1. Как развивалось учение о химических процессах? Как можно замедлить ход реакции и каково значение этого? Дайте представление о химической кинетике.

Химия как наука появилась очень давно, само название связывают то с одним из наименований древнего Египта – Хем, то по другой версии от древнегреческого chemeia – искусство выплавки металлов, но так или иначе до XVI века первой формой химии – была алхимия. Которая за основу брала "тайные силы", и алхимики зачастую смешивали все, что попадалось под руку, стараясь получить materia prima – философский камень, или же эликсир молодости. Хоть и безрезультатно, но все же были накоплены многие ценные наблюдения и опыты.

Переход от практического интереса к научному, в основании химии как науки важное значение имели труды Р. Бойля. Последующий период от Бойля до Лавуазье называют эпохой флогистона. Суть которой объяснение явления изменения вещества при горении и других реакциях.

Новым шагом в понимании химических процессов сделал Лавуазье. Он вошел в историю науки как основатель количественного метода исследования. Основа была точность измерений и логическая строгость выводов с помощью которых Лавуазье сумел найти связывающую нить явлений всех известных тогда и открытых впоследствии фактов. Он же впервые сформулировал в развернутом виде то, что мы сейчас называем принципом закона сохранения массы.

Современные понятия об атоме и молекуле создала химия. Отцом химической атомистики считается Джон Дальтон. Первым шагом к установлению атомистической гипотезы в химии был закон кратных отношений. Основываясь на этом законе Дальтон разработал теорию атомного строения вещества по которой химические свойства определяются его строением, атомы разных химических веществ объединяются в процессе химических реакций, при этом все молекулы чистых веществ построены одинаково и определяют химические свойства вещества. Дальтон впервые использовал для обозначения химических элементов и соединений знаки.

Методы определения атомных и молекулярных весов сформулировались после установления закона объемных отношений и закона Авогадро. Появилась возможность измерять количество вещества в граммах, численно равное его молекулярному весу – один моль (число Авогадро).

После изобретения источника электрического тока – вольтова столба появился мощный инструмент для получения химически чистых элементов.

Число выделенных химических элементов после появления электролиза и спектрального анализа быстро возрастало , и к 1860 г. достигло 60. Возникла необходимость систематизации химических элементов по их свойствам. Используя идею периодизации в 1868 г. Д. И. Менделеев опубликовал периодическую систему элементов в которой были упорядочены по свойствам все элементы и указание свойств неоткрытых элементов.

Понятие "химия" изменялось с течением времени. Менделеев в конце определил ее как учение об элементах и их соединениях, теперь важным в химии является учение о химических процессах.

Химию делят по предмету исследования на органическую и неорганическую. Выделение аналитической химии связанно с методами исследования. Появление биологической и физической химии обусловлено близостью предметов и методов исследования со смежными науками. появилась химия твердого тела, химия поверхности, химия комплексных соединений, химия растворов, химия полимеров, химия нефти и др. Одна цель объединяет химию – получение веществ с необходимыми свойствами.

Ход реакции можно ускорить с помощью катализаторов, которые изменяют скорость реакции, но не входят в состав конечного продукта реакции. Скорость реакции зависит от локализации энергии в рассматриваемой области, от вероятности её скопления. Вероятность накопления энергии активации определяется формулой, полученной Больцманом W = exp(-E_акт/kT). Скорость реакции очень сильно зависит от температуры. Числитель в экспоненте или энергия активации, порядка 4 * 10^-12 эрг, тогда как комнатной температуре соответствует kT, равное 4 * 10¹⁴ эрг. Тогда экспонента примерно равна e^-100 = 10^-43. Атом испытывает около 2 * 10⁹ соударений за 1 с., поскольку свободный пробег 2 * 10^-5 см, а скорость теплового движения при комнатных температурах 4 * 10⁴см/с. Если в кубическом сантиметре находится 3 * 10¹⁹ атомов, а произведение этого числа частиц на число столкновений и на W даст 10^-14 атом/с, значит реакция вообще не пойдет. Возьмем температуру в четыре раза больше комнатной. Экспонента теперь станет равна 10^-43/4, или примерно 10^-10. Тогда число реакций составит (3 * 10¹⁹) * (2 * 10⁹) = 6 * 10¹⁸, и произойдет за 2 – 3 с.

Промышленное значение ускорения реакции – ускорение производственного процесса, экономия времени и тд.

2. Что такое – фазовое равновесие, перегретая жидкость? Опишите физическую картину кипения. Как зависит точка кипения от внешнего давления? Какое значение в природе имеют процессы сублимации и десублимации? Приведите примеры.

Фазовым равновесием является сохранение однородности состояния вещества, без перехода в другое агрегатное состояние, за определенный промежуток времени. Кипение жидкости происходит когда при определенной температуре микропузырьки газа заполняются насыщенным паром и происходит отрыв от стенок сосуда, характеризующий повседневное кипение воды в чайнике, так вот если удалить из жидкости и со стенок сосуда газ такая жидкость не кипит и нагретая до температуры, превышающей нормальную температуру кипения, называется перегретой.

Температуры при которых происходит переходы из одной фазы в другую, называются температурами перехода. Они зависят от давления, хотя в различной степени: температура плавления – слабее, температуры парообразования и сублимации – сильнее. При нормальном и постоянном давлениях переход происходит при определенном значении температуры, и здесь имеют место точки плавления, кипения и сублимации (или возгонки).

Переход вещества из твердого состояния непосредственно в газообразное можно наблюдать например, в оболочках кометных хвостов. Если описывать этот процесс, то он будет выглядеть так – когда комета находится далеко от солнца, почти вся её масса сосредоточена в её ядре. Ядро окружено небольшой оболочкой газа. Это так называемая "голова" кометы. При приближении к Солнцу ядро и оболочка кометы начинают нагреваться, вероятность сублимации растет, а десублимации (обратного ей процесса) – уменьшается.

Переход из газообразного состояния в твердое минуя жидкое, можно наблюдать поздней осенью, когда после сырой погода наступает резкое похолодание, на ветвях деревьев и на проводах появляется иней – это десублимировавшие кристаллики льда. Подобные явления можно наблюдать и на Марсе – явления сублимации и десублимации углекислой кислоты в его полярных шапках, играют такую же роль, что и испарение – конденсация в атмосфере и гидросфере земли.