ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Варфоломеев Михаил
Алексеевич
• Химическая термодинамика
(энергетические эффекты в химических процессах;
возможность, направление и глубина протекания
химического процесса)
Физическая
химия
–
это
раздел
• Учение о растворах
химии,
которыйрастворов,
изучает
химические
(процессы образования
их внутренняя
структура и важнейшие свойства)
явления
на
основе
законов
физики
• Кинетика и катализ
(скорость и механизм протекания химических процессов в
различных средах при различных условиях)
• Электрохимия
(свойства растворов электролитов; явления
электропроводности, электролиза, коррозии; работа
гальванических элементов)
• Коллоидная химия
(поверхностные явления; свойства мелкодисперсных
гетерогенных систем)
ТЕРМОДИНАМИКА. Основные понятия
Термодинамика - наука о взаимопревращениях
Гомогенная
система
– система,
различных форм
энергии
и законахвнутри
этих которой
превращений
нет
поверхностей, разделяющих отличающиеся по
Термодинамическая
система
– тело или группа
свойствам
части системы
(фазы).
тел, находящихся во взаимодействии, мысленно
Гетерогенная
система – система,
внутри
или реально обособленные
от окружающей
которой
среды.присутствуют поверхности, разделяющие
отличающиеся по свойствам части системы.
Поверхность
Фаза
– совокупность гомогенных частей
раздела
гетерогенной
системы, одинаковых по физическим и
окружающая
система
химическим свойствам, отделённая от других
частей
среда
системы видимыми поверхностями раздела.
Виды термодинамических систем:
1. Изолированная система – система, которая не
обменивается с окружающей средой ни веществом, ни
энергией.
2. Закрытая система – система, которая обменивается
с окружающей средой энергией, но не обменивается
веществом.
3. Открытая система – система, которая обменивается
с окружающей средой и веществом, и энергией.
Е
В-во
Система
окружающая
среда
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ
Совокупность всех физических и химических свойств
Обратимый
процесс
– процесс, допускающий
системы характеризует
её термодинамическое
состояние. возвращения системы в исходное
возможность
Все величины,
характеризующие
состояние
без
того, чтобы вкакое-либо
окружающей среде
макроскопическое свойство рассматриваемой системы
остались
какие-либо изменения.
параметры состояния.
A
Bэкстенсивный
Интенсивные
интенсивный
(температура,
Равновесный
процесс – процесс, при котором
давление и т.д.)
система
проходит через непрерывный ряд
Экстенсивные
(масса, объем исостояний.
т.д.)
равновесных
5
4
3
2
Т1
Т2
Т3
1
Т3
0
0
1
2
3
4
5
размер (кол-во)
Закон состояния идеального газа
V – объем, занимаемый образцом
P – давление образца
Т – температура по Кельвину
00C
0K
273.15 K
1000C
373.15 K
T = t0C + 273.15
n – количество вещества
идеальный газ
n = m/M (m – масса, М – молекулярный вес)
pV  nRT
R = 8.3145 kПа л К-1 моль-1 – газовая постоянная
Внутренняя энергия системы (U) – сумма кинетической и
потенциальной энергии всех частиц, составляющих систему.
Теплота (Q) – это форма передачи и количество
передаваемой энергии путем неупорядоченного движения
молекул.
система
Работа (A) – это форма передачи и количество передаваемой
энергии путем упорядоченного движения частиц.
система
Первый начало термодинамики
U  Q  A
dU   Q   A
U
- функция состояния (не зависит от пути)
U  U 2  U1
поглощение
 Q  0 - теплоты
выделение
 Q  0 - теплоты
A0
 A0
- работа системой
- работа над
системой
Изолированная система:
U  0
Q  0
A0
Работа расширения
A - работа системой
A  h  ( PВнеш  S )
РВнеш
V  h  S
A  PВнеш  V
При Р  PВнеш :
Aмакс  P  V
S
h
Р
Работа идеального газа
• Изохорный процесс (V=const, ∆V=0)
U  Q  A
A  P V  0
U  QV
• Изотермический процесс (T=const)
U  0
AQ
RT
dV
P
 A  PdV  RT
V
V
V2
V2
P1
dV
A   RT
 RT ln  RT ln
V
V1
P2
V1
• Изобарный процесс (Р=const)
U  Q  PV
QP  U  PV
QP  (U 2  U1 )  P(V2  V1 )  (U 2  PV2 )  (U1  PV1 )
Функция состояния Н - энтальпия
Q p  H
•
H  U  PV
Адиабатический процесс (Q=const)
A  U