Тема1:Предмет фізичної хімії

• Вступ в предмет

• Основні розділи фізичної хімії

• Методи дослідження фізичної хімії

• Короткий історичний огляд виникнення та розвитку фізичної хімії.

Хімічні процеси зв’язані з різними фізичними явищами: поглинання (виділення) тепла,поглинання (випромінювання) світла, електричними явищами, зміною об’єму.

В свою чергу фізичні явища можуть викликати хімічні процеси (електроліз). Тому існує взаємозв’язок між фізичними та хімічними явищами. При цьому хімічна енергія перетворюється в інші види енергії. Закономірності цих перетворень і вивчає фізична хімія.

Фізична хімія – наука, яка вивчає фізичні та хімічні явища у їх взаємозв’язку та встановлює загальні закономірності хімічних явищ, використовуючи закони фізики, ФМД, математичний апарат та закони вищої математики (інтегральне та диференційне обчислення).

Основне завдання фіз.. хімії передбачення ходу хімічних реакцій їх кінцевого результату в різних умовах на основі даних про будову та властивості молекул, речовин, які складають досліджувану речовину.

Тому в рамках основне завдання фіз.. хімія вирішує 2 проблеми:

• Можливість, напрям і межу протікання даної реакції

• Встановлення механізму хімічних реакцій на атомному та молекулярному рівні.

Відповідно фіз.. хімія дає відповіді на 3 основні питання:

1.Чи відбувається дана реакція при вибраних умовах? (можливість реакції)

2.Які саме продукти утворюються в результаті реакції?(напрям реакції)

3.До яких пір реакція триватиме самовільно? (межа реакції)

Отже, фіз.. хімія має велике як теоретичне так і практичне значення. Зокрема найбільші хімічні виробництва у промисловості – синтез аміаку, виробництво нітратної кислоти, сульфатної кислоти, спочатку були розраховані теоретично за допомогою законів фіз.. хімії.

На сьогодні вона теж займає важливе місце в сучасних процесах нафтопереробки, переробки природнього газу, одержання синтетичного бензину, виробництво полімерів, одержання нових фармакологічних препаратів.

Без законів фіз.. хімії неможливим є одержання нових речовин із заданими властивостями, створення безвідходних технологій, одержання напівпровідникових матеріалів, знаходження та очищення шкідливих відходів хімічних виробництв. Таким чином фіз.. хімія дає змогу з мінімальними затратами шляхом підбору оптимальних умов одержати максимальні методи цінних продуктів.

Основні розділи фіз.. хімії

Фіз.. хімія є системою з таких основних розділів кожен з яких володіє власними законами і методами дослідження:

• Будова речовини – розділ, який вивчає будову та властивості молекул речовини та основні відомості про їх атоми,а також агрегатні стани речовини.

• Основи термодинаміки. Хімічна термодинаміка – це розділ, який на основі законів фізики описує хімічні процеси. Розділ термодинаміки який вивчає теплові ефекти називається термохімією.

• Теорія розчинів – розділ, який вивчає властивості гомогенних сумішей кількох речовин ( розчинів) на основі відомостей про властивості та будову його окремих компонентів.

• Поверхневі явища. Адсорбція. Поверхневі явища – розділ, який вивчає властивості поверхневих шарів рідин та твердих тіл.

• Електрохімія – розділ, який вивчає взаємодію електричної енергії та хімічних процесів встановлюючи їх закономірності та механізм процесів.

• Хімічна кінетика – розділ, який вивчає швидкість хімічної реакції та фактори що впливають на неї (р,t, c…), а також встановлює механізм хімічної реакції на атомному та молекулярному рівні.

• Каталіз – розділ, який вивчає вплив речовин, які не приймають участь в стехіометричному рівнянні реакції на процес проходження реакції.

• Фотохімія – розділ, який вивчає вплив випромінювання на хімічні процеси встановлюючи їх закономірності та механізм реакції.

Методи дослідження фіз.. хімії

На сьогодні фіз.. хімія використовує велику кількість фізико-хімічних методів дослідження, але всі вони поділяються на 3 групи:

1. Термодинамічні методи (феноменальні) – перша половина ХІХ ст.. – ґрунтуються на використанні трьох основних законів термодинаміки:

• І закону термодинаміки - закону збереження енергії

• ІІ закону термодинаміки – закону розсіювання енергії

• ІІІ закону термодинаміки – закону недосяжності абсолютного нуля

Ця група методів дає змогу розрахувати будь-які властивості речовини та її сумішей на основі відомостей про інші властивості речовини виміряні експериментально.

2. Статистичні методи досліджень – ( 2 половина ХІХ ст..) – ґрунтуються на використанні законів статистичної фізики, оскільки більшість речовин складаються з великої кількості атомів і молекул.

3. Квантово-механічні методи – (1 половина ХХ ст..) методи які дають змогу вивчити властивості речовин на атомному і молекулярному рівні.

Короткий історичний огляд розвитку фізичної хімії

Вперше термін «фізична хімія» був введений рос.. вченим Ломоносовим, який вважається її засновником. Зокрема в 1752 р. він розпочав читати курс фізичної хімії студентам Петербургської академії наук. Також проводились лабораторні та практичні заняття. Основним завданням і метою фіз.. хімії як нової науки він виклав у роботі «Курс истинной физической химии».

1825 р. у Лібіха з’явилися схожі роботи ,проте після його смерті термін «фіз.. хімія» не використовується. Лише в 1860 р. розпочинає читати курс фіз.. хімії в Харківському університеті. Одночасно засновує фіз.. хімічне відділення