მაგალითად, ცელსიუსის ემპირიული შკალისთვის, ატმოსფერულ წნევაზე (0 და 100 გრადუსი, შესაბამისად) წყლის დნობის და დუღილის წერტილები აღებულია, როგორც საცნობარო წერტილები. ამ ტემპერატურებს შორის ინტერვალი იყოფა ას თანაბარ ნაწილად (გრადუსები ცელსიუსი - °C). მიუხედავად იმისა, რომ ობიექტური ტემპერატურის მასშტაბი შეიძლება აშენდეს ნებისმიერი თეორიულად განსაზღვრული თერმომეტრიული ფუნქციის გამოყენებით, თერმოდინამიკა იყენებს მდგომარეობის იდეალურ გაზის განტოლებას, როგორც ასეთ ფუნქციას. გაზის თერმომეტრი შესაძლებელს ხდის განახორციელოს ყველაზე ზუსტი (აბსოლუტური ტემპერატურის შკალასთან - კელვინის სკალა) ტემპერატურის გაზომვები. ამასთან, გაზის თერმომეტრის მასშტაბით ტემპერატურის დადგენა საკმაოდ რთული სამუშაოა, რომელიც ხორციელდება მხოლოდ ფაზური გადასვლების რამდენიმე საცნობარო წერტილის აბსოლუტური ტემპერატურის დასადგენად, როგორც საცნობარო. შუალედური ტემპერატურა ჩვეულებრივ განისაზღვრება ემპირიული თერმომეტრიული მეთოდებით. საერთაშორისო პრაქტიკული ტემპერატურის სკალა (IPTS), მიღებული 1954 წელს, არის ყველაზე ზუსტი მიახლოება აბსოლუტური ტემპერატურის სკალასთან დღევანდელ ეტაპზე. ემპირიული მასშტაბებისგან განსხვავებით, MPSH იყენებს ერთ ექსპერიმენტულ ტემპერატურულ წერტილს. ასეთ წერტილად გამოიყენებოდა წყლის სამმაგი წერტილის ტემპერატურა (როდესაც ყინული, წყალი და წყლის ორთქლი ერთდროულად წონასწორობაშია). წყლის სამმაგი წერტილის ტემპერატურა IPTS-ში აღებულია 273,16 K (ზუსტად). ატმოსფერული წნევის დროს ყინული დნება 0,01°-ით უფრო დაბალი. ცელსიუსის შკალაზე საცნობარო წერტილი - 0 °C - შეესაბამება 273,15 K. ტემპერატურის რიცხვითი მნიშვნელობა ყველა სხვა საცნობარო წერტილისთვის (წყლის სამმაგი წერტილის გარდა) მუდმივად იხვეწება გაზის თერმომეტრთან მუშაობის სიზუსტის მატებასთან ერთად. 1968 წელს რეკომენდირებული იყო თორმეტი საცნობარო წერტილი, როგორც საცნობარო ტემპერატურის წერტილები, რომლებიც ფარავდნენ წყალბადის სამმაგი წერტილიდან ოქროს დნობის წერტილამდე ინტერვალს. ამჟამად ცელსიუსის ტემპერატურა (t) გამოიხატება აბსოლუტურ ტემპერატურასთან (T) მიმართებით, რაც არის: T = 273,15 + t. სისტემის თვისებებს, რომლებიც ცალსახად შეიძლება გამოიხატოს სისტემის შემადგენელი ნივთიერებების ტემპერატურის, წნევის და კონცენტრაციის ფუნქციებში, ეწოდება თერმოდინამიკური ფუნქციები. მაგალითად, სითბოს სიმძლავრე, შიდა ენერგია, ენტროპია და ა.შ. თუ თერმოდინამიკური ფუნქციის ცვლილება დამოკიდებულია მხოლოდ სისტემის საწყის და საბოლოო მდგომარეობაზე და არ არის დამოკიდებული პროცესის გზაზე, მაშინ ასეთ ფუნქციას ეწოდება მდგომარეობა. სისტემის ფუნქცია. თერმოდინამიკური პროცესი არის ნებისმიერი ცვლილება სისტემაში, რომელიც დაკავშირებულია მინიმუმ ერთი თერმოდინამიკური პარამეტრის ცვლილებასთან. წრიული პროცესი ან ციკლი არის პროცესი, რომლის დროსაც თერმოდინამიკური სისტემა, რომელმაც დატოვა გარკვეული საწყისი მდგომარეობა და განიცადა მთელი რიგი ცვლილებები, უბრუნდება იმავე მდგომარეობას; ამ პროცესში ნებისმიერი მდგომარეობის პარამეტრის ცვლილება ნულის ტოლია. ათი

ფიზიკური ქიმიის დასაწყისი მე-18 საუკუნის შუა ხანებში ჩაეყარა. ტერმინი „ფიზიკური ქიმია“, მეცნიერების მეთოდოლოგიის და ცოდნის თეორიის საკითხების თანამედროვე გაგებაში, ეკუთვნის მ.ვ.ლომონოსოვს, რომელმაც პირველად წაიკითხა „ჭეშმარიტი ფიზიკური ქიმიის კურსი“ პეტერბურგის უნივერსიტეტის სტუდენტებს. . ამ ლექციების პრეამბულაში ის იძლევა შემდეგ განმარტებას: „ფიზიკური ქიმია არის მეცნიერება, რომელიც ფიზიკოსების დებულებებისა და ექსპერიმენტების საფუძველზე უნდა ახსნას იმის მიზეზი, თუ რა ხდება ქიმიური ოპერაციების დროს რთულ სხეულებში“. მეცნიერი სიცხის კორპუსკულურ-კინეტიკური თეორიის ნაშრომებში ეხება საკითხებს, რომლებიც სრულად აკმაყოფილებს ზემოთ ჩამოთვლილ ამოცანებსა და მეთოდებს. ეს არის ზუსტად ექსპერიმენტული მოქმედებების ბუნება, რომელიც ემსახურება ამ კონცეფციის ცალკეული ჰიპოთეზებისა და დებულებების დადასტურებას. ლომონოსოვი ამ პრინციპებს მიჰყვებოდა თავისი კვლევის მრავალ სფეროში: მის მიერ დაარსებული „მინის მეცნიერების“ შემუშავებასა და პრაქტიკულ განხორციელებაში, სხვადასხვა ექსპერიმენტებში, რომლებიც ეძღვნებოდა მატერიისა და ძალის (მოძრაობის) შენარჩუნების კანონის დადასტურებას; - ხსნარების დოქტრინასთან დაკავშირებულ სამუშაოებსა და ექსპერიმენტებში - მან შეიმუშავა ამ ფიზიკური და ქიმიური ფენომენის კვლევის ვრცელი პროგრამა, რომელიც დღემდე განვითარების პროცესშია.

ამას მოჰყვა ასზე მეტი წლის შესვენება და ერთ-ერთი პირველი ფიზიკოქიმიური კვლევა რუსეთში 1850-იანი წლების ბოლოს დაიწყო დ.ი. მენდელეევის მიერ.

შემდეგი კურსი ფიზიკურ ქიმიაში ასწავლიდა ნ.ნ.ბეკეტოვს ხარკოვის უნივერსიტეტში 1865 წელს.

რუსეთში ფიზიკური ქიმიის პირველი განყოფილება გაიხსნა 1914 წელს სანქტ-პეტერბურგის უნივერსიტეტის ფიზიკა-მათემატიკის ფაკულტეტზე, შემოდგომაზე, დ.პ. კონოვალოვის სტუდენტმა, მ.ს. .

პირველი სამეცნიერო ჟურნალი, რომლის მიზანი იყო სტატიების გამოქვეყნება ფიზიკურ ქიმიაზე, დაარსდა 1887 წელს W. Ostwald-ისა და J. van't Hoff-ის მიერ.

ფიზიკური ქიმიის საგანი

ფიზიკური ქიმია არის თანამედროვე ქიმიის მთავარი თეორიული საფუძველი, რომელიც იყენებს ფიზიკის ისეთი მნიშვნელოვანი სექციების თეორიულ მეთოდებს, როგორიცაა კვანტური მექანიკა, სტატისტიკური ფიზიკა და თერმოდინამიკა, არაწრფივი დინამიკა, ველის თეორია და ა.შ. იგი მოიცავს დოქტრინას მატერიის სტრუქტურის შესახებ, მათ შორის: მოლეკულების სტრუქტურა, ქიმიური თერმოდინამიკა, ქიმიური კინეტიკა და კატალიზი. როგორც ცალკეული განყოფილებები ფიზიკურ ქიმიაში, ასევე გამოირჩევა ელექტროქიმია, ფოტოქიმია, ზედაპირის ფენომენების ფიზიკური ქიმია (ადსორბციის ჩათვლით), რადიაციული ქიმია, ლითონის კოროზიის თეორია, მაკრომოლეკულური ნაერთების ფიზიკური ქიმია (იხ. პოლიმერული ფიზიკა) და ა.შ. ფიზიკურ ქიმიას და ზოგჯერ განიხილება როგორც კოლოიდური ქიმიის, ფიზიკურ-ქიმიური ანალიზისა და კვანტური ქიმიის დამოუკიდებელ განყოფილებებად. ფიზიკური ქიმიის უმეტეს ნაწილს აქვს საკმაოდ მკაფიო საზღვრები კვლევის საგნებისა და მეთოდების თვალსაზრისით, მეთოდოლოგიური მახასიათებლებისა და გამოყენებული აპარატის თვალსაზრისით.

განსხვავება ფიზიკურ ქიმიასა და ქიმიურ ფიზიკას შორის

სტატიის შინაარსი

ქიმია ფიზიკური,ქიმიის ფილიალი, რომელიც შეისწავლის ნივთიერებების ქიმიურ თვისებებს მათი შემადგენელი ატომებისა და მოლეკულების ფიზიკური თვისებების საფუძველზე. თანამედროვე ფიზიკური ქიმია არის ფართო ინტერდისციპლინარული სფერო, რომელიც ესაზღვრება ფიზიკის, ბიოფიზიკის და მოლეკულური ბიოლოგიის სხვადასხვა დარგებს. მას აქვს მრავალი შეხება ქიმიური მეცნიერების ისეთ დარგებთან, როგორიცაა ორგანული და არაორგანული ქიმია.

ქიმიური მიდგომის გამორჩეული თვისება (განსხვავებით ფიზიკური და ბიოლოგიური) არის ის, რომ მაკროსკოპული ფენომენების აღწერასთან ერთად, მათი ბუნება აიხსნება ცალკეული მოლეკულების თვისებებისა და მათ შორის ურთიერთქმედების საფუძველზე.

ახალი ინსტრუმენტული და მეთოდოლოგიური განვითარება ფიზიკური ქიმიის დარგში გამოიყენება ქიმიის სხვა დარგებში და მასთან დაკავშირებულ მეცნიერებებში, როგორიცაა ფარმაკოლოგია და მედიცინა. მაგალითები მოიცავს ელექტროქიმიურ მეთოდებს, ინფრაწითელ (IR) და ულტრაიისფერ (UV) სპექტროსკოპიას, ლაზერულ და მაგნიტურ-რეზონანსულ ტექნიკას, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება თერაპიასა და სხვადასხვა დაავადების დიაგნოსტიკაში.

ფიზიკური ქიმიის ძირითადი განყოფილებები ტრადიციულად განიხილება: 1) ქიმიური თერმოდინამიკა; 2) კინეტიკური თეორია და სტატისტიკური თერმოდინამიკა; 3) მოლეკულების სტრუქტურისა და სპექტროსკოპიის კითხვები; 4) ქიმიური კინეტიკა.

ქიმიური თერმოდინამიკა.

ქიმიური თერმოდინამიკა პირდაპირ კავშირშია თერმოდინამიკის - მეცნიერების სითბოს და მისი გარდაქმნების შესახებ - ქიმიური წონასწორობის პრობლემის გამოყენებასთან. პრობლემის არსი შემდეგნაირად არის ჩამოყალიბებული: თუ არსებობს რეაგენტების (სისტემა) ნაზავი და ცნობილია ფიზიკური პირობები, რომელშიც ის მდებარეობს (ტემპერატურა, წნევა, მოცულობა), მაშინ რა სპონტანურმა ქიმიურმა და ფიზიკურმა პროცესებმა შეიძლება მოიტანოს ეს სისტემა. წონასწორობამდე? თერმოდინამიკის პირველი კანონი ამბობს, რომ სითბო არის ენერგიის ფორმა და რომ სისტემის მთლიანი ენერგია (გარემოსთან ერთად) უცვლელი რჩება. ამრიგად, ეს კანონი ენერგიის შენარჩუნების კანონის ერთ-ერთი ფორმაა. მეორე კანონის მიხედვით, სპონტანურად წარმოქმნილი პროცესი იწვევს სისტემისა და მისი გარემოს მთლიანი ენტროპიის ზრდას. ენტროპია არის ენერგიის რაოდენობის საზომი, რომელსაც სისტემა ვერ გამოიყენებს სასარგებლო სამუშაოს შესასრულებლად. მეორე კანონი მიუთითებს მიმართულებაზე, რომლითაც რეაქცია წავა ყოველგვარი გარეგანი გავლენის გარეშე. რეაქციის ბუნების შესაცვლელად (მაგალითად, მისი მიმართულება), თქვენ უნდა დახარჯოთ ენერგია ამა თუ იმ ფორმით. ამრიგად, იგი აწესებს მკაცრ შეზღუდვებს სამუშაოს მოცულობაზე, რომელიც შეიძლება შესრულდეს შექცევადი პროცესში გამოთავისუფლებული სითბოს ან ქიმიური ენერგიის გარდაქმნის შედეგად.

ქიმიურ თერმოდინამიკაში მნიშვნელოვანი მიღწევები გვმართებს ჯ.გიბსს, რომელმაც ჩაუყარა ამ მეცნიერების თეორიული საფუძველი, რამაც შესაძლებელი გახადა წინა თაობის მრავალი მკვლევარის მიერ მიღებული შედეგების ერთ მთლიანობაში გაერთიანება. გიბსის მიერ შემუშავებული მიდგომა არ აკეთებს რაიმე ვარაუდს მატერიის მიკროსკოპული სტრუქტურის შესახებ, მაგრამ ითვალისწინებს სისტემების წონასწორობის თვისებებს მაკრო დონეზე. სწორედ ამიტომ შეიძლება ვიფიქროთ, რომ თერმოდინამიკის პირველი და მეორე კანონები უნივერსალურია და ძალაში რჩება მაშინაც კი, როცა ჩვენ ბევრად მეტს გავიგებთ მოლეკულების და ატომების თვისებებზე.

კინეტიკური თეორია და სტატისტიკური თერმოდინამიკა.

სტატისტიკური თერმოდინამიკა (ისევე როგორც კვანტური მექანიკა) საშუალებას გვაძლევს ვიწინასწარმეტყველოთ წონასწორობის მდგომარეობა გაზის ფაზაში ზოგიერთი რეაქციისთვის. კვანტური მექანიკური მიდგომის დახმარებით შესაძლებელია აღწეროთ თხევად და მყარ მდგომარეობაში მყოფი მთელი რიგი ნივთიერებების რთული მოლეკულების ქცევა. თუმცა არის რეაქციები, რომელთა სიჩქარის გამოთვლა შეუძლებელია არც კინეტიკური თეორიის ფარგლებში და არც სტატისტიკური თერმოდინამიკის დახმარებით.

1970-იან წლებში მოხდა ნამდვილი რევოლუცია კლასიკურ სტატისტიკურ თერმოდინამიკაში. ახალმა ცნებებმა, როგორიცაა უნივერსალურობა (წარმოდგენა, რომ ნაერთების ზოგიერთი ფართო კლასის წევრებს აქვთ იგივე თვისებები) და მსგავსების პრინციპი (ცნობილ კრიტერიუმებზე დაფუძნებული უცნობი რაოდენობების შეფასება) განაპირობა სითხეების ქცევის უკეთ გაგება კრიტიკულთან ახლოს. წერტილი, როდესაც განსხვავება სითხესა და გაზს შორის. კომპიუტერის გამოყენებით მოხდა მარტივი (თხევადი არგონი) და რთული (წყალი და ალკოჰოლი) სითხეების თვისებები კრიტიკულ მდგომარეობაში. ცოტა ხნის წინ, სითხეების თვისებები, როგორიცაა თხევადი ჰელიუმი (რომლის ქცევა სრულყოფილად არის აღწერილი კვანტური მექანიკის ფარგლებში) და თავისუფალი ელექტრონები მოლეკულურ სითხეებში, სრულყოფილად იქნა გამოკვლეული კომპიუტერული სიმულაციების გამოყენებით (SUPERCONDUCTIVITY). ამან შესაძლებელი გახადა ჩვეულებრივი სითხეების თვისებების უკეთ გაგება. კომპიუტერული მეთოდები უახლეს თეორიულ განვითარებასთან ერთად ინტენსიურად გამოიყენება ხსნარების, პოლიმერების, მიცელების (სპეციფიკური კოლოიდური ნაწილაკები), ცილების და იონური ხსნარების ქცევის შესასწავლად. ფიზიკური ქიმიის პრობლემების გადასაჭრელად, კერძოდ, კრიტიკულ მდგომარეობაში მყოფი სისტემების ზოგიერთი თვისების აღსაწერად და მაღალი ენერგიის ფიზიკის საკითხების შესასწავლად, სულ უფრო ხშირად გამოიყენება რენორმალიზაციის ჯგუფის მათემატიკური მეთოდი.

მოლეკულების სტრუქტურა და სპექტროსკოპია.

XIX საუკუნის ორგანული ქიმიკოსები. შეიმუშავა მარტივი წესები მრავალი ქიმიური ელემენტის ვალენტურობის (შეთავსების უნარის) დასადგენად. მაგალითად, მათ აღმოაჩინეს, რომ ნახშირბადის ვალენტობა არის 4 (ნახშირბადის ერთ ატომს შეუძლია შეუერთოს წყალბადის ოთხი ატომს მეთანის მოლეკულა CH 4), ჟანგბადი - 2, წყალბადი - 1. ექსპერიმენტულ მონაცემებზე დაფუძნებული ემპირიული იდეების საფუძველზე გაკეთდა ვარაუდები. მოლეკულებში სივრცითი განლაგების ატომების შესახებ (მაგალითად, მეთანის მოლეკულას აქვს ოთხკუთხა სტრუქტურა, ნახშირბადის ატომი კი სამკუთხა პირამიდის ცენტრშია, ხოლო წყალბადი მის ოთხ წვეროში). ამასთან, ეს მიდგომა არ იძლეოდა ქიმიური ბმების წარმოქმნის მექანიზმის გამოვლენის საშუალებას და, შესაბამისად, მოლეკულების ზომის შეფასებას, ატომებს შორის ზუსტი მანძილის დადგენას.

მე-20 საუკუნეში შემუშავებული სპექტროსკოპიული მეთოდების გამოყენებით განისაზღვრა წყლის მოლეკულების (H 2 O), ეთანის (C 2 H 6) და შემდეგ გაცილებით რთული მოლეკულების, როგორიცაა ცილები, სტრუქტურა. მიკროტალღური სპექტროსკოპიის (EPR, NMR) და ელექტრონული დიფრაქციის მეთოდებმა შესაძლებელი გახადა ბმის სიგრძის, მათ შორის კუთხეების (ვალენტურობის კუთხეები) და ატომების ურთიერთგანლაგება მარტივ მოლეკულებში და რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი - მსგავსი პარამეტრების დადგენა. უფრო დიდი მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან მოლეკულურ კრისტალებს. მოლეკულური სტრუქტურების კატალოგების შედგენამ და ვალენტობის მარტივი ცნებების გამოყენებამ საფუძველი ჩაუყარა სტრუქტურულ ქიმიას (L. Pauling იყო მისი პიონერი) და შესაძლებელი გახადა მოლეკულური მოდელების გამოყენება რთული ფენომენების მოლეკულურ დონეზე ასახსნელად. თუ მოლეკულებს არ ჰქონდათ გარკვეული სტრუქტურა, ან თუ ქრომოსომებში C–C და C–H ბმების პარამეტრები ძალიან განსხვავდებოდა მეთანის ან ეთანის მოლეკულებისგან, მაშინ მარტივი გეომეტრიული მოდელების დახმარებით ჯ. უოტსონმა და ფ. კრიკმა ვერ შეძლეს 1950-იანი წლების დასაწყისში მისი ცნობილი დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის (დნმ) ორმაგი სპირალის მოდელის შექმნა. IR და UV სპექტროსკოპიის გამოყენებით მოლეკულებში ატომების ვიბრაციების შესწავლით, შესაძლებელი გახდა იმ ძალების ბუნების დადგენა, რომლებიც ატომებს აკავებენ მოლეკულების შემადგენლობაში, რამაც, თავის მხრივ, გამოიწვია ინტრამოლეკულური მოძრაობის არსებობის იდეა. და შესაძლებელი გახდა მოლეკულების თერმოდინამიკური თვისებების შესწავლა ( იხილეთ ზემოთ). ეს იყო პირველი ნაბიჯი ქიმიური რეაქციების სიჩქარის განსაზღვრისკენ. გარდა ამისა, სპექტროსკოპიულმა კვლევებმა UV რეგიონში დაეხმარა ელექტრონულ დონეზე ქიმიური ბმის ფორმირების მექანიზმის დადგენას, რამაც შესაძლებელი გახადა ქიმიური რეაქციების აღწერა რეაქტიული ნივთიერებების აღგზნებულ მდგომარეობაში (ხშირად მოქმედების ქვეშ) გადასვლის იდეის საფუძველზე. ხილული ან ულტრაიისფერი შუქი). იყო თუნდაც მთელი სამეცნიერო დარგი - ფოტოქიმია. ბირთვული მაგნიტურ-რეზონანსული (NMR) სპექტროსკოპიამ ქიმიკოსებს საშუალება მისცა შეესწავლათ რთული ქიმიური პროცესების ცალკეული ეტაპები და დაედგინათ აქტიური ცენტრები ფერმენტის მოლეკულებში. ამ მეთოდმა ასევე შესაძლებელი გახადა ხელუხლებელი უჯრედებისა და ცალკეული ორგანოების სამგანზომილებიანი გამოსახულების მიღება. ფოტოქიმია.

ვალენტობის თეორია.

ორგანული ქიმიკოსების მიერ შემუშავებული ვალენტურობის ემპირიული წესების, ელემენტების პერიოდული სისტემის და ატომის რეზერფორდის პლანეტარული მოდელის გამოყენებით, გ. ლუისმა აღმოაჩინა, რომ ქიმიური კავშირის გაგების გასაღები მატერიის ელექტრონული სტრუქტურაა. ლუისი მივიდა დასკვნამდე, რომ კოვალენტური ბმა წარმოიქმნება სხვადასხვა ატომების კუთვნილი ელექტრონების სოციალიზაციის შედეგად; ამით მან წამოიწია იმ იდეიდან, რომ შემაკავშირებელი ელექტრონები განლაგებულია მკაცრად განსაზღვრულ ელექტრონულ გარსებზე. კვანტური თეორია შესაძლებელს ხდის მოლეკულების სტრუქტურისა და ყველაზე ზოგად შემთხვევაში წარმოქმნილი კოვალენტური ბმების ბუნების პროგნოზირებას.

ჩვენი იდეები მატერიის სტრუქტურის შესახებ, რომელიც ჩამოყალიბდა მე-20 საუკუნის პირველ მეოთხედში კვანტური ფიზიკის წარმატებების გამო, შეიძლება ასე ჩამოყალიბდეს. ატომის სტრუქტურა განისაზღვრება მოგერიების (ელექტრონებს შორის) და მიზიდულობის (ელექტრონებსა და დადებითად დამუხტულ ბირთვს შორის) ელექტრული ძალების ბალანსით. ატომის თითქმის მთელი მასა კონცენტრირებულია ბირთვში და მისი ზომა განისაზღვრება იმ სივრცით, რომელიც დაკავებულია ელექტრონების მიერ, რომლებიც ბრუნავენ ბირთვებს. მოლეკულები შედგება შედარებით სტაბილური ბირთვებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული სწრაფად მოძრავი ელექტრონებით, ასე რომ, ნივთიერებების ყველა ქიმიური თვისება შეიძლება აიხსნას ელემენტარული ნაწილაკების ელექტრული ურთიერთქმედებით, რომლებიც ქმნიან ატომებსა და მოლეკულებს. ამრიგად, კვანტური მექანიკის ძირითადი დებულებები, რომლებიც ეხება მოლეკულების სტრუქტურას და ქიმიური ბმების ფორმირებას, ქმნის საფუძველს მატერიის ელექტრონული სტრუქტურის, ქიმიური ბმის ბუნებისა და ატომებისა და მოლეკულების რეაქტიულობის ემპირიული აღწერისთვის.

მაღალსიჩქარიანი კომპიუტერების მოსვლასთან ერთად შესაძლებელი გახდა მცირე პოლიატომურ მოლეკულებში ატომებს შორის მოქმედი ძალების გამოთვლა (დაბალი, მაგრამ საკმარისი სიზუსტით). ვალენტობის თეორია, რომელიც დაფუძნებულია კომპიუტერულ სიმულაციაზე, ამჟამად არის სამუშაო ინსტრუმენტი ქიმიური ძალების სტრუქტურების, ბუნებისა და რეაქციების შესასწავლად იმ შემთხვევებში, როდესაც ექსპერიმენტები რთული ან შრომატევადია. ეს ეხება თავისუფალი რადიკალების შესწავლას ატმოსფეროში და ცეცხლში, ან წარმოიქმნება რეაქციის შუალედებში. არსებობს იმედი, რომ ოდესმე კომპიუტერულ გამოთვლებზე დაფუძნებული თეორია შეძლებს პასუხის გაცემას კითხვაზე: როგორ „გამოთვლიან“ ქიმიური სტრუქტურები თავიანთ ყველაზე სტაბილურ მდგომარეობას პიკოწამების რიგითობის დროს, ხოლო მიიღებენ შესაბამის შეფასებებს, ყოველ შემთხვევაში, გარკვეული მიახლოებით. , მოითხოვს მანქანების დიდ დროს.

ქიმიური კინეტიკა

ეხება ქიმიური რეაქციების მექანიზმის შესწავლას და მათი სიჩქარის განსაზღვრას. მაკროსკოპულ დონეზე რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს თანმიმდევრული გარდაქმნების სახით, რომლის დროსაც სხვები წარმოიქმნება ერთი ნივთიერებისგან. მაგალითად, ერთი შეხედვით მარტივი ტრანსფორმაცია

H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O

სინამდვილეში შედგება რამდენიმე თანმიმდევრული ეტაპისგან:

H + O 2 → OH + O

O + H 2 → HO + H

H + O 2 → HO 2

HO 2 + H 2 → H 2 O + OH

და თითოეულ მათგანს ახასიათებს თავისი სიჩქარის მუდმივი კ. S. Arrhenius ვარაუდობს, რომ აბსოლუტური ტემპერატურა თდა რეაქციის სიჩქარის მუდმივი კთანაფარდობით დაკავშირებული კ = ა exp(- ეაქტი)/ RT, სად მაგრამ- წინასწარი ექსპონენციალური ფაქტორი (ე.წ. სიხშირის ფაქტორი), ეაქტი - აქტივაციის ენერგია, რარის გაზის მუდმივი. გასაზომად კდა თსაჭიროა ინსტრუმენტები, რათა თვალყური ადევნოთ მოვლენებს, რომლებიც ხდება დაახლოებით 10-13 წამის განმავლობაში, ერთის მხრივ, და ათწლეულების განმავლობაში (და თუნდაც ათასწლეულების განმავლობაში), მეორეს მხრივ (გეოლოგიური პროცესები); ასევე აუცილებელია უკიდურესად არასტაბილური რეაგენტების უმნიშვნელო კონცენტრაციების გაზომვა. ქიმიური კინეტიკის ამოცანა ასევე მოიცავს კომპლექსურ სისტემებში მიმდინარე ქიმიური პროცესების პროგნოზირებას (საუბარია ბიოლოგიურ, გეოლოგიურ, ატმოსფერულ პროცესებზე, წვასა და ქიმიურ სინთეზზე).

გაზის ფაზის რეაქციების შესასწავლად "სუფთა სახით" გამოიყენება მოლეკულური სხივების მეთოდი; ამ შემთხვევაში, მკაცრად განსაზღვრული კვანტური მდგომარეობების მქონე მოლეკულები რეაგირებენ პროდუქტების წარმოქმნით, რომლებიც ასევე გარკვეულ კვანტურ მდგომარეობებში არიან. ასეთი ექსპერიმენტები გვაწვდის ინფორმაციას იმ ძალების შესახებ, რომლებიც იწვევენ გარკვეული რეაქციების წარმოქმნას. მაგალითად, მოლეკულური სხივის დაყენებაში, ისეთი მცირე მოლეკულებიც კი, როგორიცაა CH 3 I, შეიძლება იყოს ორიენტირებული მოცემულ გზაზე და შეჯახების სიხშირე ორ „განსხვავებულ“ რეაქციაში შეიძლება გაიზომოს:

K + ICH 3 → KI + CH 3

K + CH 3 I → KI + CH 3

სადაც CH 3 ჯგუფი განსხვავებულად არის ორიენტირებული კალიუმის ატომთან მიმართებაში.

ერთ-ერთი საკითხი, რომელსაც ფიზიკური ქიმია (ისევე როგორც ქიმიური ფიზიკა) ეხება, არის რეაქციის სიჩქარის მუდმივების გამოთვლა. აქ ფართოდ გამოიყენება 1930-იან წლებში შემუშავებული გარდამავალი მდგომარეობის თეორია, რომელიც იყენებს თერმოდინამიკურ და სტრუქტურულ პარამეტრებს. ეს თეორია, კლასიკური ფიზიკისა და კვანტური მექანიკის მეთოდებთან ერთად, შესაძლებელს ხდის რეაქციის მიმდინარეობის სიმულაციას, თითქოს ეს მოხდეს მოლეკულური სხივების ექსპერიმენტის პირობებში. ტარდება ექსპერიმენტები გარკვეული ქიმიური ბმების ლაზერული აგზნების შესახებ, რაც შესაძლებელს ხდის მოლეკულების განადგურების სტატისტიკური თეორიების სისწორის შემოწმებას. მუშავდება თეორიები, რომლებიც განაზოგადებენ ქაოტური პროცესების თანამედროვე ფიზიკურ და მათემატიკურ ცნებებს (მაგალითად, ტურბულენტობას). ჩვენ არც ისე შორს ვართ როგორც შიდა, ისე ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ბუნების სრულად გაგებისგან, სასურველი თვისებების მქონე ზედაპირებზე წარმოქმნილი რეაქციების მექანიზმის გამოვლენისგან და ფერმენტების და გარდამავალი ლითონის კომპლექსების კატალიზური ცენტრების სტრუქტურის ჩამოყალიბებისგან. მიკროსკოპულ დონეზე შეიძლება აღინიშნოს სამუშაოები ისეთი რთული სტრუქტურების ფორმირების კინეტიკაზე, როგორიცაა ფიფქები ან დენდრიტები (კრისტალები ხის სტრუქტურით), რამაც სტიმული მისცა კომპიუტერული სიმულაციების შემუშავებას არაწრფივი დინამიკის თეორიის მარტივ მოდელებზე დაყრდნობით; ეს ხსნის პერსპექტივებს ახალი მიდგომების შესაქმნელად რთული სისტემების სტრუქტურისა და განვითარების აღწერისთვის.

მე-3 გამოცემა, რევ. - მ .: უმაღლესი სკოლა, 2001 - 512 გვ., 319 გვ.

სახელმძღვანელო შედგენილია ფიზიკური ქიმიის პროგრამის შესაბამისად.

პირველ წიგნში დეტალურად არის აღწერილი კურსის შემდეგი სექციები: ქიმიური კავშირის თეორიის კვანტური მექანიკური საფუძვლები, ატომებისა და მოლეკულების სტრუქტურა, მოლეკულური სტრუქტურის შესწავლის სპექტრული მეთოდები, ფენომენოლოგიური და სტატისტიკური თერმოდინამიკა, ხსნარების თერმოდინამიკა და ფაზური წონასწორობა.

ფიზიკური ქიმიის კურსის განყოფილების მეორე ნაწილში, წიგნის პირველ ნაწილში განვითარებული იდეების - მატერიის სტრუქტურა და სტატისტიკური თერმოდინამიკა, წარმოდგენილია ელექტროქიმია, ქიმიური კინეტიკა და კატალიზი. "კატალიზის" განყოფილება ასახავს ჰეტეროგენული და დიფუზიური პროცესების კინეტიკას, ადსორბციის თერმოდინამიკას და რეაქტიულობის საკითხებს.

ქიმიური ინჟინერიის სპეციალობებზე ჩარიცხული უნივერსიტეტის სტუდენტებისთვის.

წიგნი 1.

ფორმატი: djvu

Ზომა: 11.2 მბ

ჩამოტვირთვა: drive.google

წიგნი 2.

ფორმატი: djvu

Ზომა: 7 მბ

ჩამოტვირთვა: drive.google

სარჩევი წიგნი 1.
Წინასიტყვაობა. 3
შესავალი 6
განყოფილება პირველი. მოლეკულური სტრუქტურისა და ქიმიური ბმის თეორიის კვანტურ-მექანიკური დასაბუთება
თავი 1. ატომის აგებულება 9
§ 1.1. მიკრონაწილაკების კვანტური მექანიკური მახასიათებლები 9
§ 1.2. წყალბადის ატომი 11
§ 1.3. წყალბადის მსგავსი ატომის ატომური ორბიტალები 14
§ 1.4. ელექტრონის სპინი 21
§ 1.5. მრავალელექტრონული ატომები 23
§ 1.6. პაულის პრინციპი 26
§ 1.7. ატომების ელექტრონული კონფიგურაციები 28
თავი 2. მოლეკულები. თეორიული მეთოდები, რომლებიც გამოიყენება მოლეკულების სტრუქტურისა და ქიმიური კავშირის შესწავლაში 34
§ 2.1. მოლეკულა. პოტენციური ზედაპირი. წონასწორობის კონფიგურაცია 34
§ 2.2. ქიმიური ბმის თეორია და მისი ამოცანები. შროდინგერის განტოლება მოლეკულებისთვის 39
§ 2.3. შრედინგერის განტოლების ამოხსნის ვარიაციული მეთოდი 42
§ 2.4. მოლეკულების სტრუქტურის თეორიის ორი ძირითადი მეთოდი. ვალენტური კავშირის მეთოდი და მოლეკულური ორბიტალური მეთოდი 44
§ 2.5. მოლეკულური ორბიტალური მეთოდის ძირითადი იდეები 49
§ 2.6. მოლეკულური ორბიტალის სავარაუდო აღწერა MO LCAO 50 მეთოდით
§ 2.7. II მოლეკულა MO LCAO მეთოდით. ენერგიისა და ტალღის ფუნქციის გამოთვლა ვარიაციული მეთოდით 53
§ 2.8. მოლეკულა H MO LCAO მეთოდით. კოვალენტური ბმა 58
თავი 3. დიატომიური მოლეკულები MO LCAO მეთოდში 62
§ 3.1. ჰომობირთვული დიატომური მოლეკულების მოლეკულური ორბიტალები 62
§ 3.2. პირველი და მეორე პერიოდის ელემენტების ატომების მიერ წარმოქმნილი ჰომობირთვული მოლეკულების ელექტრონული კონფიგურაციები და თვისებები 65
§ 3.3. ჰეტერონუკლეარული დიატომიური მოლეკულები 73
§ 3.4. პოლარული კავშირი. მოლეკულის ელექტრული დიპოლური მომენტი 78
§ 3.5. კოვალენტური ბმის გაჯერება 81
§ 3.6. დონორ-აქცეპტორის კავშირი 82
§ 3.7. იონური ბმა. ქიმიური ბმის პოლარობის ხარისხი 84
თავი 4. პოლიატომური მოლეკულები MO მეთოდში 88
§ 4.1. მოლეკულური ორბიტალები პოლიატომურ მოლეკულებში. ორბიტალური სიმეტრია. დელოკალიზებული და ლოკალიზებული ორბიტალები. HgO 88 მოლეკულა
§ 4.2. მეთანის მოლეკულის აღწერა. დელოკალიზებული და ლოკალიზებული MO-ები. ორბიტალების ჰიბრიდიზაცია 95
§ 4.3. მოლეკულების წონასწორობის კონფიგურაციების პროგნოზირების შესახებ 99
§ 4.4. არახისტი მოლეკულები 101
§ 4.5. მოლეკულები მრავალჯერადი ბმებით MO LCAO მეთოდით 104
§ 4.6. ჰუკელის მეთოდი 108
§ 4.7. არომატული სისტემების აღწერა MOX 110 მეთოდით
§ 4.8. ქიმიური ბმა საკოორდინაციო ნაერთებში. ლიგანდის ველის თეორია 117
§ 4.9. იონური კავშირი კრისტალში 126
თავი 5. ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება 129
§ 5.1. ვან დერ ვაალის ძალები. სხვა სახის არასპეციფიკური ურთიერთქმედებები 129
§ 5.2. წყალბადის ბმა 136
სექცია მეორე. მოლეკულების სტრუქტურისა და ენერგეტიკული მდგომარეობის შესწავლის სპექტრული მეთოდები
თავი 6. ზოგადი ინფორმაცია მოლეკულური სპექტრების შესახებ. მოლეკულური სპექტრების თეორიის ელემენტები 141
§ 6.1. ინტრამოლეკულური მოძრაობა და ელექტრომაგნიტური სპექტრი. 141
§ 6.2. ემისიის, შთანთქმის და რამანის გაფანტვის მოლეკულური სპექტრები. EPR და NMR სპექტრები 145
§ 6.3. დიატომური მოლეკულის ბრუნვის სპექტრი (ხისტი მბრუნავი მიახლოებით) 150
§ 6.4. დიატომური მოლეკულის ვიბრაციულ-ბრუნვის სპექტრი. ჰარმონიული ოსცილატორის მიახლოება 156
§ 6.5. მოლეკულა არის ანჰარმონიული ოსცილატორი. ვიბრაციული სპექტრის სტრუქტურა 162
§ 6.6. ელექტრონული სპექტრები. დიატომური მოლეკულების დისოციაციის ენერგიის განსაზღვრა 169
§ 6.7. ბრუნვის სპექტრები და მკაცრი პოლიატომური მოლეკულები... 171
§ 6.8. პოლიატომური მოლეკულების ვიბრაციები, სპექტრი და სტრუქტურა 175
§ 6.9. ვიბრაციული სპექტრების გამოყენება მოლეკულების სტრუქტურის დასადგენად 180
§ 6.10. გარემოს და აგრეგაციის მდგომარეობის ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების გავლენა ვიბრაციულ სპექტრზე 183
ნაწილი სამი. ქიმიური თერმოდინამიკა
თავი 7. ზოგადი ცნებები. თერმოდინამიკის პირველი კანონი და მისი გამოყენება 186
§ 7.1. ქიმიური თერმოდინამიკის საგანი და ამოცანები 186
§ 7.2. ქიმიური თერმოდინამიკის ძირითადი ცნებები და განმარტებები 188
§ 7.3. თერმოდინამიკის პირველი კანონი. არაწრიული პროცესები 199
§ 7.4. თბოტევადობა 202
§ 7.5. ტემპერატურის გავლენა სითბოს სიმძლავრეზე. ტემპერატურის სერია.. 208
§ 7.6. კრისტალური მატერიის სითბოს სიმძლავრის კვანტური თეორია 211
§ 7.7. აირისებრი ნივთიერების თბოტევადობის კვანტურ-სტატისტიკური თეორია 215
§ 7.8. თერმული ეფექტები. ჰესის კანონი 217
§ 7.9. ჰესის კანონის გამოყენება თერმული ეფექტის გამოთვლაში 220
§ 7.10. თერმული ეფექტის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე. კირჩჰოფის განტოლება 227
თავი 8. თერმოდინამიკის მეორე კანონი და მისი გამოყენება 235
§ 8.1. სპონტანური და არასპონტანური პროცესები. თერმოდინამიკის მეორე კანონი 235
§ 8.2. ენტროპია 236
§ 8.3. ენტროპიის ცვლილება არასტატიკური პროცესებში 239
§ 8.4. ენტროპიის ცვლილება, როგორც მიმართულების და წონასწორობის კრიტერიუმი იზოლირებულ სისტემაში 240
§ 8.5. დამახასიათებელი ფუნქციები. თერმოდინამიკური პოტენციალი 241
§ 8.6. დახურულ სისტემებში სპონტანური პროცესისა და წონასწორობის შესაძლებლობის კრიტერიუმები 249
§ 8.7. ენტროპიის ცვლილება ზოგიერთ პროცესში 251
§ 8.8. იდეალური აირების ნარევის გიბის ენერგია. ქიმიური პოტენციალი 261
§ 8.9. ქიმიური წონასწორობის ზოგადი პირობები 265
§ 8.10. აქტიური მასების კანონი. წონასწორობის მუდმივი გაზის ფაზის რეაქციებისთვის 266
§ 8.11. რეაქციის იზოთერმული განტოლება 271
§ 8.12. მასის მოქმედების კანონის გამოყენება წონასწორული ნარევის შემადგენლობის გამოსათვლელად 273
§ 8.13. ტემპერატურის გავლენა ქიმიურ წონასწორობაზე. რეაქციის იზობარის განტოლება 282
§ 8.14. გიბსის ენერგიისა და წონასწორობის მუდმივის დამოკიდებულების ინტეგრალური ფორმა 284 ტემპერატურაზე
§ 8.15. ქიმიური წონასწორობა ჰეტეროგენულ სისტემებში 286
თავი 9. თერმოდინამიკის მესამე კანონი და ქიმიური წონასწორობის გამოთვლა 289
§ 9.1. თერმული ნერნსტის თეორემა. თერმოდინამიკის მესამე კანონი 289
§ 9.2. სტანდარტული გიბის ენერგიისა და წონასწორობის მუდმივის ცვლილების გამოთვლა თემკინის მეთოდით - შვარცმანი 294
§ 9.3. გიბსის სტანდარტული ენერგიისა და წონასწორობის მუდმივის ცვლილების გამოთვლა გიბსის შემცირებული ენერგიის ფუნქციების გამოყენებით 297
§ 9.4. ადიაბატური რეაქციები 299
თავი 10. ქიმიური წონასწორობა რეალურ სისტემებში 303
§ 10.1. აირების ფუგაციურობა და ფუგაციურობის კოეფიციენტი 303
§ 10.2. ქიმიური წონასწორობის გამოთვლა რეალურ გაზის სისტემაში მაღალი წნევის დროს 312
§ 10.3. ქიმიური წონასწორობის გამოთვლა სისტემებში, რომლებშიც რამდენიმე რეაქცია მიმდინარეობს ერთდროულად 314
თავი 11. სტატისტიკური თერმოდინამიკის შესავალი 320
§ 11.1. სტატისტიკური ფიზიკა და სტატისტიკური თერმოდინამიკა. სისტემის მდგომარეობის მაკროსკოპული და მიკროსკოპული აღწერა 320
§ 11.2. მდგომარეობის მიკროსკოპული აღწერა კლასიკური მექანიკის მეთოდით 323
§ 11.3. მდგომარეობის მიკროსკოპული აღწერა კვანტური მექანიკის მეთოდით. კვანტური სტატისტიკა 324
§ 11.4. საშუალო ორი ტიპი (მიკროკანონიკური და კანონიკური საშუალო) 325
§ 11.5. კავშირი ენტროპიასა და სტატისტიკურ წონას შორის. თერმოდინამიკის მეორე კანონის სტატისტიკური ბუნება 326
§ 11.6. თერმოსტატის სისტემა. გიბსის კანონიკური განაწილება. 330
§ 11.7. სისტემის მდგომარეობების ჯამი და მისი კავშირი ენერგიასთან. ჰელმჰოლცი 335
§ 11.8. ნაწილაკების მდგომარეობების ჯამი 337
§ 11.9. თერმოდინამიკური ფუნქციების გამოხატვა სისტემის მდგომარეობების ჯამის მიხედვით 340
§ 11.10. ერთგანზომილებიანი ჰარმონიული ოსცილატორების სისტემის მდგომარეობების ჯამი. ერთატომური მყარის თერმოდინამიკური თვისებები აინშტაინის თეორიის მიხედვით 343
§ 11.11. ბოლცმანის კვანტური სტატისტიკა. მაქსველის კანონი მოლეკულური სიჩქარის განაწილების შესახებ 346
§ 11.12. ფერმი - დირაკი და ბოზი - აინშტაინის სტატისტიკა 352
§ 11.13 მოლეკულური მონაცემებიდან თერმოდინამიკური ფუნქციების გამოთვლის ზოგადი ფორმულები 353
§ 11.14 იდეალური აირის თერმოდინამიკური ფუნქციების გამოთვლა მოლეკულების ხისტი ბრუნვისა და ჰარმონიული ვიბრაციის დაშვებით 357
ნაწილი მეოთხე. გადაწყვეტილებები
თავი 12. ხსნარების ზოგადი მახასიათებლები 365
§ 12.1. ნაღმტყორცნების კლასიფიკაცია 365
§ 12.2. ხსნარების კონცენტრაცია 367
5 12.3. გადაწყვეტილებების სპეციფიკა. ინტერმოლეკულური და ქიმიური ურთიერთქმედების როლი, ხსნარის ცნება 368
§ 12.4. ამონახსნების თეორიის განვითარების ძირითადი მიმართულებები 372
§ 12.5. თერმოდინამიკური პირობები ხსნარების ფორმირებისთვის 374
§ 12.6. ნაწილობრივი მოლური მნიშვნელობები 375
§ 12.7. ნაწილობრივი მოლური მნიშვნელობების განსაზღვრის ძირითადი მეთოდები 379
§ 12.8. ნაწილობრივი და ფარდობითი ნაწილობრივი მოლური ენთალპიები 381
§ 12.9. დაშლისა და განზავების სიცხეები 382
§ 12.10 იდეალური თხევადი ხსნარების თერმოდინამიკური თვისებები 386
§ 12.11.3 რაულის კანონი 390
§ 12.12. იდეალური ხსნარის დუღილის წერტილი 392
§ 12.13 იდეალური ხსნარის გაყინვის წერტილი 395
§ 12.14.0 იდეალური ხსნარის სმოტური წნევა 397
§ 12.15 არაიდეალური გადაწყვეტილებები 400
§ 12.16. უკიდურესად განზავებული, რეგულარული და თერმული ხსნარები 402
§ 12.17. აქტივობა. აქტივობის კოეფიციენტი. სტანდარტული მდგომარეობა 404
§ 12.18.0 სმოტური კოეფიციენტი 407
§ 12.19 აქტივობების განსაზღვრის მეთოდები 409
§ 12.20 აქტივობის და აქტივობის კოეფიციენტის კავშირი ხსნარის თერმოდინამიკურ თვისებებთან და ჭარბი თერმოდინამიკური ფუნქციებით 412
ნაწილი მეხუთე ფაზა წონასწორობა
თავი 13. ფაზური წონასწორობის თერმოდინამიკური თეორია 415
§ 13.1. ძირითადი ცნებები 415
§ 13.2. ფაზის წონასწორობის პირობები 418
§ 13.3. გიბსის ფაზის წესი 419
თავი 14 ერთკომპონენტიანი სისტემები 421
§ 14.1. გიბსის ფაზის წესის გამოყენება ერთკომპონენტიან სისტემებზე 421
§ 14.2. პირველი და მეორე სახის ფაზური გადასვლები 422
§ 14.3. კლაპეირონის განტოლება - კლაუსიუსი 425
§ 14.4. გაჯერებული ორთქლის წნევა 423
§ 14.5. ერთკომპონენტიანი სისტემების მდგომარეობის დიაგრამები 429
§ 14.6. ნახშირორჟანგის მდგომარეობის დიაგრამა 431
§ 14.7. წყლის სტატუსის დიაგრამა 432
§ 14.8. გოგირდის მდგომარეობის სქემა 433
§ 14.9. ენანტიოტროპული და მონოტროპული ფაზის გადასვლები 435
თავი 15. ორკომპონენტიანი სისტემები 436
§ 15.1. ფიზიკური და ქიმიური ანალიზის მეთოდი 436
§ 15.2. გიბსის ფაზის წესის გამოყენება ორკომპონენტიან სისტემებზე 437
§ 15.3. წონასწორული აირი - თხევადი ხსნარი ორკომპონენტიან სისტემებში 438
§ 15.4. წონასწორობის სითხე - სითხე ორკომპონენტიან სისტემებში 442
§ 15.5. წონასწორული ორთქლი - თხევადი ხსნარი ორკომპონენტიან სისტემებში 444
§ 15.6. ხსნარის დისტილაციის ფიზიკური და ქიმიური საფუძვლები 453
§ 15.7. წონასწორობის კრისტალები - თხევადი ხსნარი ორკომპონენტიან სისტემებში 457
§ 15.8. წონასწორული სითხე - აირი და კრისტალები - აირი (ორთქლი) ორკომპონენტიან სისტემებში 476
§ 15-9. სახელმწიფო დიაგრამის გამოთვლები 476
თავი 16. სამკომპონენტიანი სისტემები 482
§ 16.1. გიბსის ფაზის წესის გამოყენება სამკომპონენტიან სისტემებზე 482
§ 16.2. სამკომპონენტიანი სისტემის კომპოზიციის გრაფიკული გამოსახულება 482
§ 16.3. წონასწორობის კრისტალები - თხევადი ხსნარი სამკომპონენტიან სისტემებში 484
§ 16.4. წონასწორობის სითხე - სითხე სამკომპონენტიან სისტემებში 489
§ 16.5. ხსნადი ნივთიერების განაწილება ორ თხევად ფაზას შორის. ექსტრაქცია 491
დანართი 495
ინდექსი 497

სარჩევი წიგნი 2.
წინასიტყვაობა 3
ნაწილი მეექვსე. ელექტროქიმია
თავი 17. ხსნარები, ელექტროლიტები 4
§ 17.1. ელექტროქიმიის საგანი 4
§ 17.2. ელექტროლიტური ხსნარების სპეციფიკა 5
§ 17.3. ელექტროლიტური დისოციაცია ხსნარში 6
§ 17.4. საშუალო იონური აქტივობა და აქტივობის ფაქტორი 10
§ 17.5. ძლიერი ელექტროლიტების ელექტროსტატიკური თეორიის ძირითადი ცნებები Debye და Hückel 13
§ 17.6. იონთა ასოციაციის თეორიის ძირითადი ცნებები 22
§ 17.7. იონების თერმოდინამიკური თვისებები 24
§ 17.8. იონური ხსნარის თერმოდინამიკა 28
თავი 18. არაწონასწორული მოვლენები ელექტროლიტებში. ელექტროლიტების ელექტრული გამტარობა 30
§ 18.1. Ძირითადი ცნებები. ფარადეის კანონები 30
§ 18.2. იონების მოძრაობა ელექტრულ ველში. იონის ტრანსპორტირების ნომრები. 32
§ 18.3. ელექტროლიტების ელექტრული გამტარობა. ელექტრული გამტარობა 37
§ 18.4. ელექტროლიტების ელექტრული გამტარობა. მოლური ელექტროგამტარობა 39
§ 18.5. ჰიდრონიუმის და ჰიდროქსიდის იონების მოლური ელექტროგამტარობა 43
§ 18.6. არაწყლიანი ხსნარების ელექტრული გამტარობა 44
§ 18.7. მყარი და გამდნარი ელექტროლიტების ელექტრული გამტარობა 46
§ 18.8. კონდუქტომეტრია 47
თავი 19. წონასწორული ელექტროდის პროცესები 49
§ 19.1. ძირითადი ცნებები 49
§ 19.2. ელექტროქიმიური სისტემის EMF. ელექტროდის პოტენციალი 51
§ 19.3. პოტენციური ნახტომის გაჩენა ხსნარ-ლითონის ინტერფეისზე 53
§ 19.4. დიფუზიის პოტენციალი 55
§ 19.5. ელექტრული ორმაგი ფენის სტრუქტურა ხსნარ-ლითონის ინტერფეისზე 56
§ 19.6. შექცევადი ელექტროქიმიური სისტემების თერმოდინამიკა 60
§ 19.7. შექცევადი ელექტროდების კლასიფიკაცია 64
§ 19.8. ელექტროდის პოტენციალი არაწყლიან ხსნარებში 74
§ 19.9. ელექტროქიმიური სქემები 75
§ 19.10. ელექტროქიმიური სისტემების თეორიის გამოყენება ხსნარებში წონასწორობის შესასწავლად 82
§ 19.11. პოტენციომეტრია 85
სექცია მეშვიდე. ქიმიური რეაქციების კინეტიკა
თავი 20. ქიმიური კინეტიკის კანონები 93
§ 20.1. ზოგადი ცნებები და განმარტებები 93
§ 20.2. ქიმიური რეაქციის სიჩქარე 95
§ 20.3. მასობრივი მოქმედების კანონი და რეაქციების დამოუკიდებლობის პრინციპი 101
თავი 21. ქიმიური რეაქციების კინეტიკა დახურულ სისტემებში. 105
§ 21.1. ცალმხრივი პირველი რიგის რეაქციები 105
§ 21.2. ცალმხრივი მეორე რიგის რეაქციები 109
§ 21.3. n-ე რიგის ცალმხრივი რეაქციები 111
§ 21.4. რეაქციის რიგის განსაზღვრის მეთოდები 112
§ 21.5. პირველი რიგის ორმხრივი რეაქციები 113
§ 21.6. მეორე რიგის ორმხრივი რეაქციები 116
§ 21.ტ. პარალელური ცალმხრივი რეაქციები 117
§ 21.8. ცალმხრივი თანმიმდევრული რეაქციები 119
§ 21.9. კვაზი-სტაციონარული კონცენტრაციების მეთოდი 125
თავი 22. რეაქციების კინეტიკა ღია სისტემებში 127
§ 22.1. რეაქციის კინეტიკა სრულყოფილად შერეულ რეაქტორში 127
§ 22.2. რეაქციის კინეტიკა დანამატის ნაკადის რეაქტორში 129
თავი 23. ქიმიური ურთიერთქმედების ელემენტარული აქტის თეორია 133
§ 23.1. ელემენტარული ქიმიური აქტი 133
§ 23.2. აქტიური შეჯახების თეორია 137
§ 23.3. გააქტიურებული კომპლექსის თეორია 141
§ 23.4. პრეექსპონენციალური ფაქტორი არენიუსის განტოლებაში გარდამავალი მდგომარეობის თეორიის მიხედვით 154
§ 23.5. MO სიმეტრია და ქიმიური რეაქციების აქტივაციის ენერგია 159
თავი 24. რეაქციების კინეტიკა ხსნარებში, ჯაჭვურ და ფოტოქიმიურ რეაქციებში 166
§ 24.1. რეაქციების კინეტიკური მახასიათებლები ხსნარებში 166
§ 24.2. გარემოს გავლენა რეაქციის სიჩქარის მუდმივზე 170
§ 24.3. იონური რეაქციების კინეტიკა ხსნარებში 178
§ 24.4. ჯაჭვური რეაქციები 181
§ 24.5. ფოტოქიმიური რეაქციები 189
თავი 25. ელექტროდული პროცესების კინეტიკა 196
§ 25.1. ელექტროქიმიური რეაქციის სიჩქარე. გაცვლა მიმდინარე 196
§ 25.2. ელექტროდის პოლარიზაცია 197
§ 25.3. დიფუზიური ძაბვა 199
§ 25.4. ელექტროქიმიური გადაძაბვა 205
§ 25.5. სხვა სახის გადაძაბვა 210
5 25.6. ელექტროქიმიურ პროცესებში პოლარიზაციის ბუნების განსაზღვრის ტემპერატურულ-კინეტიკური მეთოდი 211
§ 25.7. ჭარბი ძაბვა წყალბადის ელექტროლიტური ევოლუციის დროს 213
§ 25.8. ელექტროლიზი. დაშლის ძაბვა 217
§ 25.9. პოლარიზაციის მოვლენები ელექტრო დენის ქიმიურ წყაროებში 220
§ 25.10. ლითონების ელექტროქიმიური კოროზია. ლითონების პასიურობა. კოროზიისგან დაცვის მეთოდები 222
სექცია მერვე. კატალიზი
თავი 26. კატალიზური მოქმედების პრინციპები 228
§ 26.1. ძირითადი ცნებები და განმარტებები 228
§ 26.2. კატალიზური რეაქციების კინეტიკური მახასიათებლები 232
§ 26.3. კატალიზური რეაქციების აქტივაციის ენერგია 237
§ 26.4. რეაგენტების ურთიერთქმედება კატალიზატორთან და კატალიზური მოქმედების პრინციპები 241
თავი 27. ჰომოგენური კატალიზი 245
§ 27.1. მჟავა-ტუტოვანი კატალიზი 246
§ 27.2. რედოქს კატალიზი 255
§ 27.3. ფერმენტული კატალიზი 260
§ 27.4. ავტოკატალიზი, ინჰიბირება და პერიოდული კატალიზური რეაქციები 266
§ 27.5. გამოყენება ინდუსტრიაში და ჰომოგენური კატალიზის განვითარების პერსპექტივები 271
თავი 28. ჰეტეროგენული კატალიზი. 273
§ 28.1. ჰეტეროგენული კატალიზატორების ზედაპირის სტრუქტურა 273
§ 28.2. ადსორბცია, როგორც ჰეტეროგენული კატალიზური რეაქციების ეტაპი 277
§ 28.3. ჰეტეროგენული კატალიზური რეაქციების მექანიზმი 282
§ 28.4. ჰეტეროგენული კატალიზური რეაქციების კინეტიკა თანაბრად ხელმისაწვდომ ზედაპირზე 285
§ 28.5. ჰეტეროგენული კატალიზური პროცესების მაკროკინეტიკა 292
§ 28.6. ჰეტეროგენული კატალიზის გამოყენება ინდუსტრიაში 300
ლიტერატურა 303
დანართი 305
ინდექსი 312
სარჩევი 316

ᲓᲐᲙᲐᲕᲨᲘᲠᲔᲑᲣᲚᲘ ᲡᲢᲐᲢᲘᲔᲑᲘ