Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 552013)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Основы физической химии (330,00 руб.)

0   0
Первый авторГоршков В. И.
АвторыКузнецов И. А.
ИздательствоМ.: Лаборатория знаний
Страниц410
ID633892
АннотацияВ учебнике, написанном в соответствии с учебной программой непрофильных специальностей вузов, изложены основы химической термодинамики, учение о химическом равновесии, физическая химия растворов электролитов и неэлектролитов, учение о пограничных потенциалах и электродвижущих силах, химическая кинетика и катализ. Дается краткое описание методов хроматографии, экстракции, ректификации, использования ионоселективных электродов. Рассмотрены исходные положения термодинамики неравновесных процессов.
Кем рекомендованоМинистерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению и специальности «Биология»
Кому рекомендованоДля студентов биологических специальностей университетов.
ISBN978-5-906828-87-3
УДК544(075.8)
ББК24.5я73
Горшков, В.И. Основы физической химии [Электронный ресурс] : учебник / И.А. Кузнецов, В.И. Горшков .— 7-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2021 .— 410 с. — Дериватив. изд. на основе печ. аналога (М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011); Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 410 с.); Систем. требования: Adobe Reader XI; экран 10" .— ISBN 978-5-906828-87-3 .— Режим доступа: https://rucont.ru/efd/633892

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Так, кратко рассмотрены свойства полиэлектролитов, ионный обмен, мембранное равновесие и мембранные потенциалы, ионоселективные электроды, основы хроматографии и экстракции. <...> К концу XIX в. определились три основных в то время раздела физической химии: химическая термодинамика, химическая кинетика и электрохимия. <...> На этой базе интенсивно развивалась кинетика химических реакций и возникли новые разделы физической химии (учение о строении вещества, фотохимия, радиационная химия). <...> Так, от свойств идеальных газов можно легко перейти к свойствам идеальных жидких растворов, а затем и к свойствам реальных растворов. <...> ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА Газ состоит из молекул, двигающихся хаотически. <...> Термином «идеальный газ» обозначается газ, свойства которого описываются законами идеальных газов. <...> Идеальный газ—предельное состояние реальных газов при бесконечно малом давлении. <...> РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ Экспериментальные исследования показывают, что реальные газы не подчиняются законам идеальных газов. <...> Из приведенных данных видно, что при низких давлениях реальные газы могут быть более сжимаемыми (z < 1), чем идеальный газ, а при высоких—менее (z > 1). <...> ГЛАВА 2 ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА Исторически термодинамика возникла при изучении превращений теплоты в механическую работу. <...> . Интенсивные параметры не зависят от количества вещества. <...> Интенсивными параметрами являются также удельные значения экстенсивных, например концентрации веществ или мольные объемы. <...> Если на границе системы со стороны окружающей среды поддерживаются одинаковые значения интенсивных параметров, то система с течением времени обязательно придет в состояние равновесия. <...> Схемы изотермических процессов расширения газа: а, б—неравновесные процессы; в—равновесный процесс систему со стороны окружающей среды и со стороны системы на окружающую среду. <...> Внутренняя энергия U характеризует общий запас энергии системы. <...> Величина ∆U считается <...>
Основы_физической_химии.pdf
Стр.2
Стр.3
Стр.404
Стр.405
Стр.406
Стр.407
Стр.408
Основы_физической_химии.pdf
В. И. Горшков, И. А. Кузнецов ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ Учебник 7-е издание, электронное Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению и специальности «Биология» Москва Лаборатория знаний 2021
Стр.2
ББКУДК 541.1 24.2я73 Г67 Горшков В. И. Г67 Основы физической химии : учебник / В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. — 7-е изд., электрон. —М. : Лаборатория знаний, 2021. — 410 с. — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана. —Текст : электронный. ISBN 978-5-906828-87-3 В учебнике, написанном в соответствии с учебной программой непрофильных специальностей вузов, изложены основы химической термодинамики, учение о химическом равновесии, физическая химия растворов электролитов и неэлектролитов, учение о пограничных потенциалах и электродвижущих силах, химическая кинетика и катализ. Дается краткое описание методов хроматографии, экстракции, ректификации, использования ионоселективных электродов. Рассмотрены исходные положения термодинамики неравновесных процессов. Для студентов биологических специальностей университетов. ББКУДК 541.1 24.2я73 Деривативное издание на основе печатного аналога: Основы физической химии : учебник / В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. — 4-е изд. —М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. — 407 с. : ил. — ISBN 978-5-9963-0546-9. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-906828-87-3 © Лаборатория знаний, 2015
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие к третьему изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава 1. Краткая характеристика газов . . . . . . . . . . . . . . . . . § 1. Идеальный газ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Уравнение состояния идеального газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Смесь идеальных газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Некоторые сведения из кинетической теории газов (для идеальных газов) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . § 2. Реальные газы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 9 9 9 11 11 14 Глава 2. Химическая термодинамика. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 § 1. Основные понятия и определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Равновесный и обратимый процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 21 § 2. Нулевой закон термодинамики и температура . . . . . . . . . . . . 27 § 3. Первый закон термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Первый закон термодинамики для открытых систем . . . . . . . 33 Применение первого закона термодинамики к некоторым процессам, в которых может совершаться только работа расширения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Изотермическое равновесное расширение идеального газа 33 Изотермическое равновесное расширение реального газа . 35 Изохорный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Изобарный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Теплоемкость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Адиабатический процесс. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Термохимия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Закон Гесса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Теплоты образования химических соединений. . . . . . . . . . 50 Теплоты сгорания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Реакции в растворах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Формула Кирхгофа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Зависимость теплоты испарения жидкости от температуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Стр.404
404 ОГЛАВЛЕНИЕ Значение первого закона термодинамики для изучения биологических процессов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 § 4. Второй закон термодинамики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Метод Карно—Клаузиуса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Цикл Карно . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Теорема Карно—Клаузиуса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Введение энтропии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 71 Метод Каратеодори. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 «Потерянная» работа неравновесного процесса и возрастание энтропии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Расчет изменения энтропии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Адиабатические процессы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Изотермические процессы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Нагревание вещества при постоянном давлении . . . . . . . . 83 Нагревание вещества при постоянном объеме. . . . . . . . . . 84 Изменение энтропии идеального газа. . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Смешение двух идеальных газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Расчет изменения энтропии в необратимом процессе . . . . 88 Определение абсолютного значения энтропии . . . . . . . . . . . . 90 Статистический характер второго закона. Энтропия и термодинамическая вероятность. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Фундаментальное уравнение Гиббса и вспомогательные функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Соотношения Максвелла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Зависимость энтропии газа от давления и объема . . . . . . 104 Связь ∆F и ∆G с максимальной работой процесса. ∆F и ∆G как критерии возможности самопроизвольного протекания процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Характеристические функции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Изменение энергии Гиббса при химических реакциях . . . 112 Связь максимальной полезной работы с тепловым эффектом процесса. Уравнения Гиббса—Гельмгольца . . . . . . . . . . 117 § 5. Химический потенциал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Полные потенциалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Условия равновесия при постоянных p и T . . . . . . . . . . . . . . . 126 Химический потенциал идеального газа . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Реальные газы. Летучесть . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Глава 3. Растворы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 § 1. Растворы газов в жидкостях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 § 2. Идеальные растворы. Закон Рауля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Отклонения от закона Рауля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 § 3. Парциальные мольные величины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Зависимость парциальных мольных величин от состава раствора. Уравнения Гиббса—Дюгема . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Стр.405
ОГЛАВЛЕНИЕ 405 Методы определения парциальных мольных величин . . . . . . 148 § 4. Химический потенциал компонента раствора . . . . . . . . . . . . . 150 § 5. Предельно разбавленные растворы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 § 6. Выбор стандартного состояния для компонента раствора. . . . 155 § 7. Изменение термодинамических функций при образовании растворов. Функции смешения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Атермальные растворы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Регулярные растворы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 § 8. Коллигативные свойства растворов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Понижение температуры замерзания растворов . . . . . . . . . . . 163 Повышение температуры кипения растворов . . . . . . . . . . . . . 167 Применение измерений ∆Tзам и ∆Tкип растворов . . . . . . . 168 Осмос и осмотическое давление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Осмотический коэффициент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Биологическое значение осмотического давления . . . . . . . 176 Сопоставление методов, основанных на измерении коллигативных свойств. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 § 9. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей . . . . . . . . 179 Распределение вещества между двумя жидкими фазами. . . . 181 Глава 4. Применение термодинамики к фазовым и химическим равновесиям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 § 1. Фазовые превращения. Правило фаз Гиббса. . . . . . . . . . . . . . 185 § 2. Химическое равновесие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Уравнение изотермы химической реакции. Константа равновесия Kp. Закон действия масс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Константы равновесия Kc и KN. Зависимость равновесного состава от давления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Описание равновесия в реальных системах . . . . . . . . . . . . . . 203 Равновесия в растворах и гетерогенных системах . . . . . . . . . 204 Экспериментальное определение константы равновесия. . . . . 207 Зависимость константы равновесия от температуры. . . . . . . . 207 Расчет констант равновесия по термодинамическим данным . 209 Глава 5. Электрохимия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 I. Растворы электролитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Проводники первого и второго рода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 § 1. Электропроводность растворов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Зависимость электропроводности растворов электролитов от концентрации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Связь электропроводности со скоростями движения ионов . . 224 Числа переноса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 Причины различий в подвижности ионов . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Эстафетная проводимость в растворах, содержащих ионы гидроксония и гидроксила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Стр.406
406 ОГЛАВЛЕНИЕ Влияние межионных взаимодействий на электропроводность сильных электролитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Релаксационное торможение иона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Электрофоретическое торможение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Эффект Дебая—Фалькенгагена (дисперсия электропроводности при высоких частотах) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 Электропроводность при высоких градиентах потенциала (эффект Вина) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Кондуктометрическое титрование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Другие применения измерений электропроводности. . . . . . . . 240 § 2. Применение метода активностей к растворам электролитов . 241 § 3. Теория растворов сильных электролитов . . . . . . . . . . . . . . . . 247 Влияние ионной силы на константу диссоциации слабого электролита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 § 4. Полиэлектролиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 II. Электродные процессы. Электродвижущая сила . . . . . . . . 259 § 1. Электрохимические цепи и гальванические элементы . . . . . . 260 Скачок потенциала на границе металл—раствор его соли . . . 262 Контактная разность потенциалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Диффузионный потенциал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 Обратимые электрохимические цепи. Термодинамические характеристики химических реакций . . . . . . . . . . . . . . 265 § 2. Типы полуэлементов (электродов) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 § 3. Электродные потенциалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 Электроды сравнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 § 4. Характеристика и применение некоторых гальванических элементов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Химические цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Концентрационные гальванические элементы. . . . . . . . . . . . . 280 Концентрационные элементы без переноса . . . . . . . . . . . . 282 Окислительно-восстановительные цепи. . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Колориметрическое определение редокс-потенциалов . . . . 286 § 5. Мембранное равновесие и мембранная разность потенциалов 287 Стеклянный электрод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 Ионоселективные электроды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 § 6. Применение потенциометрических методов. . . . . . . . . . . . . . . 296 Глава 6. Кинетика химических реакций . . . . . . . . . . . . . . . . 298 § 1. Скорость химических реакций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Экспериментальное изучение скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Основной постулат химической кинетики . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Молекулярность и порядок реакции. . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Кинетические уравнения односторонних реакций. . . . . . . . . . 306 Способы определения порядка реакции. . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Стр.407
ОГЛАВЛЕНИЕ 407 Сложные реакции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Параллельные реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Сопряженные реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Противоположно направленные (обратимые) реакции. . . . 318 Последовательные (консекутивные) реакции . . . . . . . . . . . 320 Скорость реакции в открытых системах . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 § 2. Зависимость скорости реакции от температуры для реакций с термической активацией . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Энергия активации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 § 3. Теория активных соударений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 § 4. Теория активированного комплекса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 § 5. Роль свободных радикалов в химической кинетике . . . . . . . . 338 § 6. Цепные реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 § 7. Особенности реакций с нетермической активацией . . . . . . . . 347 Фотохимические реакции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Кинетика фотохимических реакций . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 § 8. Скорость гетерогенных реакций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355 § 9. Основные понятия катализа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Ферментативный катализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 Глава 7. Исходные положения термодинамики неравновесных процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Приложение. Некоторые сведения из математики. . . . . . 378 Основные обозначения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 Справочные таблицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 Предметный указатель. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
Стр.408

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически