Физическая химия (1500,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 620.10(075.8) ББК 30.121я73 Г91 Р е ц е н з е н т ы: ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»; Ткачева И.М., канд. физ.-мат. наук, Заслуженный работник высшей школы, заведующий кафедрой деталей машин и прикладной механики Кушнаренко В.М., д-р техн. наук, проф., ФГБОУ ВПО филиала «Самарского государственного университета путей сообщения» в г. Орске доцент кафедры общих и профессиональных дисциплин Г91 Грызунов В.И. Физическая химия : учеб. пособие / В.И. Грызунов, И.Р. Кузеев, Е.В. Пояркова, В.И. Полухина, Е.Б. Шабловская, Е.Ю. Приймак, Н.В. Фирсова. – 4-е изд., стер. – Москва : ФЛИНТА, 2025. – 251 с. – ISBN 978-5-9765-1963-3. – Текст : электронный. В пособии представлены материалы для подготовки к экзамену по спецразделам физической химии. Издание предназначено для студентов и аспирантов высшихучебных заведений по направлению подготовки специалистов 150500 – Материаловедение, технологии материалов и покрытий, а также для инженеров, проводящих экспериментальные исследования в области изучения физических свойств различных материалов. УДК 620.10(075.8) ББК 30.121я73 ISBN 978-5-9765-1963-3 © Коллектив авторов, 2018 © Издательство «ФЛИНТА», 2018

Стр.2

Содержание Введение ........................................................................................... 6 1. ПРЕДМЕТ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ ......................................... 7 1.1. Разделы науки, основные понятия ...................................... 7 1.2. Основные этапы развития физической химии ................... 9 1.3. Атомно-молекулярное учение ............................................. 12 1.4. Основные понятия термодинамики. Термодинамические системы и термодинамические параметры. Работа, теплота, внутренняя энергия. Функция состояния. Первый закон термодинамики ................................................................................. 14 1.5. Свойства веществ в зависимости от их агрегатных состояний. Идеальный и реальный газы. Основные газовые законы ..................................................................................................... 18 1.6. Расчет работы газовых процессов. Тепловые эффекты процессов. Энтальпия. Теплоемкость ............................................ 19 1.7. Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса. Стандартные теплоты образования соединений 1.8. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. 24 Термохимические расчеты в металлургии ........................................ 29 2. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ ................................... 32 2.1. Обратимые и необратимые процессы. Самопроизвольные процессы. Второй закон термодинамики. Энтропия ....................... 32 2.2. Расчеты изменения энтропии для различных процессов. Зависимость энтропии от параметров состояния. Абсолютная энтропия. Третий закон термодинамики. Изменение энтропии при химических реакциях ............................................................... 39 2.3. Статическое обоснование второго закона термодинамики 42 2.4. Термодинамика изотермических систем. Термодинамические функции: энергия Гельмгольца и энергия Гиббса, их связь с работой. Объединенные уравнения I и II-го законов термодинамики. Условия самопроизвольных процессов 45 2.5. Зависимость функций F и G от параметров состояния. Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Значение энергии Гиббса для идеального и реального газа. Энергия Гиббса для химической реакции ...................................................................... 48 3

Стр.3

3. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ ................................................ 51 3.1. Проблема химического равновесия. Химическое равновесие в гомо- и гетерогенных реакциях с участием газов. Закон действующих масс и константа равновесия. Изотерма химических реакций Вант-Гоффа ............ 51 3.2. Расчет состава равновесия газовой смеси. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение изобары Вант-Гоффа. Зависимость выхода и протекания реакции от условий (давления, температуры, добавления веществ) ......... 59 3.3. Расчет химических равновесий по таблицам стандартных термодинамических величин .............................................................. 63 3.4. Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье ...................................................................... 69 4. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАСТВОРОВ 72 4.1. Типы растворов. Способы выражения концентрации растворов .......................................................................................... 72 4.2. Парциальные мольные величины. Уравнения Гиббса – Дюгема .......................................................... 75 4.3. Смеси идеальных газов. Термодинамические свойства газовых смесей ................................................................................. 79 4.4. Химический потенциал компонента в растворе. Давление пара компонента над раствором. Законы Генри и Рауля. Модели идеальных и б/разбавленных растворов. Химический потенциал в идеальных и б/разбавленных растворах ......................................... 80 4.5. Изменение температур замерзания и кипения растворов. Закон распределения ....................................................................... 91 4.6. Осмотические явления ......................................................... 98 4.7. Реальные растворы, отклонения от идеальности. Понятие о термодинамической активности ...................................... 100 5. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ ........................................................ 106 5.1. Фазовые равновесия. Основные определения. Условия равновесия в многокомпонентной, многофазной системе. Правило фаз Гиббса ......................................................................... 106 5.2. Фазовые равновесия в однокомпонентной системе. Уравнение Клаузиуса – Клайперона. Зависимость давления насыщенного пара от температуры и температуры плавления от давления. Фазовая диаграмма однокомпонентной системы. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Основы термического анализа. Кривые охлаждения .................. 109 4

Стр.4

систем. Эвтектическое и перитектическое превращения ............ 121 5.4. Правило рычага. Определение состава и количества 5.3. Анализ простых фазовых диаграмм двухкомпонентных равновесных фаз. Фазовые диаграммы с химическими соединениями. Стехиометрические и нестехиометрические, устойчивые и неустойчивые соединения на фазовых диаграммах двухкомпонентных металлических систем .............. 125 5.5. Анализ сложных фазовых диаграмм двухкомпонентных систем. Кристаллизация сплавов в реальных условиях переохлаждения, ликвации. Связь структуры сплавов с фазовыми диаграммами ................................................................ 128 6. ЭЛЕКТРОХИМИЯ ....................................................................... 139 6.1. Теория электролитической диссоциации. Электропроводность электролитов, зависимость от концентрации. Числа переноса и подвижность ионов ................ 139 6.2. Электродные процессы ........................................................ 153 6.3. Термодинамика гальванического элемента. Зависимость э.д.с. гальванических элементов от температуры и концентрации. Связь э.д.с. с термодинамическими функциями 158 6.4. Типы электродов ................................................................... 162 6.5. Электрохимические методы анализа .................................. 173 7. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ................................................ 176 7.1. Поверхностное сгущение. Адсорбция. Физическая и химическая адсорбция ............................................ 176 7.2. Кинетика адсорбции. Теория Лангмюра ............................ 182 7.3. Полимолекулярная адсорбция ............................................. 190 7.4. Термодинамика поверхности ............................................... 194 7.5. Поверхностная диффузия ..................................................... 202 7.6. Гетерогенный катализ .......................................................... 209 7.7. Коррозия металлов ................................................................ 222 Заключение ....................................................................................... 246 Библиографический список ............................................................ 247 5

Стр.5