Физическая химия

Учебное пособие. — Казань: КНИТУ, 2012. — 392 с.Рассмотрены основы химической термодинамики и фазовые равновесия. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Химическая технология».Содержание:Основы химической термодинамикиОсновные понятия термодинамикиТермодинамическая система. Компонент системы. ФазаТермодинамические переменные (термодинамический параметр, термодинамическая функция)Термодинамические процессыИдеальные и реальные газы. Параметры газов. Уравнение состоянияПараметры газаОбъем (v)Давление (р)Температура (т)Уравнение состояния идеального газаРеальные газы. Уравнение Ван-дер-ВаальсаПервый закон термодинамикиЭнергия. Внутренняя энергияПередача энергии: теплота и работаВычисление работы расширения идеального газаИзучение тепловых явлений. Вычисление количества теплоты. ТеплоемкостьПервый закон термодинамикиПрименение первого закона термодинамики к некоторым системам. ЭнтальпияТермохимия. Закон ГессаПрименение законагесса – методы расчета тепловых эффектовПрием алгебраического сложения термохимических уравненийПрием термохимических схемВычисление тепловых эффектов по справочным даннымВычисление тепловых эффектов по теплотам образованияВычисление тепловых эффектов по теплотам сгоранияРасчет теплового эффекта по энергиям связейЗависимость теплового эффекта от температуры. Закон КирхгофаВычисление теплового эффекта реакций при различных температурах. Применение закона КирхгофаПримерВторой закон термодинамикиВторой закон термодинамики. ФормулировкиТепловые машины. КПД. Цикл КарноКПД цикла КарноРазбиение произвольного обратимого цикла на циклы Карно. ЭнтропияОбъединенное уравнение 1 и 2 законов термодинамикиСвойства энтропииВычисление энтропииПримерХарактеристические термодинамические функцииФункция ГельмгольцаПримерФункция ГиббсаСвязь между Δg и ΔаХарактеристические тд функцииКак определить возможность и направление протекания самопроизвольного процесса в данной системе?Как определить предел протекания этого процесса и охарактеризовать состояние равновесия?Как через производные характеристических функций получить другие термодинамические параметры, характеризующие данную систему и процесс?Свойства функций Гиббса и Гельмгольца . 90 влияние температуры. Уравнения Гиббса – Гельмгольца (уравнения максимальной и максимальной полезной работы)Влияние давленияПриведенная функция ГиббсаХимический потенциалРастворы, идеальные и реальныеПарциальные молярные величиныХимический потенциалУравнения Гиббса-ДюгемаМетоды определения парциальных молярных величинАналитический методГрафические методыФугитивностьОпределение фугитивностиПри помощи объемной поправки реального газаПриближенный методАктивностьХимическое равновесиеХарактеристики химического равновесияЗакон действия масс и константа равновесияСпособы выражения констант равновесияКонстанта равновесия гетерогенной реакцииСмещение равновесия. Принцип Ле-Шателье. Факторы, влияющие на константы равновесияИспользование закона действия масс для расчета состава равновесной смеси и констант равновесияУравнение изотермы химический реакцииЗависимость равновесия от температуры. Уравнения изобары и изохоры химической реакцииЗависимость равновесия от давления. Уравнение ПланкаРасчет химического равновесияа) прямой расчетб) косвенный расчетПути расчета константы равновесияТретий закон термодинамикиФормулировки и историяСледствия из третьего законаСледствие первоеСледствие третьеСледствие четвертоеВведение в термодинамику полимеризационных процессовВведение в статистическую термодинамикуСтатистический метод в термодинамикеОсновные понятия теории вероятностейОсновные понятия статистической термодинамикиСтатистика Максвелла — БольцманаСвязь энтропии и термодинамической вероятностиРаспределение Максвелла-Больцмана. Сумма по состояниямСвойства сумм по состояниямВыражение термодинамических величин через сумму по состояниямПример вычисления суммы по состояниям для поступательного движенияВведение в термодинамику неравновесных процессовПотоки и силыПроизводство энтропииСтационарное неравновесиеЛинейная и нелинейная неравновесные термодинамикиУстойчивость стационарных состоянийСамоорганизацияФазовые равновесияОсновные понятияГетерогенное равновесие. Критерии равновесия в гетерогенной системеПравило фаз ГиббсаФизико-химический анализ. Фазовые диаграммы. Некоторые методы фазового анализаФазовое равновесие в однокомпонентных системахФазовые переходы первого рода. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. ПолиморфизмВывод уравнения Клапейрона-КлаузиусаПолиморфизмФазовые переходы первого рода на атомном уровнеФазовые переходы второго рода. Уравнения ЭренфестаОтносительность классификации ЭренфестаФазовая диаграмма водыФазовая диаграмма серыТермотропные жидкие кристаллыКлассификация жидких кристалловПолиморфизм жидких кристалловПараметр порядкаОсобенности методов исследования фазовых переходов в термотропных жидких кристаллахОсобенности фазовых переходов в наносистемахОсобенности фазовых переходов в полимерахСтруктура полимеровКристаллическое состояние полимеровЖидкокристаллическое состояние полимеровЖидкое фазовое состояние полимеровФазовые равновесия в двухкомпонентных системахУсловия равновесия и графическое представление двухкомпонентных системРастворимостьО русской школе теории растворенного состоянияРастворимость газов в газахРастворимость газов в жидкостяхРастворимость газов в твердых телахВзаимная растворимость жидкостейРастворимость твердых веществ в жидкостяхВзаимная растворимость твердых веществРавновесие жидкость – пар в двухкомпонентных системахДавление насыщенного пара над жидкостью в идеальных двухкомпонентных системахI система, компоненты которой растворимы друг в друге при любых соотношениях. Закон РауляII система, компоненты которой абсолютно нерастворимы друг в другеНесовпадение составов жидкости и пара в идеальных двухкомпонентных системахI система, компоненты которой растворимы друг в друге при любых соотношениях. Первый закон Коновалова. Линия жидкости и линия параII система, компоненты которой взаимно нерастворимы. ГетероазеотропДавление насыщенного пара над жидкостью в реальных двухкомпонентных системахI система, компоненты которой растворимы друг в друге при любых соотношениях (реальная двойная двухфазная система). Отклонения от закона Рауля. Активность. Второй закон Коновалова. Азеотропные точкиТангенциальный азеотропОсобенности экспериментального исследования равновесия между жидкостью и паромТермодинамический вывод законов КоноваловаII система, компоненты которой нерастворимы друг в друге (реальная двойная трехфазная система). Ограниченная растворимостьВзаимосвязь диаграмм давление-состав и температура – составВид фазовых диаграмм при изменении температуры (давления). Законы ВревскогоСвязь зависимостей температура – состав и функция Гиббса – составПравило рычагаРазделение жидких смесей. ПерегонкаГрафик зависимости состава насыщенного пара от состава равновесной с ним жидкостиЗадачаРавновесие кристаллы-расплав в двухкомпонентной системеКристаллизация в системах, компоненты которых в твердой фазе полностью растворимыКомпоненты не образуют твердых соединенийКомпоненты образуют твердые соединенияКристаллизация в системах, компоненты которых полностью растворимы в твердой фазе, но обладают частичной растворимостью – в жидкойКристаллизация в системах, компоненты которых в твердой фазе ограниченно растворимыСистемы, температуры плавления компонентов которых близки (системы с эвтектикой)Температуры плавления компонентов значительно различаются (системы с перитектикой)Кристаллизация в системах, компоненты которых в твердой фазе нерастворимыКомпоненты не образуют стехиометрических соединений и полностью растворимы в жидкой фазеЭвтектическая остановка. Треугольник ТамманаУравнение кривой ликвидуса (уравнение Шредера — Ле Шателье)Вывод уравнения Шредера — Ле ШательеКомпоненты образуют стехиометрические соединенияВлияние давления на характер фазовых диаграмм кристаллы-расплавКомпоненты в жидкой фазе ограниченно растворимыДвухкомпонентные системы с образованием термотропных жидких кристалловРавновесия в разбавленных растворах нелетучих веществ. Коллигативные свойства растворовПонижение давления пара над растворомПовышение температуры кипения раствораПонижение температуры начала кристаллизации раствораОсмосЛиотропные жидкие кристаллыТрехкомпонентные системыГрафическое представление трехкомпонентных системДиаграмма жидкость-пар тройной системы без азеотропных точекДиаграмма кристаллы-расплав трекомпонентной системы с тройной эвтектикойКривые расслоения в трехкомпонентных жидких системах