Основи фізичної хімії - Теорія та завдання - Єрьомін В.В., Каргов С.І. Основи фізичної хімії_Єрьомін Єрьомін основи хімічної термодинаміки

М.: Іспит, 2005. - 480 с. (Серія "Класичний університетський підручник")

Книга є коротким курсом сучасної фізичної хімії. Вона побудована за класичним принципом: кожен параграф починається з викладу теоретичного матеріалу, за яким наслідують приклади розв'язання задач та завдання для самостійного розв'язання. Загалом у книзі міститься близько 800 завдань з основних розділів фізичної хімії. До всіх розрахункових завдань надано відповіді або вказівки до рішення. У додатку наведена вся необхідна для вирішення завдань інформація: таблиці термодинамічних та кінетичних даних, список основних фізико-хімічних формул та математичний мінімум.

Книга призначена для студентів та викладачів університетів, а також хімічних, біологічних та медичних вишів.

ЗМІСТ
ПЕРЕДМОВА 5
ГЛАВА 1. ОСНОВИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 1. Основні поняття термодинаміки. Рівняння стану 7
§ 2. Перший закон термодинаміки 24
§ 3. Термохімія 36
§ 4. Другий закон термодинаміки. Ентропія 49
§ 5. Термодинамічні потенціали 65
РОЗДІЛ 2. ДОДАТКИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 6. Термодинаміка розчинів неелектролітів 83
§ 7. Гетерогенні рівноваги. Правило фаз Гіббса. Фазові рівноваги в однокомпонентних системах 105
§ 8. Фазові рівноваги у двокомпонентних системах 123
§ 9. Хімічна рівновага 140
§ 10. Адсорбція 158
ГЛАВА 3. ЕЛЕКТРОХІМІЯ
§ 11. Термодинаміка розчинів електролітів 171
§ 12. Електропровідність розчинів електролітів 179
§ 13. Електрохімічні ланцюги 191
ГЛАВА 4. СТАТИСТИЧНА ТЕРМОДИНАМІКА
§ 14. Основні поняття статистичної термодинаміки. Ансамблі 206
§ 15. Сума за станами та статистичний інтеграл 219
§ 16. Статистичний розрахунок термодинамічних властивостей ідеальних та реальних систем 240
ГЛАВА 5. ХІМІЧНА КІНЕТИКА
§ 17. Основні поняття хімічної кінетики 258
§ 18. Кінетика реакцій цілого порядку 268
§ 19. Методи визначення порядку реакції 277
§ 20. Вплив температури на швидкість хімічних реакцій 286
§ 21. Кінетика складних реакцій 297
§ 22. Наближені методи хімічної кінетики 310
§ 23. Каталіз 323
§ 24. Фотохімічні реакції 346
§ 25. Теорії хімічної кінетики 356
§ 26. Хімічна динаміка 377
РОЗДІЛ 6. ЕЛЕМЕНТИ НЕРАВНОВЕСНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 27. Лінійна нерівноважна термодинаміка 393
§ 28. Сильно нерівноважні системи 403
ДОДАТКИ
Додаток I. Одиниці виміру фізичних величин 412
Додаток ІІ. Фундаментальні фізичні постійні 412
Додаток ІІІ. Таблиці фізико-хімічних даних 413
Додаток IV. Математичний мінімум 424
Додаток V. Список основних фізико-хімічних формул 433
Глава 1. Основи хімічної термодинаміки 433
Глава 2. Додатки хімічної термодинаміки 436
Розділ 3. Електрохімія 439
Глава 4. Статистична термодинаміка 441
Розділ 5. Хімічна кінетика 442
Глава 6. Елементи нерівноважної термодинаміки 445
ВІДПОВІДІ 446
ЛІТЕРАТУРА 468
ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЗНИК 471

ПЕРЕДМОВА ................................................. ..............................................
ГЛАВА 1. ОСНОВИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 1. Основні поняття термодинаміки. Рівняння стану...................
§ 2. Перший закон термодинаміки ............................................ ......................
§ 3. Термохімія.............................................. ..................................................
§ 4. Другий закон термодинаміки. Ентропія................................................
§ 5. Термодинамічні потенціали............................................. ................
РОЗДІЛ 2. ДОДАТКИ ХІМІЧНОЇ
ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 6. Термодинаміка розчинів неелектролітів ............................................ .
§ 7. Гетерогенні рівноваги. Правило фаз Гіббса.
Фазові рівноваги в однокомпонентних системах.........................
§ 8. Фазові рівноваги у двокомпонентних системах...........................
§ 9. Хімічне рівновагу ............................................. .............................
§ 10. Адсорбція.............................................. ................................................
ГЛАВА 3. ЕЛЕКТРОХІМІЯ
§ 11. Термодинаміка розчинів електролітів............................................
§ 12. Електропровідність розчинів електролітів....................................
§ 13. Електрохімічні ланцюги ............................................. .........................
ГЛАВА 4. СТАТИСТИЧНА ТЕРМОДИНАМІКА
§ 14. Основні поняття статистичної термодинаміки. Ансамблі.......
§ 15. Сума за станами та статистичний інтеграл.............................
§ 16. Статистичний розрахунок термодинамічних властивостей
ідеальних та реальних систем.............................................. ................
ГЛАВА 5. ХІМІЧНА КІНЕТИКА
§ 17. Основні поняття хімічної кінетики...........................................
§ 18. Кінетика реакцій цілого порядку.............................................. ............
§ 19. Методи визначення порядку реакції........................................... .....
§ 20. Вплив температури на швидкість хімічних реакцій.
§ 21. Кінетика складних реакцій............................................ ......................
§ 22. Наближені методи хімічної кінетики.
§ 23. Каталіз.............................................. .................................................. ....
§ 24. Фотохімічні реакції............................................. ........................
§ 25. Теорії хімічної кінетики............................................ ...................
§ 26. Хімічна динаміка ............................................. ..............................


	РОЗДІЛ 6. ЕЛЕМЕНТИ НЕРАВНОВЕСНОЇ
	ТЕРМОДИНАМІКИ
	§ 27. Лінійна нерівноважна термодинаміка............................................
	§ 28. Сильно нерівноважні системи ............................................ ...............
	ДОДАТКИ
	Додаток I. Одиниці виміру фізичних величин..................................
	Додаток II .Фундаментальні фізичні постійні...............................
	Додаток III. Таблиці фізико-хімічних даних.
	Додаток IV. Математичний мінімум................................................ ........
	Додаток V. Список основних фізико-хімічних формул........................
	Глава 1. Основи хімічної термодинаміки............................................ ...
	Глава 2. Додатки хімічної термодинаміки.
	Глава 3. Електрохімія.............................................. ......................................
	Глава 4. Статистична термодинаміка ............................................. ..........
	Глава 5. Хімічна кінетика............................................. ...........................
	Глава 6. Елементи нерівноважної термодинаміки......................................
	ВІДПОВІДІ ................................................. .................................................. .....
	ЛІТЕРАТУРА ................................................. ..............................................
	ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЗНИК...................................................................

Передмова

Пропонована до вашої уваги книга є підручником з фізичної хімії, призначений, головним чином, для студентів та викладачів університетів. Вона узагальнює багаторічний досвід викладання фізичної хімії студентам природничих факультетів Московського державного університету ім. М. В. Ломоносова. Безумовний вплив на відбір матеріалу та характер його викладу справило спілкування авторів зі студентами та викладачами факультетів МДУ. Від класичних підручників з фізичної хімії наша книга відрізняється тим, що, по-перше, теоретичний матеріал представлений у стислому і дуже концентрованому вигляді, і, по-друге, він підкріплений великою кількістю прикладів, завдань та вправ. Для тих, хто хоче ретельніше вивчити окремі теоретичні питання, ми склали докладний список літератури до кожного розділу.

Попередником цієї книги послужив наш збірник «Завдання з фізичної хімії» (М.: Іспит, 2003). Постійно використовуючи його

в Ми прийшли до висновку, що викладений у ньому теоретичний матеріал потребує серйозної переробки. Рівень цієї переробки виявився настільки глибоким, що з'явилася фактично нова книга, у якій основний акцент зроблено не на завдання, але в теоретичні становища фізичної хімії. Найсильніше змінилися розділи, присвячені основним положенням та прикладним аспектам хімічної термодинаміки. Крім того, додані нові розділи, в яких розглянуті сучасні досягнення науки.

в області нелінійної динаміки та хімічної динаміки у фемтосекундному діапазоні. При викладанні теоретичного матеріалу ми намагалися бути логічними і прагнули показати зв'язок будь-яких фізіо-ко-хімічних результатів, додатків та формул з основами, тобто з фундаментальними законами хімічної термодинаміки та хімічної кінетики.

Книга складається з шести розділів, що охоплюють основні розділи курсу фізичної хімії, можна навіть сказати «класичні» розділи, маючи на увазі ту обставину, що не тільки в МДУ, а й у більшості університетів ряд розділів традиційної фізичної хімії, таких як колоїдна хімія, будова молекул, спектроскопія, мають статус самостійних курсів.

Ми вирішили подати матеріал кожного параграфа в наступній послідовності:

1) теоретичне введення до кожного розділу, що містить основні визначення та формули;

2) приклади розв'язання задач;

3) завдання для самостійного розв'язання.

Така форма викладу, на нашу думку, є оптимальною

для проведення семінарських занять та підготовки до іспиту з фізичної хімії.

До більшості тем наведено по 20–30 завдань різного ступеня складності та кілька прикладів їх вирішення. У всіх розділах ми прагнули, по можливості, комбінувати розрахункові та смислові завдання. Багато завдань містять «родзинку», тобто вимагають глибокого розуміння предмета, інтуїції та деякої уяви, а не просто підстановки чисел у відому формулу. До всіх розрахункових завдань наведено відповіді чи вказівки до рішення. Деякі завдання взяті з відомих підручників та задачників із фізичної хімії (див. список літератури), багато завдань – оригінальні розробки авторів. Різноплановість завдань і відмінність у рівнях складності дозволяють нам сподіватися, що цю збірку можна використовувати у традиційних курсах фізичної хімії, а й у близьких за змістом курсах, наприклад загальної чи неорганічної хімії.

Ми прагнули, щоб цей підручник був, наскільки можна, самодостатнім, і тому включили додаток таблиці фізикохімічних даних, і список найчастіше використовуваних математичних формул. Додаток містить також список основних фізикохімічних формул, який стане у нагоді студентам для експреспідготовки до іспиту.

Ми висловлюємо щиру подяку професору М.В. Коробову за критичні зауваження, облік яких дозволив покращити якість книги.

Ленінські гори, буд. 1, стор. 3, хімічний факультет МДУ або

електронній пошті: [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

В.В. Єрьомін С.І. Каргов І.А. Успенська Н.Є. Кузьменко В.В. Лунін

Квітень 2005 р.

1 Основи хімічної термодинаміки

§ 1. Основні поняття термодинаміки. Рівняння стану

Основні поняття

Термодинаміка - наука, що вивчає взаємні переходи теплоти та роботи в рівноважних системах та при переході до рівноваги. Хімічна термодинаміка – розділ фізичної хімії, в якому термодинамічні методи застосовуються для аналізу хімічних та фізикохімічних явищ: хімічних реакцій, фазових переходів та процесів у розчинах.

Об'єкт вивчення термодинаміки – термодинамічна система- матеріальний об'єкт, виділений із зовнішнього середовища за допомогою реально існуючої або уявної граничної поверхні та здатний обмінюватися з іншими тілами енергією та (або) речовиною. Будь-яка термодинамічна система є моделлю реального об'єкта, тому її відповідність реальності залежить від тих наближень, які обрані в рамках моделі, що використовується. Системи бувають:

відкриті , у яких існує обмін енергією та речовиною з навколишнім середовищем;

закриті, у яких існує обмін енергією з оточенням, але немає обміну речовиною;

ізольовані, у яких немає обміну з оточенням ні енергією, ні речовиною.

Стан будь-якої термодинамічної системи може бути охарактеризований.

теризовано кількісно за допомогою термодинамічних змінних. Всі вони взаємопов'язані, і для зручності побудови математичного апарату їх умовно поділяють на незалежні змінні та

термодинамічні функції. Змінні, які фіксовані умовами існування системи, і, отже, не можуть змінюватися в межах цієї задачі, називають термодинамічні параметри. Розрізняють змінні:

зовнішні , які визначаються властивостями та координатами тіл у навколишньому середовищі і залежать від контактів системи з оточенням, наприклад, маси або кількості компонентів n напруженість електричного поля E ; кількість таких змінних обмежена;

внутрішні , які залежить тільки від властивостей самої системи, наприклад, щільність ρ , внутрішня енергія U ; на відміну зовнішніх змінних, число таких властивостей необмежено;

екстенсивні , які прямо пропорційні масі системи або кількості частинок, наприклад, обсяг V , енергія U , ентропія S , теплоємність C ;

інтенсивні , які залежать від маси системи чи кількості частинок, наприклад, температура T , щільність ρ , тиск p . Відношення будь-яких двох екстенсивних змінних є інтенсивним параметром, наприклад, парціальний мольний об'єм V або мольна частка x .

Особливе місце у хімічній термодинаміці займають змінні, що виражають кількісний складсистеми. У гомогенних однорідних системах йдеться про хімічний склад, а в гетерогенних – про хімічний та фазовий склад. У закритих системах склад може змінюватися внаслідок хімічних реакцій та перерозподілу речовин між частинами системи, у відкритих – за рахунок перенесення речовини через контрольну поверхню. Щоб охарактеризувати якісний і кількісний склад системи, недостатньо вказати її елементний склад (атоми яких елементів й у яких кількостях перебувають у системі). Необхідно знати, із яких реальних речовин (молекул, іонів, комплексів тощо) складається система. Ці речовини називають складовими. Вибір складових системи може бути не єдиним, проте необхідно, щоб:

з їхньою допомогою можна було описати будь-які можливі зміни в хімічному складі кожної з частин системи;

їх кількості задовольняли певним вимогам, наприклад, умов електронейтральності системи, матеріального балансу і т.п.

Складові та їх кількості можуть змінюватися при протіканні хімічної реакції. Однак завжди можна вибрати певний мінімальний набір речовин, достатній для опису складу системи. Такі складові системи називають незалежними складовими-

ми, або компонентами.

Серед термодинамічних змінних виділяють узагальнені сили та узагальнені координати. Узагальнені сили характеризують стан-

ня рівноваги. До них відносять тиск p, хімічний потенціал µ, електричний потенціал ϕ, поверхневий натяг σ. Узагальнені сили – інтенсивні параметри.

Узагальнені координати – це величини, що змінюються під впливом відповідних узагальнених сил. До них відносяться обсяг V, кількість речовини n, заряд e, площа Ω. Усі узагальнені координати – екстенсивні параметри.

Набір інтенсивних термодинамічних властивостей визначає стан системи. Розрізняють такі стани термодинамічних систем:

рівноважний, коли всі характеристики системи постійні і в ній немає потоків речовини або енергії. При цьому виділяють:

– стійке (стабільний) стан, у якому всяке нескінченно мале вплив викликає лише нескінченно мале зміна стану, а при усуненні цього впливу система повертається у вихідний стан;

– метастабільний стан, який відрізняється від стійкого тим, що деякі кінцеві дії викликають кінцеві зміни стану, які не зникають при усуненні цих впливів;

нерівноважне (нестійке, лабільне) ) стан, у якому всяке нескінченно мале вплив викликає кінцеве зміна стану системи;

стаціонарне , коли незалежні змінні постійні у часі, але у системі є потоки.

Якщо стан системи змінюється, то кажуть, що в системі про-

виходить термодинамічний процес. Усі термодинамічні властивості суворо визначено лише у рівноважних станах. Особливістю опису термодинамічних процесів і те, що вони розглядаються надчас, а узагальненому просторі незалежних термодинамічних змінних, тобто. характеризуються не швидкостями зміни властивостей, а величинами змін. Процес у термодинаміці – це послідовність станів системи, які від одного початкового набору термодинамічних змінних до іншого – кінцевому.

Розрізняють процеси:

мимовільнідля здійснення яких не треба витрачати енергію;

мимовільні, що відбуваються лише за витрати енергії;

оборотні , коли перехід системи з одного стану в інший і назад може відбуватися через послідовність тих самих станів, і після повернення у вихідний стан у навколишньому середовищі не залишається макроскопічних змін;

квазістатичні, або рівноважні , які відбуваються під дей-

ством нескінченно малої різниці узагальнених сил;

14 Розділ 1. Основи хімічної термодинаміки

незворотні, або нерівноважні, коли в результаті процесу неможливо повернути і систему, і її оточення до первісного стану.

У Під час процесу деякі термодинамічні змінні можуть бути зафіксовані. Зокрема, розрізняють ізотермічний ( T = const), ізохорний (V = const), ізобарний (p = const) та адіабатичний (Q = 0, δ Q = 0) процеси.

Термодинамічні функції поділяють на:

функції стануякі залежать тільки від стану системи і не залежать від шляху, яким цей стан отримано;

функції переходу, значення яких залежить від шляху, яким відбувається зміна системи.

Приклади функцій стану: енергія U, ентальпія H, енергія Гельмгольця F, енергія Гіббса G, ентропія S. Термодинамічні змінні – обсяг V , тиск p , температуру T – можна вважати функціями стану, т.к. вони однозначно характеризують стан системи. Приклади функцій переходу: теплота Q та робота W .

Функції стану характеризуються такими властивостями:

нескінченно мала зміна функції f є повним диференціалом (позначається df);

зміна функції при переході зі стану 1 в стан 2 оп-

розподіляється лише цими станами: ∫ df = f 2 − f 1 ;

в результаті будь-якого циклічного процесу функція стану не змінюється:∫v df = 0.

Існує кілька способів аксіоматичної побудови термодинаміки. У цьому виданні ми виходимо з того, що висновки та співвідношення термодинаміки можна сформулювати на основі двох постулатів (вихідних положень) та трьох законів (початків).

Перше вихідне положення, або основний постулат термодинаміки:

Будь-яка ізольована система з часом приходить у рівноважний стан і мимоволі не може з нього вийти.

Це положення обмежує розмір систем, які визначає термодинаміка. Воно не виконується для систем астрономічного масштабу та мікроскопічних систем із малим числом частинок. Системи галактичного розміру мимоволі не входять у стан рівноваги завдяки дальнодействующим гравітаційним силам. Мікроскопічні системи можуть спонтанно виходити зі стану рівноваги; це явище називають флуктуаціями. У статисти-

чеської фізики показано, що відносна величина флуктуацій термодинамічних величин має порядок 1/ N , де N - число частинок у системі. Якщо вважати, що відносні значення менше 10-9 неможливо виявити експериментально, то нижня межа для числа частинок термодинамічної системі становить 1018 .

Мимовільний перехід системи з нерівноважного стану в рівноважний називають релаксацією. Основний постулат термодинаміки нічого не говорить про час релаксації, він стверджує, що рівноважний стан системи обов'язково буде досягнуто, але тривалість такого процесу ніяк не визначена. У класичній рівноважній тер-

Модинаміки взагалі немає поняття часу.

А, щоб використовувати термодинаміку для аналізу реальних процесів, необхідно виробити деякі практичні критерії, якими можна було б будувати висновки про завершеності процесу, тобто. досягненні рівноважного стану. Стан системи вважатимуться рівноважним, якщо поточне значення змінної відрізняється від рівноважного на величину, меншу, ніж помилка, з якою ця змінна вимірюється. Релаксаційний процес вважатимуться закінченим, якщо спостерігається властивість системи залишається незмінним протягом часу, порівнянного з часом релаксації з цієї змінної. Оскільки у системі одночасно можуть протікати кілька процесів, під час розгляду умов досягнення рівноваги треба зіставляти часи релаксації з різних змінним. Дуже часто нерівноважна в цілому система виявляється рівноважною по відношенню до процесів з малими часами релаксації, і їхній термодинамічний опис виявляється цілком коректним.

Друге вихідне положення, або нульовий закон термодинаміки описує властивості систем, що перебувають у стані теплової рівноваги:

Якщо система А знаходиться в тепловій рівновазі з системою, а та, у свою чергу, знаходиться в рівновазі з системою С, то системи А і С також знаходяться в тепловій рівновазі.

Другий постулат говорить про існування особливої інтенсивної змінної, що характеризує стан теплової рівноваги та званої температури. Системи, що у тепловому рівновазі, мають однакову температуру. Отже, нульовий закон – це постулат існування температури. Транзитивністю має як теплове, а й будь-яке інше рівновагу (механічне, дифузійне тощо.), але у термодинаміці постулюється лише термічне рівновагу, а вирівнювання всіх інших інтенсивних змінних на контрольної поверхні є наслідком цього постулату і другого закону термодинаміки.

Рівняння стану

З постулатів термодинаміки випливає, що з рівновазі внутрішні змінні термодинамічної системи є функціями зовнішніх змінних і температури. Наприклад, якщо система містить K компонентів, займає об'єм V і має температуру T , то при рівновазі будь-які термодинамічні характеристики цієї системи, такі як кількості та концентрації сполук, що утворилися, число фаз, тиск, теплоємність, коефіцієнт термічного розширення та інші є функціями не більше, ніж (K+2) незалежних змінних. Якщо система закрита, тобто. неспроможна обмінюватися речовиною з оточенням, то описи її властивостей досить двох незалежних змінних. Звідси випливає висновок про існування рівняння станутермодинамічної системи, що зв'язує внутрішні змінні із зовнішніми змінними та температурою або внутрішньою енергією. У загальному випадку рівняння стану має вигляд:

f (a, b, T) = 0 або a = a (b, T),

де a – сукупність внутрішніх параметрів, b – сукупність зовнішніх параметрів, T – температура.

Якщо внутрішнім параметром є тиск, а зовнішнім – об'єм, то рівняння стану

p = p(V, n, T)

називають термічним. Якщо внутрішнім параметром є енергія, а зовнішнім – обсяг, то рівняння стану

U = U (V, n, T)

називають калоричним.

Кількість незалежних рівнянь стану дорівнює варіантності системи, тобто. числу незалежних змінних, достатніх для опису термодинамічного стану рівноважної системи (воно на одиницю більше за число зовнішніх змінних).

У разі закритої системи відсутність зовнішніх полів і поверхневих ефектів число зовнішніх змінних дорівнює 1 (V ), відповідно, кількість рівнянь стану дорівнює 2. Якщо відкрита система містить K компонентів і може змінювати об'єм, то число зовнішніх змінних становить K + 1, а число рівнянь стану дорівнює

K+2.

Якщо відомі термічне і калоричне рівняння стану, апарат термодинаміки дозволяє визначити всі термодинамічні властивості системи, тобто. отримати її повне термодинамічний опис

Назва: Основи фізичної хімії - Теорія та завдання. 2005.

Пропонована до вашої уваги книга є підручником з фізичної хімії, призначений, головним чином, для студентів та викладачів університетів. Вона узагальнює багаторічний досвід викладання фізичної хімії студентам природничих факультетів Московського державного університету ім. М. В. Ломоносова. Безумовний вплив на відбір матеріалу та характер його викладу справило спілкування авторів зі студентами та викладачами факультетів МДУ. Від класичних підручників з фізичної хімії наша книга відрізняється тим, що, по-перше, теоретичний матеріал представлений у стислому і концентрованому вигляді, і. по-друге, він підкріплений великою кількістю прикладів, завдань та вправ. Для тих. хто хоче ретельніше вивчити окремі теоретичні питання, ми склали докладний список літератури до кожного розділу.

ЗМІСТ
ПЕРЕДМОВА 5
ГЛАВА 1. ОСНОВИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 1. Основні поняття термодинаміки. Рівняння стану 7
§ 2. Перший закон термодинаміки 24
§ 3. Термохімія 36
§ 4. Другий закон термодинаміки. Ентропія 49
§ 5. Термодинамічні потенціали 65
РОЗДІЛ 2. ДОДАТКИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 6. Термодинаміка розчинів неелектролітів 83
§ 7. Гетерогенні рівноваги. Правило фаз Гіббса. Фазові рівноваги в однокомпонентних системах 105
§ 8. Фазові рівноваги у двокомпонентних системах 123
§ 9. Хімічна рівновага 140
§ 10. Адсорбція 158
РОЗДІЛ 3. ЕЛЕКТРОХІМІЯ
§ 11. Термодинаміка розчинів електролітів 171
§ 12. Електропровідність розчинів електролітів 179
§ 13. Електрохімічні ланцюги 191
РОЗДІЛ 4. СТАТИСТИЧНА ТЕРМОДИНАМІКА
§ 14. Основні поняття статистичної термодинаміки. Ансамблі 206
§ 15. Сума за станами та статистичний інтеграл 219
§ 16. Статистичний розрахунок термодинамічних властивостей ідеальних та реальних систем 240
РОЗДІЛ 5. ХІМІЧНА КІНЕТИКА
§ 17. Основні поняття хімічної кінетики 258
§ 18. Кінетика реакцій цілого порядку 268
§ 19. Методи визначення порядку реакції 277
§ 20. Вплив температури на швидкість хімічних реакцій 286
§ 21. Кінетика складних реакцій 297
§ 22. Наближені методи хімічної кінетики 310
§ 23. Каталіз 323
§ 24. Фотохімічні реакції 346
§ 25. Теорії хімічної кінетики 356
§ 26. Хімічна динаміка 377
РОЗДІЛ 6. ЕЛЕМЕНТИ НЕРАВНОВЕСНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 27. Лінійна нерівноважна термодинаміка 393
§ 28. Сильно нерівноважні системи 403
ДОДАТКИ
Додаток I. Одиниці виміру фізичних величин 412
Додаток ІІ. Фундаментальні фізичні постійні 412
Додаток ІІІ. Таблиці фізико-хімічних даних 413
Додаток IV. Математичний мінімум 424
Додаток V. Список основних фізико-хімічних формул 433
Глава 1. Основи хімічної термодинаміки 433
Глава 2. Додатки хімічної термодинаміки 436
Розділ 3. Електрохімія 439
Глава 4. Статистична термодинаміка 441
Розділ 5. Хімічна кінетика 442
Глава 6. Елементи нерівноважної термодинаміки 445
ВІДПОВІДІ 446
ЛІТЕРАТУРА 468
ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЗНИК 471

Безкоштовно скачати електронну книгу у зручному форматі, дивитися та читати:
Скачати книгу Основи фізичної хімії - Теорія та завдання - Єрьомін В.В., Каргов С.І. - fileskachat.com, швидке та безкоштовне скачування.

Завантажити djvu
Нижче можна купити цю книгу за найкращою ціною зі знижкою з доставкою по всій Росії.

У навчальному посібнику, написаному викладачами хімічного факультету МДУ ім. М. В. Ломоносова, викладено сучасні теоретичні основи хімічної термодинаміки та хімічної кінетики, розглянуто їх практичні додатки. Порівняно з першим (Іспит, 2005) нове видання суттєво перероблено та доповнено. Книга складається з двох частин: у першій – теорія, у другій – завдання, питання, вправи, а також таблиці фізико-хімічних даних, основні формули, математичний мінімум. До всіх завдань надано відповіді або вказівки до рішення.

Для студентів та викладачів університетів та технічних вузів, а також профільних хімічних шкіл.

		3
Глава I. Основи хімічної термодинаміки		5
		6
§ 2. Рівняння стану		11
		22
		36
		48
Розділ II. Додатки хімічної термодинаміки		59
		59
		84
		97
§ 9. Хімічна рівновага		117
§ 10. Розрахунки рівноваг за наявності додаткових видів роботи		130
Розділ III. Електрохімія		146
		146
		155
		164
Розділ IV. Статистична термодинаміка		173
		173
		189
		198
Глава V. Хімічна кінетика		214
		214
		224
		230
		233
		241
		253
§ 23. Каталіз		257
		271
		278
§ 26. Хімічна динаміка		292
Розділ VI. Елементи нерівноважної термодинаміки		298
		298
		303
Література		309
Предметний покажчик		312

Запитання та завдання до глави 1		3
§ 1. Основні поняття термодинаміки		3
§ 2. Рівняння стану		4
§ 3. Перший закон термодинаміки. Термохімія		8
§ 4. Другий закон термодинаміки. Ентропія		19
§ 5. Термодинамічні потенціали		25
Запитання та завдання до розділу 2		34
§ 6. Термодинаміка розчинів неелектролітів		34
§ 7. Гетерогенні (фазові) рівноваги. Однокомпонентні системи		44
§ 8. Гетерогенні (фазові) рівноваги. Двокомпонентні системи		50
§ 9. Хімічна рівновага		60
§ 10. Розрахунки рівноваг за наявності додаткових видів робіт		68
Запитання та завдання до розділу 3		74
§ 11. Термодинаміка розчинів електролітів		74
§ 12. Електропровідність розчинів електролітів		77
§ 13. Електрохімічні ланцюги		82
Запитання та завдання до розділу 4		88
§ 14. Основні поняття та постулати статистичної термодинаміки		88
§ 15. Загальні співвідношення між статистичними та термодинамічними функціями		93
§ 16. Статистична термодинаміка ідеальних та реальних систем		97
Запитання та завдання до розділу 5		108
§ 17. Основні поняття хімічної кінетики		108
§ 18. Кінетика реакцій цілого порядку		112
§ 19. Методи визначення порядку реакції		118
§ 20. Вплив температури на швидкість хімічних реакцій		125
§ 21. Кінетика складних реакцій		130
§ 22. Наближені методи хімічної кінетики		139
§ 23. Каталіз		150
§ 24. Фотохімічні реакції		162
§ 25. Теорії хімічної кінетики		167
Питання та завдання до розділу 6		178
§ 27. Лінійна нерівноважна термодинаміка		178
§ 28. Сильно нерівноважні системи		181
Варіанти контрольних робіт		185
Тема "Основи хімічної термодинаміки"		185
Тема "Додатки хімічної термодинаміки"		187
Тема "Електрохімія"		188
Тема "Статистична термодинаміка"		189
Тема "Хімічна кінетика"		190
Програми		194
Додаток I. Одиниці виміру фізичних величин		194
Додаток ІІ. Фундаментальні фізичні постійні		194
Додаток ІІІ. Таблиці фізико-хімічних даних		195
Додаток IV. Математичний мінімум		210
Додаток V. Список основних фізико-хімічних формул		219
Додаток VI. Література		231
Додаток VII. Інтернет ресурси		231
Відповіді		234

Передмова

Пропонований до уваги читачів підручник з фізичної хімії призначений для студентів та викладачів університетів та вузів хімічного спрямування. Він узагальнює багаторічний досвід викладання фізичної хімії студентам природничо-наукових факультетів Московського державного університету імені М. В. Ломоносова. Це друге видання книжки. Порівняно з попереднім виданням книга значно перероблена та доповнена. У першу чергу це стосується теоретичного матеріалу: якщо в першому виданні було викладено лише той матеріал, який необхідний для вирішення завдань, то тепер теоретичні розділи набули самостійного характеру, виклад став суворішим і логічним. Ми постійно простежуємо зв'язок практичних програм фізичної хімії з фундаментальними теоретичними положеннями. Найбільшу переробку зазнали розділи, присвячені хімічній та статистичній термодинаміці. У новому варіанті підручника теорія займає такий обсяг, що ми визнали за необхідне виділити її в окрему частину.

Завдання та приклади, які тепер становлять другу частину, збереглися майже без змін, проте для зручності викладачів ми доповнили їх теоретичними питаннями та варіантами контрольних робіт різних рівнів складності, що дозволяє використовувати матеріал не лише на хімічних, а й на суміжних факультетах. Для більшості тем наведено по 20-30 завдань різного ступеня складності та кілька прикладів їх вирішення. У всіх розділах ми прагнули, по можливості, комбінувати розрахункові та смислові завдання. До всіх розрахункових завдань надано відповіді або вказівки до рішення. Різноплановість завдань і відмінність у рівнях складності дозволяють нам сподіватися, що це підручник можна використовувати у традиційних курсах фізичної хімії, а й у близьких за змістом курсах, наприклад загальної чи неорганічної хімії.

Перша, теоретична, частина книги складається з шести розділів, що охоплюють основні розділи курсу фізичної хімії, за винятком колоїдної хімії та будови молекул, які в МДУ та більшості інших університетів мають статус самостійних курсів.

Ми прагнули до того, щоб цей підручник був, по можливості, самодостатнім, і тому включили додаток (в ч. 2) таблиці фізико-хімічних даних і список математичних формул, що найчастіше використовуються. Додаток містить також список основних фізико-хімічних формул, який стане у нагоді студентам для підготовки до контрольних робіт, колоквіумів або іспиту.

Для зручності у ч. 1 підручника розміщено предметний покажчик

Автори будуть вдячні за будь-які зауваження, побажання та пропозиції, які можна надсилати на адресу 119991, Москва, В-234, Ленінські гори, д. 1, стор. 3, хімічний факультет МДУ або електронною поштою:
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]

В.В. Єрьомін
І.А. Успенська
С.І. Каргов
Н.Є. Кузьменко
В.В. Лунін

Основи фізичної хімії. Теорія та завдання. Єрьомін В.В., Каргов С.І. та ін.

М.: 2005. – 480 с. (Серія "Класичний університетський підручник")

Формат: pdf

Розмір: 5 Мб

Завантажити: drive.google

Формат: djvu

Розмір: 7,54 Мб

Завантажити: drive.google

ЗМІСТ
ПЕРЕДМОВА 5
ГЛАВА 1. ОСНОВИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 1. Основні поняття термодинаміки. Рівняння стану 7
§ 2. Перший закон термодинаміки 24
§ 3. Термохімія 36
§ 4. Другий закон термодинаміки. Ентропія 49
§ 5. Термодинамічні потенціали 65
РОЗДІЛ 2. ДОДАТКИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 6. Термодинаміка розчинів неелектролітів 83
§ 7. Гетерогенні рівноваги. Правило фаз Гіббса. Фазові рівноваги в однокомпонентних системах 105
§ 8. Фазові рівноваги у двокомпонентних системах 123
§ 9. Хімічна рівновага 140
§ 10. Адсорбція 158
ГЛАВА 3. ЕЛЕКТРОХІМІЯ
§ 11. Термодинаміка розчинів електролітів 171
§ 12. Електропровідність розчинів електролітів 179
§ 13. Електрохімічні ланцюги 191
ГЛАВА 4. СТАТИСТИЧНА ТЕРМОДИНАМІКА
§ 14. Основні поняття статистичної термодинаміки. Ансамблі 206
§ 15. Сума за станами та статистичний інтеграл 219
§ 16. Статистичний розрахунок термодинамічних властивостей ідеальних та реальних систем 240
ГЛАВА 5. ХІМІЧНА КІНЕТИКА
§ 17. Основні поняття хімічної кінетики 258
§ 18. Кінетика реакцій цілого порядку 268
§ 19. Методи визначення порядку реакції 277
§ 20. Вплив температури на швидкість хімічних реакцій 286
§ 21. Кінетика складних реакцій 297
§ 22. Наближені методи хімічної кінетики 310
§ 23. Каталіз 323
§ 24. Фотохімічні реакції 346
§ 25. Теорії хімічної кінетики 356
§ 26. Хімічна динаміка 377
РОЗДІЛ 6. ЕЛЕМЕНТИ НЕРАВНОВЕСНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
§ 27. Лінійна нерівноважна термодинаміка 393
§ 28. Сильно нерівноважні системи 403
ДОДАТКИ
Додаток I. Одиниці виміру фізичних величин 412
Додаток II. Фундаментальні фізичні постійні 412
Додаток ІІІ. Таблиці фізико-хімічних даних 413
Додаток IV. Математичний мінімум 424
Додаток V. Список основних фізико-хімічних формул 433
Глава 1. Основи хімічної термодинаміки 433
Глава 2. Додатки хімічної термодинаміки 436
Розділ 3. Електрохімія 439
Глава 4. Статистична термодинаміка 441
Розділ 5. Хімічна кінетика 442
Глава 6. Елементи нерівноважної термодинаміки 445
ВІДПОВІДІ 446
ЛІТЕРАТУРА 468
ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЗНИК 471