M.: Egzamin, 2005. - 480 s. (Seria „Klasyczny podręcznik uniwersytecki”)

Książka stanowi krótki kurs współczesnej chemii fizycznej. Jest zbudowany według klasycznej zasady: każdy akapit rozpoczyna się prezentacją materiału teoretycznego, po którym następują przykłady rozwiązania problemu i problemy do samodzielnego rozwiązania. W sumie książka zawiera około 800 problemów z głównych działów chemii fizycznej. Dla wszystkich problemów obliczeniowych podano odpowiedzi lub instrukcje dotyczące rozwiązań. W załączniku znajdują się wszystkie informacje niezbędne do rozwiązania zadań: tabele danych termodynamicznych i kinetycznych, wykaz podstawowych wzorów fizykochemicznych oraz minimum matematyczne.

Książka przeznaczona jest dla studentów i nauczycieli szkół wyższych, a także uczelni chemicznych, biologicznych i medycznych.

• SPIS TREŚCI
• PRZEDMOWA 5
• ROZDZIAŁ 1. PODSTAWY TERMODYNAMIKI CHEMICZNEJ
• § 1. Podstawowe pojęcia termodynamiki. Równania stanu 7
• § 2. Pierwsza zasada termodynamiki 24
• § 3. Termochemia 36
• § 4. Druga zasada termodynamiki. Entropia 49
• § 5. Potencjały termodynamiczne 65
• ROZDZIAŁ 2. ZASTOSOWANIA TERMODYNAMIKI CHEMICZNEJ
• § 6. Termodynamika roztworów nieelektrolitów 83
• § 7. Równowagi heterogeniczne. Reguła fazowa Gibbsa. Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych 105
• § 8. Równowagi fazowe w układach dwuskładnikowych 123
• § 9. Równowaga chemiczna 140
• § 10. Adsorpcja 158
• ROZDZIAŁ 3. ELEKTROCHEMIA
• § 11. Termodynamika roztworów elektrolitów 171
• § 12. Przewodność elektryczna roztworów elektrolitów 179
• § 13. Obwody elektrochemiczne 191
• ROZDZIAŁ 4. TERMODYNAMIKA STATYSTYCZNA
• § 14. Podstawowe pojęcia termodynamiki statystycznej. Zespoły 206
• § 15. Suma stanów i całka statystyczna 219
• § 16. Statystyczne obliczenia właściwości termodynamicznych układów idealnych i rzeczywistych 240
• ROZDZIAŁ 5. KINETYKA CHEMICZNA
• § 17. Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej 258
• § 18. Kinetyka reakcji rzędu całkowitego 268
• § 19. Metody wyznaczania rzędu reakcji 277
• § 20. Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych 286
• § 21. Kinetyka reakcji złożonych 297
• § 22. Przybliżone metody kinetyki chemicznej 310
• § 23. Kataliza 323
• § 24. Reakcje fotochemiczne 346
• § 25. Teorie kinetyki chemicznej 356
• § 26. Dynamika chemiczna 377
• ROZDZIAŁ 6. ELEMENTY TERMODYNAMIKI NIERÓWNOWAŻONEJ
• § 27. Liniowa termodynamika nierównowagowa 393
• § 28. Układy silnie nierównowagowe 403
• APLIKACJE
• Dodatek I. Jednostki miar wielkości fizycznych 412
• Załącznik II. Podstawowe stałe fizyczne 412
• Załącznik III. Tabele danych fizykochemicznych 413
• Załącznik IV. Minimum matematyczne 424
• Załącznik V. Wykaz podstawowych wzorów fizycznych i chemicznych 433
• Rozdział 1. Podstawy termodynamiki chemicznej 433
• Rozdział 2. Zastosowania termodynamiki chemicznej 436
• Rozdział 3. Elektrochemia 439
• Rozdział 4. Termodynamika statystyczna 441
• Rozdział 5. Kinetyka chemiczna 442
• Rozdział 6. Elementy termodynamiki nierównowagowej 445
• ODPOWIEDZI 446
• LITERATURA 468
• INDEKS 471

WSTĘP .................................................. .................................................. ...........
ROZDZIAŁ 1. PODSTAWY TERMODYNAMIKI CHEMICZNEJ
§ 1. Podstawowe pojęcia termodynamiki. Równania stanu............................
§ 2. Pierwsza zasada termodynamiki........................................... ........................
§ 3. Termochemia .................................................. ...................................................... ...........
§ 4. Druga zasada termodynamiki. Entropia................................................
§ 5. Potencjały termodynamiczne............................................ ....... .............
ROZDZIAŁ 2. ZASTOSOWANIA CHEMICZNE
TERMODYNAMIKA
§ 6. Termodynamika roztworów nieelektrolitów........................................... ...............
§ 7. Równowagi heterogeniczne. Reguła fazowa Gibbsa.
Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych............................
§ 8. Równowagi fazowe w układach dwuskładnikowych............................
§ 9. Równowaga chemiczna........................................... .............. ...............
§ 10. Adsorpcja............................................ ...................................................... .......
ROZDZIAŁ 3. ELEKTROCHEMIA
§ 11. Termodynamika roztworów elektrolitów........................................... .......
§ 12. Przewodność elektryczna roztworów elektrolitów........................................... ...........
§ 13. Obwody elektrochemiczne........................................... ......................
ROZDZIAŁ 4. TERMODYNAMIKA STATYSTYCZNA
§ 14. Podstawowe pojęcia termodynamiki statystycznej. Zespoły......
§ 15. Suma stanów i całka statystyczna............................
§ 16. Statystyczne obliczenia właściwości termodynamicznych
Systemy idealne i rzeczywiste .................................................. .............. .............
ROZDZIAŁ 5. KINETYKA CHEMICZNA
§ 17. Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej............................................ ...........
§ 18. Kinetyka reakcji całego rzędu........................................... ............... ...............
§ 19. Metody wyznaczania rzędu reakcji............................................ ........... ......
§ 20. Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych......
§ 21. Kinetyka reakcji złożonych........................................... ......................
§ 22. Przybliżone metody kinetyki chemicznej............................
§ 23. Kataliza.................................................. ...................................................... .............. ....
§ 24. Reakcje fotochemiczne........................................... ......................
§ 25. Teorie kinetyki chemicznej........................................... ....... ..............
§ 26. Dynamika chemiczna........................................... ....... ...............

	ROZDZIAŁ 6. ELEMENTY NIERÓWNOWAGOWE
	TERMODYNAMIKA
	§ 27. Liniowa termodynamika nierównowagowa........................................... ......
	§ 28. Układy silnie nierównowagowe........................................... ...............
	APLIKACJE
	Dodatek I. Jednostki miary wielkości fizycznych .................................................. .......
	Dodatek II. Podstawowe stałe fizyczne............................
	Załącznik III. Tabele danych fizycznych i chemicznych............................................ ...........
	Załącznik IV. Minimum matematyczne .................................................. .........
	Dodatek V. Wykaz podstawowych wzorów fizykochemicznych............................
	Rozdział 1. Podstawy termodynamiki chemicznej............................................ ....... ...
	Rozdział 2. Zastosowania termodynamiki chemicznej............................................ ...........
	Rozdział 3. Elektrochemia .................................................. ...... ..................................
	Rozdział 4. Termodynamika statystyczna............................................ ..................
	Rozdział 5. Kinetyka chemiczna............................................ ....... ...............
	Rozdział 6. Elementy termodynamiki nierównowagowej........................................... .......
	ODPOWIEDZI .................................................. .................................................... ........... ......
	LITERATURA .................................................. .................................................... ...........
	INDEKS TEMATYCZNY...................................................................

Przedmowa

Książka, na którą zwracamy Państwa uwagę, jest podręcznikiem chemii fizycznej, przeznaczonym przede wszystkim dla studentów i nauczycieli akademickich. Podsumowuje wieloletnie doświadczenie w nauczaniu chemii fizycznej studentów wydziałów nauk przyrodniczych Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. M. V. Łomonosow. Na dobór materiału i charakter jego prezentacji bezwarunkowy wpływ miała komunikacja autorów ze studentami i nauczycielami wydziałów Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. Nasza książka różni się od klasycznych podręczników do chemii fizycznej tym, że po pierwsze materiał teoretyczny przedstawiony jest w skondensowanej i bardzo skoncentrowanej formie, a po drugie jest poparty dużą liczbą przykładów, problemów i ćwiczeń. Dla tych, którzy chcą dokładniej przestudiować poszczególne zagadnienia teoretyczne, przygotowaliśmy szczegółową bibliografię do każdego rozdziału.

Poprzednikiem tej książki był nasz zbiór „Problemy chemii fizycznej” (M.: Exam, 2003). Ciągle go używam

V pracy doszliśmy do wniosku, że przedstawiony w niej materiał teoretyczny wymaga poważnego przetworzenia. Poziom tego przetworzenia okazał się na tyle głęboki, że faktycznie pojawiła się nowa książka, w której główny nacisk położony został już nie na problemy, lecz na teoretyczne zasady chemii fizycznej. Najbardziej zmieniły się działy poświęcone podstawowym zasadom i stosowanym aspektom termodynamiki chemicznej. Dodatkowo dodano zupełnie nowe działy omawiające współczesne osiągnięcia nauki

V obszary dynamiki nieliniowej i dynamiki chemicznej w zakresie femtosekundowym. Prezentując materiał teoretyczny staraliśmy się zachować logikę i staraliśmy się pokazać powiązanie wszelkich zjawisk fizycznych wyniki, zastosowania i wzory współchemiczne z podstawami, czyli z podstawowymi prawami termodynamiki i kinetyki chemicznej.

Książka składa się z sześciu rozdziałów obejmujących główne działy kursu chemii fizycznej, można nawet powiedzieć „klasyczne”, mając na uwadze fakt, że nie tylko na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym, ale także na większości innych uniwersytetów istnieje szereg sekcji tradycyjnych chemia fizyczna, np. chemia koloidów, budowa cząsteczek, spektroskopia, mają status przedmiotów samodzielnych.

Postanowiliśmy przedstawić treść każdego akapitu w następującej kolejności:

1) wprowadzenie teoretyczne do poszczególnych rozdziałów zawierające podstawowe definicje i wzory;

2) przykłady rozwiązywania problemów;

3) zadania do samodzielnego rozwiązania.

Taka forma prezentacji jest naszym zdaniem optymalna

za prowadzenie seminariów i przygotowanie do egzaminu z chemii fizycznej.

Większość tematów zawiera 20–30 problemów o różnym stopniu złożoności i kilka przykładów ich rozwiązań. We wszystkich sekcjach staraliśmy się, jeśli to możliwe, łączyć zadania obliczeniowe i semantyczne. Wiele problemów ma w sobie „zapał”, czyli wymaga głębokiego zrozumienia tematu, intuicji i odrobiny wyobraźni, a nie tylko podstawiania liczb pod dobrze znany wzór. Dla wszystkich problemów obliczeniowych podano odpowiedzi lub instrukcje dotyczące rozwiązań. Część zagadnień zaczerpnięto ze znanych podręczników i książek problemowych z chemii fizycznej (patrz spis literatury), wiele zagadnień stanowi autorskie opracowanie autorów. Różnorodność zadań i różnica poziomów trudności pozwalają mieć nadzieję, że zbiór ten będzie można wykorzystać nie tylko na tradycyjnych kursach chemii fizycznej, ale także na kursach o podobnej treści, np. chemii ogólnej czy nieorganicznej.

Staraliśmy się, aby podręcznik ten był jak najbardziej samodzielny, dlatego w załączniku zamieściliśmy tabele danych fizykochemicznych oraz listę najczęściej używanych wzorów matematycznych. Aplikacja zawiera także zestawienie podstawowych wzorów fizyko-chemicznych, które przydadzą się studentom w ekspresowym przygotowaniu do egzaminu.

Składamy serdeczną wdzięczność Profesorowi M.V. Korobovowi za krytyczne uwagi, które umożliwiły poprawę jakości książki.

Leninskie Góry, 1, bud. 3, Wydział Chemii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego lub wg

e-mail: [e-mail chroniony] [e-mail chroniony] [e-mail chroniony] [e-mail chroniony] [e-mail chroniony]

V.V. Eremin S.I. Kargow I.A. Uspienskaja N.E. Kuzmenko V.V. Łunina

kwiecień 2005

1 Podstawy termodynamiki chemicznej

§ 1. Podstawowe pojęcia termodynamiki. Równania stanu

Podstawowe koncepcje

Termodynamika jest nauką zajmującą się badaniem wzajemnych przejść ciepła i pracy w układach równowagowych oraz podczas przejścia do stanu równowagi. Termodynamika chemiczna to dział chemii fizycznej, w którym metody termodynamiczne wykorzystuje się do analizy zjawisk chemicznych i fizykochemicznych: reakcji chemicznych, przejść fazowych i procesów zachodzących w roztworach.

Przedmiot badań termodynamiki – układ termodynamiczny– przedmiot materialny izolowany od środowiska zewnętrznego, posiadający rzeczywistą lub urojoną powierzchnię graniczną i zdolny do wymiany energii i (lub) materii z innymi ciałami. Każdy układ termodynamiczny jest modelem obiektu rzeczywistego, zatem jego zgodność z rzeczywistością zależy od przybliżeń wybranych w ramach zastosowanego modelu. Systemy to:

otwarty, w którym następuje wymiana energii i materii z otoczeniem;

zamknięty, w którym następuje wymiana energii z otoczeniem, ale nie ma wymiany materii;

izolowany, w którym nie dochodzi do wymiany energii lub materii z otoczeniem.

Stan dowolnego układu termodynamicznego można scharakteryzować

ilościowo za pomocą zmienne termodynamiczne. Wszystkie są ze sobą powiązane i dla wygody konstruowania aparatu matematycznego są one umownie podzielone na zmienne niezależne i

funkcje termodynamiczne. Nazywa się zmienne, które są ustalone przez warunki istnienia systemu i dlatego nie mogą się zmieniać w granicach rozpatrywanego problemu parametry termodynamiczne. Wyróżnia się zmienne:

zewnętrzne, które są określone przez właściwości i współrzędne ciał w otoczeniu i zależą od kontaktów układu z otoczeniem, na przykład masa lub liczba składników n, natężenie pola elektrycznego E; liczba takich zmiennych jest ograniczona;

wewnętrzne, które zależą tylko od właściwości samego układu, na przykład gęstości ρ, energii wewnętrznej U; w przeciwieństwie do zmiennych zewnętrznych liczba takich właściwości jest nieograniczona;

rozległe, które są wprost proporcjonalne do masy układu lub liczby cząstek, na przykład objętość V, energia U, entropia S, pojemność cieplna C;

intensywne, które nie zależą od masy układu ani liczby cząstek, na przykład temperatura T, gęstość ρ, ciśnienie p. Stosunek dowolnych dwóch zmiennych ekstensywnych jest parametrem intensywnym, takim jak częściowa objętość molowa V lub ułamek molowy x.

Szczególne miejsce w termodynamice chemicznej zajmują zmienne wyrażające skład ilościowy systemy. W układach jednorodnych jednorodnych mówimy o składzie chemicznym, a w układach heterogenicznych o składzie chemicznym i fazowym. W układach zamkniętych skład może się zmieniać w wyniku reakcji chemicznych i redystrybucji substancji pomiędzy częściami układu, w układach otwartych w wyniku przenoszenia substancji przez powierzchnię sterującą. Aby scharakteryzować skład jakościowy i ilościowy układu, nie wystarczy wskazać jego skład pierwiastkowy (atom, jakich pierwiastków i w jakich ilościach występują w układzie). Trzeba wiedzieć, z jakich rzeczywistych substancji (cząsteczek, jonów, kompleksów itp.) składa się system. Substancje te nazywane są składnikami. Wybór elementów systemu może nie być jedyny, ale konieczne jest, aby:

za ich pomocą możliwe było opisanie ewentualnych zmian w składzie chemicznym każdej części układu;

ich ilości spełniały określone wymagania, na przykład warunki neutralności elektrycznej systemu, bilans materiałowy itp.

Składniki i ich ilości mogą zmieniać się podczas reakcji chemicznej. Zawsze jednak można wybrać pewien minimalny zestaw substancji wystarczający do opisania składu układu. Takie elementy systemu nazywane są niezależne komponenty

mi lub komponenty.

Wśród zmiennych termodynamicznych uogólnione siły i uogólnione współrzędne. Siły uogólnione charakteryzują państwo

balansować. Należą do nich ciśnienie p, potencjał chemiczny µ, potencjał elektryczny ϕ, napięcie powierzchniowe σ. Siły uogólnione są parametrami intensywnymi.

Współrzędne uogólnione to wielkości, które zmieniają się pod wpływem odpowiednich sił uogólnionych. Należą do nich objętość V, ilość substancji n, ładunek e, powierzchnia Ω. Wszystkie uogólnione współrzędne są parametrami rozbudowanymi.

Zespół intensywnych właściwości termodynamicznych określa stan układu. Wyróżnia się następujące stany układów termodynamicznych:

równowaga, gdy wszystkie cechy układu są stałe i nie ma w nim przepływów materii ani energii. W tym przypadku wyróżnia się:

– stan stabilny (stabilny), w którym każde nieskończenie małe oddziaływanie powoduje jedynie nieskończenie małą zmianę stanu, a po wyeliminowaniu tego oddziaływania układ powraca do stanu pierwotnego;

– stan metastabilny, który różni się od stanu stabilnego tym, że pewne oddziaływania końcowe powodują ostateczne zmiany stanu, które nie zanikają po wyeliminowaniu tych oddziaływań;

brak równowagi (niestabilny, labilny ) stan, w którym każde nieskończenie małe uderzenie powoduje skończoną zmianę stanu układu;

stacjonarny, gdy zmienne niezależne są stałe w czasie, ale w układzie występują przepływy.

Jeśli stan systemu się zmienia, mówimy, że system

zachodzi proces termodynamiczny. Wszystkie właściwości termodynamiczne są ściśle określone tylko w stanach równowagi. Cechą opisu procesów termodynamicznych jest to, że rozpatrywane są one nie w czasie, ale w uogólnionej przestrzeni niezależnych zmiennych termodynamicznych, tj. charakteryzują się nie szybkością zmian właściwości, ale wielkością zmian. Proces w termodynamice to ciąg stanów układu prowadzący od jednego początkowego zbioru zmiennych termodynamicznych do drugiego - końcowego.

Istnieją procesy:

spontaniczny, do realizacji którego nie jest konieczne wydatkowanie energii;

niespontaniczne, występujący tylko przy wydatku energii;

odwracalny, gdy przejście układu z jednego stanu do drugiego i z powrotem może nastąpić poprzez sekwencję tych samych stanów, a po powrocie do stanu pierwotnego nie pozostają żadne zmiany makroskopowe w środowisku;

quasi-statyczny lub równowaga, które zachodzą pod działaniem

efekt nieskończenie małej różnicy w uogólnionych siłach;

14 Rozdział 1. Podstawy termodynamiki chemicznej

nieodwracalne, czyli nierównowagowe, gdy w wyniku procesu nie jest możliwe przywrócenie zarówno systemu, jak i jego otoczenia do stanu pierwotnego.

W Podczas tego procesu można ustalić niektóre zmienne termodynamiczne. W szczególności rozróżnia się izotermy ( T = const), izochoryczne (V = const), izobaryczne (p = const) i adiabatyczne (Q = 0, δ Q = 0).

Funkcje termodynamiczne dzielą się na:

funkcje państwowe, które zależą tylko od stanu układu i nie zależą od drogi, jaką ten stan jest osiągany;

funkcje przejścia, którego wartość zależy od ścieżki, wzdłuż której zmienia się system.

Przykłady funkcji stanu: energia U, entalpia H, energia Helmholtza F, energia Gibbsa G, entropia S. Zmienne termodynamiczne - objętość V, ciśnienie p, temperatura T - można również uznać za funkcje stanu, ponieważ jednoznacznie charakteryzują stan układu. Przykładami funkcji przejścia są ciepło Q i praca W.

Funkcje stanu charakteryzują się następującymi właściwościami:

nieskończenie mała zmiana funkcji f jest różnicą całkowitą (oznaczoną jako df);

zmiana funkcji po przejściu ze stanu 1 do stanu 2 op-

wyznaczają tylko te stany: ∫ df = f 2 − f 1 ;

W wyniku dowolnego procesu cyklicznego funkcja stanu nie zmienia się:∫v df = 0 .

Istnieje kilka sposobów aksjomatycznego konstruowania termodynamiki. W tym wydaniu wychodzimy z faktu, że wnioski i zależności termodynamiki można sformułować w oparciu o dwa postulaty (stanowiska początkowe) i trzy prawa (zasady początkowe).

Pierwsze stanowisko wyjściowe, czyli podstawowy postulat termodynamiki:

Każdy izolowany układ ostatecznie osiąga stan równowagi i nie może samoistnie go opuścić.

Stanowisko to ogranicza wielkość układów opisywanych przez termodynamikę. Nie dotyczy to układów w skali astronomicznej i układów mikroskopowych z małą liczbą cząstek. Układy wielkości galaktycznych nie osiągają samoistnie stanu równowagi z powodu sił grawitacyjnych o dużym zasięgu. Układy mikroskopowe mogą spontanicznie wyjść ze stanu równowagi; zjawisko to nazywa się fluktuacjami. Statystycznie

fizyka pokazała, że ​​względna wielkość wahań wielkości termodynamicznych jest rzędu 1/N, gdzie N jest liczbą cząstek w układzie. Jeśli założymy, że eksperymentalnie nie można wykryć względnych wartości mniejszych niż 10–9, wówczas dolna granica liczby cząstek w układzie termodynamicznym wynosi 1018.

Spontaniczne przejście układu ze stanu nierównowagi do stanu równowagi nazywa się relaksacją. Podstawowy postulat termodynamiki nie mówi nic o czasie relaksacji; stwierdza, że ​​stan równowagi układu na pewno zostanie osiągnięty, ale czas trwania takiego procesu nie jest w żaden sposób określony. W klasycznym układzie równowagi

Modynamika w ogóle nie ma pojęcia czasu.

Aby zastosować termodynamikę do analizy rzeczywistych procesów, konieczne jest opracowanie praktycznych kryteriów, według których można będzie ocenić kompletność procesu, tj. osiągnięcie stanu równowagi. Stan układu można uznać za równowagę, jeśli bieżąca wartość zmiennej różni się od wartości równowagi o wartość mniejszą niż błąd, z jakim ta zmienna jest mierzona. Proces relaksacji można uznać za zakończony, jeżeli obserwowana właściwość układu pozostaje niezmieniona przez czas porównywalny z czasem relaksacji dla tej zmiennej. Ponieważ w układzie może zachodzić kilka procesów jednocześnie, rozważając warunki osiągnięcia równowagi, konieczne jest porównanie czasów relaksacji dla różnych zmiennych. Bardzo często układ nierównowagowy jako całość okazuje się być w równowadze w odniesieniu do procesów o krótkich czasach relaksacji, a ich termodynamiczny opis okazuje się całkiem poprawny.

Drugie położenie początkowe, czyli zerowa zasada termodynamiki, opisuje właściwości układów w stanie równowagi termicznej:

Jeśli układ A jest w równowadze termicznej z układem B, a ten z kolei jest w równowadze z układem C, to układy A i C również znajdują się w równowadze termicznej.

Drugi postulat mówi o istnieniu specjalnej zmiennej intensywnej, która charakteryzuje stan równowagi termicznej i nazywa się temperaturą. Układy w równowadze termicznej mają tę samą temperaturę. Zatem prawo zera jest postulatem istnienia temperatury. Nie tylko równowaga termiczna, ale także każda inna równowaga (mechaniczna, dyfuzyjna itp.) jest przechodnia, ale w termodynamice postuluje się tylko równowagę termiczną, a wyrównanie wszystkich pozostałych zmiennych intensywnych na powierzchni sterującej jest konsekwencją tego postulatu i druga zasada termodynamiki.

Równania stanu

Z postulatów termodynamiki wynika, że ​​w stanie równowagi zmiennymi wewnętrznymi układu termodynamicznego są funkcje zmiennych zewnętrznych i temperatury. Na przykład, jeśli układ zawiera K składników, zajmuje objętość V i ma temperaturę T, to w stanie równowagi wszelkie właściwości termodynamiczne tego układu, takie jak ilości i stężenia utworzonych związków, liczba faz, ciśnienie, pojemność cieplna, współczynnik rozszerzalności cieplnej i inne są funkcjami nie więcej niż (K + 2) zmiennych niezależnych. Jeśli system jest zamknięty, tj. nie może wymieniać materii ze swoim otoczeniem, wówczas do opisu jego właściwości wystarczą dwie niezależne zmienne. Prowadzi to do wniosku, że tak równania stanu układ termodynamiczny, który wiąże zmienne wewnętrzne ze zmiennymi zewnętrznymi oraz temperaturą lub energią wewnętrzną. Ogólnie równanie stanu ma postać:

fa (a, b, T) = 0 lub a = a (b, T) ,

gdzie a jest zbiorem parametrów wewnętrznych, b jest zbiorem parametrów zewnętrznych, T jest temperaturą.

Jeżeli parametrem wewnętrznym jest ciśnienie, a parametrem zewnętrznym objętość, to równanie stanu

p = p(V, n, T)

zwany termicznym. Jeżeli parametrem wewnętrznym jest energia, a parametrem zewnętrznym objętość, to równanie stanu

U = U(V, n, T)

zwane kalorycznym.

Liczba niezależnych równań stanu jest równa zmienności układu, tj. liczba zmiennych niezależnych wystarczająca do opisania stanu termodynamicznego układu równowagi (jest to o jeden więcej niż liczba zmiennych zewnętrznych).

W przypadku układu zamkniętego przy braku pól zewnętrznych i efektów powierzchniowych liczba zmiennych zewnętrznych wynosi odpowiednio 1 (V), liczba równań stanu wynosi 2. Jeżeli układ otwarty zawiera K składników i może zmieniać objętość , wówczas liczba zmiennych zewnętrznych wynosi K + 1, a liczba równań stanu jest równa

K+2.

Jeżeli znane są termiczne i kaloryczne równania stanu, wówczas aparat termodynamiki pozwala wyznaczyć wszystkie termodynamiczne właściwości układu, tj. uzyskać jego pełny opis termodynamiczny

Nazwa: Podstawy chemii fizycznej - Teoria i zadania. 2005.

Książka stanowi krótki kurs współczesnej chemii fizycznej. Jest zbudowany według klasycznej zasady: każdy akapit rozpoczyna się prezentacją materiału teoretycznego, po którym następują przykłady rozwiązania problemu i problemy do samodzielnego rozwiązania. W sumie książka zawiera około 800 problemów z głównych działów chemii fizycznej. Dla wszystkich problemów obliczeniowych podano odpowiedzi lub instrukcje dotyczące rozwiązań. W załączniku znajdują się wszystkie informacje niezbędne do rozwiązania zadań: tabele danych termodynamicznych i kinetycznych, wykaz podstawowych wzorów fizykochemicznych oraz minimum matematyczne.

Książka przeznaczona jest dla studentów i nauczycieli szkół wyższych, a także uczelni chemicznych, biologicznych i medycznych.

Książka, na którą zwracamy Państwa uwagę, jest podręcznikiem chemii fizycznej, przeznaczonym przede wszystkim dla studentów i nauczycieli akademickich. Podsumowuje wieloletnie doświadczenie w nauczaniu chemii fizycznej studentów wydziałów nauk przyrodniczych Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. M. V. Łomonosow. Na dobór materiału i charakter jego prezentacji bezwarunkowy wpływ miała komunikacja autorów ze studentami i nauczycielami wydziałów Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. Nasza książka różni się od klasycznych podręczników chemii fizycznej tym, że po pierwsze, materiał teoretyczny jest przedstawiony w skondensowanej i bardzo skoncentrowanej formie, oraz. po drugie, jest poparta dużą liczbą przykładów, zadań i ćwiczeń. Dla tych. Dla tych, którzy chcą dokładniej przestudiować poszczególne zagadnienia teoretyczne, przygotowaliśmy szczegółową listę literatury do każdego rozdziału.

SPIS TREŚCI
PRZEDMOWA 5
ROZDZIAŁ 1. PODSTAWY TERMODYNAMIKI CHEMICZNEJ
§ 1. Podstawowe pojęcia termodynamiki. Równania stanu 7
§ 2. Pierwsza zasada termodynamiki 24
§ 3. Termochemia 36
§ 4. Druga zasada termodynamiki. Entropia 49
§ 5. Potencjały termodynamiczne 65
ROZDZIAŁ 2. ZASTOSOWANIA TERMODYNAMIKI CHEMICZNEJ
§ 6. Termodynamika roztworów nieelektrolitów 83
§ 7. Równowagi heterogeniczne. Reguła fazowa Gibbsa. Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych 105
§ 8. Równowagi fazowe w układach dwuskładnikowych 123
§ 9. Równowaga chemiczna 140
§ 10. Adsorpcja 158
ROZDZIAŁ 3. ELEKTROCHEMIA
§ 11. Termodynamika roztworów elektrolitów 171
§ 12. Przewodność elektryczna roztworów elektrolitów 179
§ 13. Obwody elektrochemiczne 191
ROZDZIAŁ 4. TERMODYNAMIKA STATYSTYCZNA
§ 14. Podstawowe pojęcia termodynamiki statystycznej. Zespoły 206
§ 15. Suma stanów i całka statystyczna 219
§ 16. Statystyczne obliczenia właściwości termodynamicznych układów idealnych i rzeczywistych 240
ROZDZIAŁ 5. KINETYKA CHEMICZNA
§ 17. Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej 258
§ 18. Kinetyka reakcji rzędu całkowitego 268
§ 19. Metody wyznaczania rzędu reakcji 277
§ 20. Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych 286
§ 21. Kinetyka reakcji złożonych 297
§ 22. Przybliżone metody kinetyki chemicznej 310
§ 23. Kataliza 323
§ 24. Reakcje fotochemiczne 346
§ 25. Teorie kinetyki chemicznej 356
§ 26. Dynamika chemiczna 377
ROZDZIAŁ 6. ELEMENTY TERMODYNAMIKI NIERÓWNOWAŻONEJ
§ 27. Liniowa termodynamika nierównowagowa 393
§ 28. Układy silnie nierównowagowe 403
APLIKACJE
Dodatek I. Jednostki miar wielkości fizycznych 412
Załącznik II. Podstawowe stałe fizyczne 412
Załącznik III. Tabele danych fizykochemicznych 413
Załącznik IV. Minimum matematyczne 424
Załącznik V. Wykaz podstawowych wzorów fizycznych i chemicznych 433
Rozdział 1. Podstawy termodynamiki chemicznej 433
Rozdział 2. Zastosowania termodynamiki chemicznej 436
Rozdział 3. Elektrochemia 439
Rozdział 4. Termodynamika statystyczna 441
Rozdział 5. Kinetyka chemiczna 442
Rozdział 6. Elementy termodynamiki nierównowagowej 445
ODPOWIEDZI 446
LITERATURA 468
INDEKS 471

Pobierz e-book za darmo w wygodnym formacie, obejrzyj i przeczytaj:
Pobierz książkę Podstawy chemii fizycznej - teoria i problemy - Eremin V.V., Kargov S.I. - fileskachat.com, szybkie i bezpłatne pobieranie.

Pobierz djvu
Poniżej możesz kupić tę książkę w najlepszej cenie ze zniżką z dostawą na terenie całej Rosji.

W podręczniku napisanym przez nauczycieli Wydziału Chemii Uniwersytetu Moskiewskiego. M.V. Łomonosowa, przedstawiono współczesne podstawy teoretyczne termodynamiki i kinetyki chemicznej oraz rozważono ich praktyczne zastosowania. W porównaniu do pierwszego (Egzamin, 2005) nowe wydanie zostało znacząco zmienione i rozszerzone. Książka składa się z dwóch części: pierwsza zawiera teorię, druga zawiera zadania, pytania, ćwiczenia, a także tabele danych fizycznych i chemicznych, podstawowe wzory i minimum matematyczne. Do wszystkich problemów dołączone są odpowiedzi lub instrukcje dotyczące rozwiązań.

Dla studentów i nauczycieli uczelni wyższych i technicznych, a także specjalistycznych szkół chemicznych.

		3
Rozdział I. Podstawy termodynamiki chemicznej		5
		6
§ 2. Równania stanu		11
		22
		36
		48
Rozdział II. Zastosowania termodynamiki chemicznej		59
		59
		84
		97
§ 9. Równowaga chemiczna		117
§ 10. Obliczenia równowag w obecności dodatkowych rodzajów pracy		130
Rozdział III. Elektrochemia		146
		146
		155
		164
Rozdział IV. Termodynamika statystyczna		173
		173
		189
		198
Rozdział V. Kinetyka chemiczna		214
		214
		224
		230
		233
		241
		253
§ 23. Kataliza		257
		271
		278
§ 26. Dynamika chemiczna		292
Rozdział VI. Elementy termodynamiki nierównowagowej		298
		298
		303
Literatura		309
Indeks tematyczny		312

Pytania i zadania do rozdziału 1		3
§ 1. Podstawowe pojęcia termodynamiki		3
§ 2. Równania stanu		4
§ 3. Pierwsza zasada termodynamiki. Termochemia		8
§ 4. Druga zasada termodynamiki. Entropia		19
§ 5. Potencjały termodynamiczne		25
Pytania i zadania do rozdziału 2		34
§ 6. Termodynamika roztworów nieelektrolitów		34
§ 7. Równowagi heterogeniczne (fazowe). Systemy jednoskładnikowe		44
§ 8. Równowagi heterogeniczne (fazowe). Systemy dwuskładnikowe		50
§ 9. Równowaga chemiczna		60
§ 10. Obliczenia równowag w obecności dodatkowych rodzajów pracy		68
Pytania i zadania do rozdziału 3		74
§ 11. Termodynamika roztworów elektrolitów		74
§ 12. Przewodność elektryczna roztworów elektrolitów		77
§ 13. Obwody elektrochemiczne		82
Pytania i problemy do rozdziału 4		88
§ 14. Podstawowe pojęcia i postulaty termodynamiki statystycznej		88
§ 15. Ogólne zależności między funkcjami statystycznymi i termodynamicznymi		93
§ 16. Termodynamika statystyczna układów idealnych i rzeczywistych		97
Pytania i problemy do rozdziału 5		108
§ 17. Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej		108
§ 18. Kinetyka reakcji całego rzędu		112
§ 19. Metody wyznaczania rzędu reakcji		118
§ 20. Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych		125
§ 21. Kinetyka reakcji złożonych		130
§ 22. Przybliżone metody kinetyki chemicznej		139
§ 23. Kataliza		150
§ 24. Reakcje fotochemiczne		162
§ 25. Teorie kinetyki chemicznej		167
Pytania i problemy do rozdziału 6		178
§ 27. Liniowa termodynamika nierównowagowa		178
§ 28. Układy silnie nierównowagowe		181
Opcje testowe		185
Temat „Podstawy termodynamiki chemicznej”		185
Temat „Zastosowania termodynamiki chemicznej”		187
Temat „Elektrochemia”		188
Temat „Termodynamika statystyczna”		189
Temat „Kinetyka chemiczna”		190
Aplikacje		194
Dodatek I. Jednostki miar wielkości fizycznych		194
Załącznik II. Podstawowe stałe fizyczne		194
Załącznik III. Tabele danych fizykochemicznych		195
Załącznik IV. Minimum matematyczne		210
Dodatek V. Wykaz podstawowych wzorów fizycznych i chemicznych		219
Załącznik VI. Literatura		231
Załącznik VII. Zasoby internetowe		231
Odpowiedzi		234

Przedmowa

Podręcznik do chemii fizycznej przeznaczony jest dla studentów i nauczycieli uczelni wyższych oraz uczelni specjalizujących się w chemii. Podsumowuje wieloletnie doświadczenie w nauczaniu chemii fizycznej studentów wydziałów nauk przyrodniczych Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego im. M.V. Jest to drugie wydanie książki. W porównaniu do poprzedniego wydania książka została znacząco zmieniona i rozszerzona. Przede wszystkim dotyczy to materiału teoretycznego: o ile w pierwszym wydaniu zaprezentowano jedynie materiał niezbędny do rozwiązania problemów, to teraz części teoretyczne nabrały samodzielnego charakteru, prezentacja stała się bardziej rygorystyczna i logiczna. Stale śledzimy powiązania pomiędzy praktycznymi zastosowaniami chemii fizycznej a podstawowymi zasadami teoretycznymi. Największemu przetworzeniu poddano działy poświęcone termodynamice chemicznej i statystycznej. W nowej wersji podręcznika teoria zajmuje taką objętość, że uznaliśmy za konieczne wydzielenie jej na odrębną część.

Zadania i przykłady, które obecnie składają się na drugą część, pozostały prawie niezmienione, jednakże dla wygody nauczycieli uzupełniliśmy je pytaniami teoretycznymi i opcjami testów o różnym stopniu złożoności, co pozwala na wykorzystanie materiału nie tylko w chemii, ale także na kierunkach pokrewnych. Dla większości tematów podano 20-30 problemów o różnym stopniu złożoności i kilka przykładów ich rozwiązań. We wszystkich sekcjach staraliśmy się, jeśli to możliwe, łączyć zadania obliczeniowe i semantyczne. Dla wszystkich problemów obliczeniowych podano odpowiedzi lub instrukcje dotyczące rozwiązań. Różnorodność zadań i różnica poziomów trudności pozwalają mieć nadzieję, że podręcznik ten znajdzie zastosowanie nie tylko na tradycyjnych kursach chemii fizycznej, ale także na kursach o podobnej treści, np. chemii ogólnej czy nieorganicznej.

Pierwsza, teoretyczna, część książki składa się z sześciu rozdziałów obejmujących główne działy kursu chemii fizycznej, z wyjątkiem chemii koloidalnej i budowy cząsteczek, które na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym i w większości innych uniwersytetów mają status niezależnych kursy.

Staraliśmy się, aby podręcznik ten był w miarę możliwości samowystarczalny, dlatego w załączniku (w części 2) zawarto tabele danych fizykochemicznych oraz listę najczęściej stosowanych wzorów matematycznych. Aplikacja zawiera także listę podstawowych wzorów fizycznych i chemicznych, które przydadzą się uczniom w przygotowaniu do sprawdzianów, kolokwium czy egzaminów.

Dla wygody w części 1 podręcznika zamieszczono indeks przedmiotowy.

Autorzy będą wdzięczni za wszelkie uwagi, sugestie i sugestie, które można przesyłać na adres 119991, Moskwa, V-234, Leninskie Gory, 1, bud. 3, Wydział Chemii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego lub pocztą elektroniczną:
[e-mail chroniony]
[e-mail chroniony]
[e-mail chroniony]
[e-mail chroniony]
[e-mail chroniony]

V.V. Eremin
I.A. Uspienska
SI. Kargow
NIE. Kuzmenko
V.V. Łunina

Podstawy chemii fizycznej. Teoria i zadania. Eremin V.V., Kargov S.I. itd.

M.: 2005. - 480 s. (Seria „Klasyczny podręcznik uniwersytecki”)

Książka stanowi krótki kurs współczesnej chemii fizycznej. Jest zbudowany według klasycznej zasady: każdy akapit rozpoczyna się prezentacją materiału teoretycznego, po którym następują przykłady rozwiązania problemu i problemy do samodzielnego rozwiązania. W sumie książka zawiera około 800 problemów z głównych działów chemii fizycznej. Dla wszystkich problemów obliczeniowych podano odpowiedzi lub instrukcje dotyczące rozwiązań. W załączniku znajdują się wszystkie informacje niezbędne do rozwiązania zadań: tabele danych termodynamicznych i kinetycznych, wykaz podstawowych wzorów fizykochemicznych oraz minimum matematyczne.

Książka przeznaczona jest dla studentów i nauczycieli szkół wyższych, a także uczelni chemicznych, biologicznych i medycznych.

Format: pdf

Rozmiar: 5 MB

Pobierać: drive.google

Format: djvu

Rozmiar: 7,54 MB

Pobierać: drive.google

SPIS TREŚCI
PRZEDMOWA 5
ROZDZIAŁ 1. PODSTAWY TERMODYNAMIKI CHEMICZNEJ
§ 1. Podstawowe pojęcia termodynamiki. Równania stanu 7
§ 2. Pierwsza zasada termodynamiki 24
§ 3. Termochemia 36
§ 4. Druga zasada termodynamiki. Entropia 49
§ 5. Potencjały termodynamiczne 65
ROZDZIAŁ 2. ZASTOSOWANIA TERMODYNAMIKI CHEMICZNEJ
§ 6. Termodynamika roztworów nieelektrolitów 83
§ 7. Równowagi heterogeniczne. Reguła fazowa Gibbsa. Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych 105
§ 8. Równowagi fazowe w układach dwuskładnikowych 123
§ 9. Równowaga chemiczna 140
§ 10. Adsorpcja 158
ROZDZIAŁ 3. ELEKTROCHEMIA
§ 11. Termodynamika roztworów elektrolitów 171
§ 12. Przewodność elektryczna roztworów elektrolitów 179
§ 13. Obwody elektrochemiczne 191
ROZDZIAŁ 4. TERMODYNAMIKA STATYSTYCZNA
§ 14. Podstawowe pojęcia termodynamiki statystycznej. Zespoły 206
§ 15. Suma stanów i całka statystyczna 219
§ 16. Statystyczne obliczenia właściwości termodynamicznych układów idealnych i rzeczywistych 240
ROZDZIAŁ 5. KINETYKA CHEMICZNA
§ 17. Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej 258
§ 18. Kinetyka reakcji rzędu całkowitego 268
§ 19. Metody wyznaczania rzędu reakcji 277
§ 20. Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych 286
§ 21. Kinetyka reakcji złożonych 297
§ 22. Przybliżone metody kinetyki chemicznej 310
§ 23. Kataliza 323
§ 24. Reakcje fotochemiczne 346
§ 25. Teorie kinetyki chemicznej 356
§ 26. Dynamika chemiczna 377
ROZDZIAŁ 6. ELEMENTY TERMODYNAMIKI NIERÓWNOWAŻONEJ
§ 27. Liniowa termodynamika nierównowagowa 393
§ 28. Układy silnie nierównowagowe 403
APLIKACJE
Dodatek I. Jednostki miar wielkości fizycznych 412
Załącznik II. Podstawowe stałe fizyczne 412
Załącznik III. Tabele danych fizykochemicznych 413
Załącznik IV. Minimum matematyczne 424
Załącznik V. Wykaz podstawowych wzorów fizycznych i chemicznych 433
Rozdział 1. Podstawy termodynamiki chemicznej 433
Rozdział 2. Zastosowania termodynamiki chemicznej 436
Rozdział 3. Elektrochemia 439
Rozdział 4. Termodynamika statystyczna 441
Rozdział 5. Kinetyka chemiczna 442
Rozdział 6. Elementy termodynamiki nierównowagowej 445
ODPOWIEDZI 446
LITERATURA 468
INDEKS 471