Предмет, задачи и значение физической химии презентация

Лекция № 1 Тема: Предмет, задачи и значение физической химии

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Наука о закономерностях химических процессов и химических явлений. Объясняет эти явления на основе фундаментальных положений физики и стремится к количественному описанию химических процессов.

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Задачи: - изучение строения и свойств вещества и составляющих его частиц изучение процессов взаимодействия веществ установление связи между строением вещества и его реакционной способностью

Основные разделы Строение вещества Химическая термодинамика Химическая кинетика и равновесие Учение о растворах Электрохимия Коллоидная химия

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Все разделы физической химии объединяет единая основа – общие законы природы, которые применимы к любым процессам и любым системам, независимо от их строения.

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Основоположник - М. В. Ломоносов (1711-1765)

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Внесли огромный вклад в развитие науки – Карно, Джоуль, Гесс, Клаузиус, Гиббс, Вант-Гофф, Нернст (термодинамика); Менделеев, Аррениус, Оствальд, Каблуков, Меншуткин, Курнаков, Коновалов (учение о газах и растворах); Шилов, Семенов, Ипатьев, Баландин, Теренин, Эйринг (химическая кинетика, равновесие и катализ); и многие другие.

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Многие специальные дисциплины (агрохимия, физиология растений и животных, биохимия, микробиология) на современном уровне не могут развиваться без знания фундаментальных положений физической химии.

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Особое значение физической химии состоит в формировании у студентов диалектико-материалистического мировоззрения, которое обеспечивает наиболее правильное понимание новых научных фактов и помогает естествоиспытателю выработать правильный взгляд в новой, еще мало исследованной области знания.

Строение вещества Молекулярно-кинетическая теория объясняет свойства тел взаимодействием и движением молекул и атомов В зависимости от внешних условий (температуры и давления) почти каждое вещество может находиться в одном из четырех агрегатных состояний.

Агрегатные состояния Газообразное состояние идеальный газ - в котором можно пренебречь силами молекулярного взаимодействия и объемом его молекул. Законы идеальных газов Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клапейрона) PV = nRT Объединенный газовый закон PV/T - const реальный газ - в котором учитывается взаимодействие между молекулами

Агрегатные состояния Плазменное состояние частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы плазма твёрдых тел (электроны в металлах) газовая плазма низкотемпературная - до 100 тыс. градусов высокотемпературная - до 100 млн. градусов

Агрегатные состояния Жидкое состояние вещества Поверхностное натяжение - сила, которая стремится уменьшить площадь поверхности раздела Вязкость жидкостей - способность оказывать сопротивление перемещению одного слоя жидкости относительно другого

Агрегатные состояния Твердое состояние вещества Типы кристаллических решеток триклинная моноклинная ромбическая гексагональная тетрагональная тригональная кубическая

Лекция № 2 Тема: Основы химической термодинамики

Химическая термодинамика Нулевым (или общим) началом термодинамики называют принцип, согласно которому замкнутая система независимо от начального состояния в конце концов приходит к состоянию термодинамического равновесия и самостоятельно выйти из него не может. Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии в применении к термодинамическим системам. Второе начало термодинамики накладывает ограничения на направление термодинамических процессов, запрещая самопроизвольную передачу тепла от менее нагретых тел к более нагретым. Также формулируется как закон возрастания энтропии. Третье начало термодинамики говорит о том, как энтропия ведет себя вблизи абсолютного нуля температур.

Химическая термодинамика Закон Гесса Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания. ΔH1 = ΔH2 + ΔH3 = ΔH4 + ΔH5 + ΔH6

Химическая термодинамика Следствия из закона Гесса Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа). Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν): Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):

Химическая термодинамика В химических процессах одновременно действуют два противоположных фактора — энтропийный (TΔS) и энтальпийный (ΔH). Суммарный эффект этих противоположных факторов в процессах, протекающих при постоянном давлении и температуре, определяет изменение энергии Гиббса (G): Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности осуществления процесса. При ΔG < 0 процесс может протекать, при ΔG > 0 процесс протекать не может. Если ΔG = 0, то система находится в состоянии химического равновесия.