ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ХИМ ТЕРМОДИНамиКЕ. Практикум по химической термодинамике учебное пособие для студентов всех специальностей
 Скачать 2.28 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А. Н.В. Архипова, И.Д. Кособудский, Л.В. Никитина, Н.Н. Ковынева ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ Учебное пособие для студентов всех специальностей Саратов 2015 УДК 541.1 ББК 24.5 А Рецензенты: Кафедра биотехнологии и общей химии Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова Доктор технических наук, профессор Л.А. Фоменко Одобрено редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета А Архипова Н.В. Лабораторный практикум по химической термодинамике: учеб. пособие / Н.В. Архипова, И.Д. Кособудский, Л.В.Никитина, Н.Н. Ковынева. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2015. 116 с. В пособии в ясной и доступной форме рассмотрены основные понятия и методы исследования в физической химии. Уделено внимание особенностям лабораторного эксперимента, составлению отчета, обработке полученных данных. В учебном пособии перед каждой лабораторной работой рассмотрены теоретические представления по темам: термодинамическая система и термодинамические функции, основные законы термодинамики, термохимические законы, закон Гесса; термодинамика растворов; равновесие гетерогенных систем: правило фаз Гиббса, диаграммы состояния систем, физико-химический анализ, термический анализ. В предлагаемых лабораторных работах изучаются тепловые эффекты химических реакций: определение содержания кислоты (концентрация) по тепловому эффекту нейтрализации; идеальные растворы и их свойства: методами эбуллиоскопии и криоскопии изучаются характеристики растворенного вещества по его влиянию на температуру кипения и замерзания растворителя; диаграммы состояния систем: методом термического анализа изучаются твердые растворы, компоненты которых взаимно неограниченно растворимы «фенол-нафталин». Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Техническая физика», а также представляет интерес для студентов всех специальностей технического университета. УДК 541.1 ББК 24.5 © Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., 2015 © Архипова Н.В., Кособудский И.Д., Никитина Л.В., Ковынева Н.Н., 2015 ISBN ВВЕДЕНИЕХимические реакции всегда связаны с разнообразными физическими процессами: теплопередачей, поглощением или излучением электромагнитных колебаний (свет), электрическими явлениями и др. Так, смесь веществ, в которой протекает какая-либо химическая реакция, выделяет энергию во внешнюю среду в форме теплоты или поглощает ее извне. Поглощение света фотографической пленкой вызывает в ней химический процесс образования скрытого изображения. Химические реакции, протекающие в аккумуляторах между электродами и раствором, являются причиной возникновения электрического тока. При повышении температуры вещества увеличивается интенсивность колебательных движений внутри молекул, и связь между атомами в молекуле ослабляется; после перехода известной критической границы происходит диссоциация молекулы или взаимодействие ее с другими молекулами при столкновении, т. е. химический процесс. Число аналогичных примеров легко увеличить. Во всех случаях имеет место тесная связь физических и химических явлений, их взаимодействие. Взаимосвязь химических и физических явлений изучает физическая химия. Эта активно развивающаяся отрасль химии является пограничной между химией и физикой. Пользуясь теоретическими и экспериментальными методами обеих наук, а также и своими собственными методами, физическая химия занимается многосторонним исследованием химических реакций и сопутствующих им физических процессов. Основная общая задача физической химии – предсказание временного хода химического процесса и конечного результата (состояние равновесия) в различных условиях на основании данных о строении и свойствах молекул веществ, составляющих изучаемую систему. Очевидно, что значение условий протекания химической реакции приводит к возможности управлять химическим процессом, т.е. обеспечить наиболее быстрое и полное проведение интересующих технику реакций в нужном направлении и при условиях, наиболее приемлемых для заводских масштабов. Химическая термодинамика является разделом физической химии. В этом разделена основе законов общей термодинамики излагаются законы химического равновесия и учение о фазовых равновесиях, которое обычно называют правилом фаз. Частью химической термодинамики является термохимия, в которой рассматриваются тепловые эффекты химических реакций. Учение о растворах ставит своей целью объяснение и предсказание свойств растворов (гомогенных смесей нескольких веществ) на основании свойств веществ, составляющих раствор. Решение этой задачи требует построения общей теории взаимодействия разнородных молекул, т. е. решения основной задачи, молекулярной физики. Для развития общей теории и частных обобщений изучаются молекулярная структура растворов и различные их свойства в зависимости от состава. Основные методы физической химии, естественно, являются методами физики и химии. Это – прежде всего экспериментальный метод – исследование зависимости свойств веществ от внешних условий и экспериментальное изучение законов протекания химических реакций во времени и законов химического равновесия. |