Физическая химия. Зарубин Д.П.

М.: 2017 - 474 с.

Книга представляет собой пособие по физической химии, охватывающее основные ее разделы (термодинамика, электрохимия, явления переноса, химическая кинетика), с большим числом иллюстраций (122 рисунка) и примерами применения теории к решению типичных задач. Отличается наиболее полным следованием рекомендациям ИЮПАК по физической химии, включая обращение с единицами измерения и выбор стандартных состояний в термодинамике. Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения. Пособие предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей университетов. Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 04.03.01 «Химия»; 18.03.01 «Химическая технология»; 18.03.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтетехнологии и биотехнологии»; 19.03.01 «Биотехнология» (квалификация (степень) «бакалавр»).

Формат: pdf

Размер: 20 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ 8
1.1. Система, состояние, процесс 8
1.2. Температура и уравнение состояния 11
1.3. Первый закон термодинамики 19
1.4. Работа изменения объема 22
1.5. Другие виды работы 28
1.6. Теплоемкость и энтальпия 30
1.7. Второй закон термодинамики 33
1.8. Изменение энтропии в простейших процессах 39
Глава 2
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ 41
2.1. Дифференциалы в термодинамике 41
2.2. Фундаментальные уравнения для закрытых систем 44
2.3. Свойства термодинамических потенциалов 49
2.4. Фундаментальные уравнения для открытых систем 53
2.5. Уравнение Гиббса—Дюгема и парциальные молярные величины 57
Глава 3
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ 60
3.1. Условие равновесия фаз и между фазами 60
3.2. Фазовые переходы (первого рода) 63
3.3. Правило фаз Гиббса 65
3.4. Уравнения Клапейрона и Клаузиуса—Клапейрона 67
3.5. Фазовые диаграммы в координатах (Г, р) 70
3.6. Диаграммы (Ут, р) и уравнения состояния 79
Глава 4
ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ 88
4.1. Стехиометрия реакции 88
4.2. Условие химического равновесия 90
4.3. Химический потенциал чистого вещества 94
4.4. Химический потенциал компонента газовой фазы 98
4.5. Константа равновесия гомогенной реакции 102
4.6. Расчеты равновесий реакций в газовой фазе 106
4.7. Зависимость константы от температуры 109
4.8. Сродство и энергия Гиббса реакции 112
4.9. Принцип Ле Шателье—Брауна 116
4.10. Равновесие гетерогенной реакции 118
Глава 5
ТЕРМОХИМИЯ 121
5.1. Теплота химической реакции 121
5.2. Вычисление АНе из AU 130
5.3. Зависимость С m и АНе от Т 132
5.4 Энтропия вещества и третий закон термодинамики 136
5.5. Стандартная энтропия реакции 141
5.6. Стандартная энергия Гиббса реакции 143
Глава 6
СВОЙСТВА СМЕСЕЙ И РАСТВОРОВ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ 146
6.1 Выражение состава смешанной фазы 146
6.2. Объем смешанной фазы 150
6.3. Энтальпия смешения и энтальпия растворения 155
6.4. Функции смешения и химические потенциалы 160
6.5. Равновесие жидкость/пар. Закон Рауля 165
6.6. Равновесие жидкость/газ. Закон Генри 170
6.7. Термодинамические свойства растворенного вещества и растворителя 174
Глава 7
ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ 179
7.1. Коллигативные свойства растворов 179
Понижение давления пара над раствором 180
Понижение температуры замерзания раствора 181
Повышение температуры кипения раствора 183
Осмотическое давление 184
7.2. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем: введение 188
7.3. Фазовые диаграммы жидкость—пар 188
7.4. Дистилляция (перегонка) 196
7.5. Равновесие жидкость—жидкость 201
7.6. Фазовые диаграммы твердая фаза—жидкость 203
7.7. Растворимость твердых веществ в жидких растворителях 210
Глава 8
РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 214
8.1. Электролиты и химический потенциал электролита 214
8.2. Коэффициенты активности электролитов 220
8.3. Константа равновесия диссоциации 226
8.4. Кислотно-основные равновесия 229
8.5. Произведение растворимости 233
8.6. Коллигативные свойства растворов электролитов 234
8.7. Функции образования ионов 236
Глава 9
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ 239
9.1. Общие сведения 239
9.2. Обратимые электроды и схема элемента 244
9.3. Термодинамика гальванического элемента 250
9.4. Определение £е, Ке и у± из измерений ЭДС 256
9.5. Стандартный электродный потенциал 257
9.6. Ячейки с жидкостным соединением 260
9.7 Химические источники тока 262
Глава 10
ТРАНСПОРТНЫЕ ПРОЦЕССЫ 267
10.1. Введение 267
10.2. Теплопроводность 268
10.3. Электрическая проводимость 271
10.4. Вязкое течение 274
Течение в цилиндрической трубке 279
Движение шарика в вязкой среде 282
10.5. Диффузия 284
10.6. Коэффициент взаимной диффузии 291
10.7. Броуновское движение и самодиффузия 296
Глава 11
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 300
11.1. Измерение удельной проводимости раствора 300
11.2. Молярная проводимость электролита 303
11.3. Индивидуальные вклады ионов в Л 306
11.4. Числа переноса ионов 311
11.5. Предельные проводимости и подвижности ионов 316
11.6. Зависимость Л от ионной силы 322
11.7. Применение кондуктометрии 327
Глава 12
ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА: ФЕНОМЕНОЛОГИЯ 330
12.1. Скорость химической реакции 330
12.2. Кинетическое уравнение реакции 334
12.3. Интегрирование кинетических уравнений 338
12.4. Определение порядка и константы скорости 345
12.5. Влияние температуры 350
Глава 13
МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ: ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ 355
13.1. Реакции элементарные и сложные 355
13.2. Параллельные стадии 362
13.3. Последовательные стадии 365
13.4. Метод квазистационарных концентраций 368
13.5. Лимитирующая стадия и метод квазиравновесного приближения 373
13.6. Двусторонние реакции и константа равновесия 378
13.7. Энергия активации и механизм реакции 381
Глава 14
СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ 386
14.1. Гомогенный катализ 386
14.2. Ферментативный катализ 390
14.3. Цепные реакции (неразветвленные) 396
14.4. Взрыв и разветвленные цепные реакции 399
14.5. Обратная связь и колебательные реакции 405
14.6. Фотохимические реакции 412
14.7. Мономолекулярное превращение. Схема Линдемана 419
Глава 15
КИНЕТИКА РЕАКЦИЙ В ЖИДКОЙ ФАЗЕ 425
15.1. Общая характеристика 425
15.2. Эффект клетки 426
15.3. Диффузионно- и химически контролируемые реакции 428
15.4. Кинетика диффузионно-контролируемых реакций незаряженных частиц 431
15.5. Уравнение Брёнстеда—Бьеррума 434
Глава 16
ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ 439
16.1. Скорость гетерогенной реакции 439
16.2. Адсорбция газа твердой поверхностью 441
16.3. Изотермы адсорбции 444
16.4. Кинетика и механизм гетерогенного катализа 449
Мономолекулярные поверхностные реакции 451
Бимолекулярные поверхностные реакции 453
Более сложная реакция — синтез аммиака 458
16.5. Активность и селективность катализатора 459
ЛИТЕРАТУРА 466
Общие руководства 466
Термодинамика 466
Растворы электролитов (равновесия и транспорт) 467
Явления переноса 467
Химическая кинетика 467
Химия поверхностей и гетерогенный катализ 468
ПРИЛОЖЕНИЯ 469
Сведения из математики 469-1
Суммы и произведения 469-1
Логарифмы 469-1
Экспоненциальные (показательные) функции 469-1
Степени 469-2
Дифференциальное исчисление 469-2
Ряды(х< 1) 469-2
Интегралы 469-2
Разложение на сумму частных дробей 469-3
Решение квадратного уравнения 469-3
Из геометрии 469-3
Единицы физических величин 469-4