ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ВВЕДЕНИЕ
Физическая химия – это наука, устанавливающая связь между физическими и химическими явлениями, между физи-
ческими и химическими свойствами веществ.
В 1752 – 1753 годах М.В. Ломоносов впервые читал для студентов курс «Введение в истинную физическую химию».
Он так определил предмет и задачи этой науки: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и
опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях». Это определение М.В. Ломоносова
справедливо и сегодня.
Физическая химия рассматривает общие закономерности химических превращений, позволяющие предсказывать
направление и конечный результат химической реакции, влияние температуры и давления на скорость процесса и на
смещение равновесия.
В развитие физической химии неоценимый вклад внесли: М. Фарадей, Г.И. Гесс, Г. Гельмгольц, Дж. Гиббс, А.Ле
Шателье, Я. Вант-Гофф, С. Аррениус, Д.И. Менделеев, Н.Н. Семёнов и многие другие отечественные и иностранные учё-
ные [9 – 11].
В учебном пособии изложены теоретические основы химической и электрохимической термодинамики и кинетики.
Рассмотрены вопросы термохимии, самопроизвольности протекания процессов в различных условиях существова-
ния термодинамических систем, химического равновесия (степень превращения веществ, влияние давления или концен-
трации, а также температуры на смещение равновесия), термодинамики растворов электролитов (степень и константа
диссоциации, активность и электропроводность растворов слабых и сильных электролитов) и термодинамики гальвани-
ческого элемента.
Впервые в учебное пособие включены материалы о колебательных процессах в двойном электрическом слое при на-
ложении переменного электрического тока в отсутствие стадии разряда – ионизации и методы раздельного определения
реактивных составляющих импеданса и расчёта средних резонансных частот колебаний гидратированных ионов.
Показано влияние концентрации и температуры растворов электролитов на реактивные составляющие электродного
импеданса и средние резонансные частоты колебаний гидратированных ионов.
На основе аналитических расчётов описано влияние площади поверхности электродов на точность определения ре-
активных составляющих импеданса и обоснован выбор конструкции кондуктометрической ячейки.
Объяснены установленные зависимости реактивных составляющих импеданса от температуры и концентрации рас-
творов тем, что характер найденных зависимостей определяется величинами средних ионных коэффициентов активности
растворов электролитов, обобщённых потенциалов ионов, предельной эквивалентной электропроводности ионов и кине-
матической вязкости растворов.
В разделе «Кинетика химических реакций» раскрыты основные понятия формальной кинетики и теории активиро-
ванного комплекса: скорость, константа скорости, кинетический и формальный порядок, период полупревращения, тем-
пературный коэффициент Вант-Гоффа, путь реакции, активированный комплекс, потенциальный барьер реакции, эмпи-
рическая энергия активации, истинная энергии активации, энтропия, тепловой эффект активации и трансмиссионный
коэффициент элементарного акта химической реакции, абсолютная скорость химической реакции. Даны аналитические и
графические методы установления кинетического порядка реакции, периода полупревращения и эмпирической энергии
активации.
Раздел «Электрохимическая кинетика» посвящён теории замедленного разряда и диффузионной кинетике. Введены
понятия о поляризации и перенапряжении электродной реакции, о поляризационных кривых, предельном токе и потен-
циале полуволны. Кратко изложена теория вращающегося дискового электрода и вращающегося дискового электрода с
кольцом.
Содержащийся в учебном пособии материал имеет не только научный интерес, но и большое практическое значе-
ние, поскольку позволяет решать проблемы интенсификации химико-технологических процессов и сознательного управ-
ления ими.
Успешное освоение данной дисциплины невозможно без предварительного изучения студентами математики (диф-
ференциальное и интегральное исчисление, дифференциальные уравнения, методы математической физики), физики,
химии (общая, неорганическая и органическая) и материаловедения.
Курс «Физическая химия» является теоретической основой дисциплин: «Коллоидная химия», «Аналитическая хи-
мия», «Химическая технология», «ПАХТ» и «Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии».
В пособие включены некоторые результаты научно-исследова-тельской работы, выполненной на кафедре химии по
аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы на 2006 – 2008» (тема
РНП 2.1.1.1635 «Научные основы экологически чистых электрохимических процессов синтеза органических соединений
на переменном и постоянном токе»).
