1. Предмет физической химии, значение, основные разделы и методы. Физическая химия
 Скачать 18.68 Kb.
|
|
1. Предмет физической химии, значение, основные разделы и методы. Физи́ческая хи́мия — наука об общих законах физики и химии. Исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов химии и физики. Основная задача – исследование закономерностей протекания химических реакций во времени и установления химического равновесия при различных внешних условиях Химические реакции всегда связаны с разнообразными физическими процессами: теплопередачей, поглощением или излучением электромагнитных волн, электрическими явлениями и другими. Так, смесь веществ, в которой протекает какая-либо химическая реакция, выделяет энергию во внешнюю среду в форме теплоты или поглощает ее извне. При повышении температуры вещества увеличивается интенсивность колебательных движений внутри молекул и связь между атомами в молекулах ослабляется. После перехода известной критической границы происходит диссоциация молекулы или ее взаимодействие с другими молекулами при столкновении, то есть химические процесс. Можно привести множество аналогичных примеров. Во всех случаях имеет место тесная связь физических и химических явлений, их взаимодействие. Взаимосвязь физических и химических явлений изучает физическая химия. Используя теоретические и экспериментальные методы физики и химии, а также свои собственные методы, физическая химия занимается многосторонними исследованиями химических реакций и соответствующих им физических процессов. Физическая химия как пограничная наука охватывает изучаемые ею явления с нескольких сторон. Она учитывает диалектический характер взаимодействия атомов и молекул и таким путем познает сложные и взаимосвязанные явления материального мира. Физическая химия уделяет главное внимание исследованию законов протекания химических процессов во времени и законов химического равновесия. Основная задача физической химии — предсказание временного хода химического процесса и состояния равновесия в различных условиях на основании данных о строении и свойствах молекул веществ, составляющих изучаемую систему. Знание условий протекания химической реакции приводит к возможности управлять химическим процессом. Надо обеспечивать наиболее быстрое и полное протекание интересующих технологов реакций в нужном направлении и при условиях, наиболее приемлемых для заводских масштабов. Поэтому физико-химические исследования технологических процессов имеют важное значение на любом этапе силикатных технологий, начиная с процессов подготовки шихты и заканчивая получением материалов и изделий с наперед заданными свойствами. Разделы: 1) Учение о строении вещества, свойствах молекул, ионов, радикалов, природе химической связи — В этот раздел входит учение о строении атомов и молекул и учение об агрегатных состояниях вещества. 2)Химическая термодинамика —рассматриваются основные соотношения, вытекающие из первого закона термодинамики, которые позволяют рассчитать количество выделяемой или поглощаемой теплоты и определить, как будет влиять на него изменение внешних условий. На основе второго закона термодинамики определяется возможность самопроизвольного течения процесса, а также условия положения равновесия и его смещения под влиянием изменения внешних условий. 3)Электрохимия изучает некоторые особенности свойств растворов электролитов Основные методы физической химииТеоретические методы. Физическая химия пользуется главным образом тремя методами теоретического обобщения – методами термодинамики, статистической механики и квантовой механики. Каждый из них имеет свои области применения и самостоятельную ценность. Но только совместное их использование позволяет достаточно полно решить ту или иную задачу. Первый из этих методов базируется на использовании трех законов термодинамики, являющихся результатом описания и обобщения опыта без проникновения в молекулярную механику систем и процессов. Это обусловливает ограниченность термодинамического метода, несмотря на большую целесообразность его применения. Термодинамический метод позволяет количественно связывать различные макроскопические свойства веществ и рассчитывать одни из них на основании опытных величин других. Второй метод опирается на учение о молекулярной природе веществ (тел). Он позволяет связывать макроскопические свойства веществ (тел) с микроскопическими свойствами молекул и рассчитывать свойства веществ, состоящих из множества молекул, на основании сведений о свойствах отдельных молекул. Третий метод основывается на учении о строении и свойствах отдельных атомов и молекул и взаимодействии их между собой. Он позволяет объяснить свойства молекул и веществ (тел) на основе свойств и законов движения составляющих их частиц, в первую очередь электронов. Каждому из названных теоретических методов отвечает свой круг понятий, законов и экспериментальных методов. Наряду с использованием чисто химических и физических экспериментальных методов, физическая химия дает свои физико-химические методы. К таким следует отнести: – физико-химический анализ (в частности, термический анализ); – потенциометрическое титрование; – кондуктометрическое титрование; – полярографический; – кинетический; – метод химического равновесия; – методы определения кислотности, вязкости, электропроводности, ЭДС, растворимости труднорастворимых солей и др. |