Лекция №1 Введение
Физическая химия — наука о закономерностях химических процессов и химических явлений. Она объясняет эти явления: на основе фундаментальных положений физики и стремится к количественному описанию химических процессов. Объектами ее является любые системы, в которых могут протекать химические превращения. Физическая химия изучает происходящие в этих системах изменения, сопровождающиеся переходом химической формы движения в различные физические формы движения — тепловую, электрическую, лучистую и др. Таким образом, физическая химия изучает химические процессы не сами по себе, а в неразрывной связи с сопровождающими: их физическими явлениями — выделением (поглощением) теплоты, энергии излучения, прохождением электрического тока и др.
К главным задачам физической химии можно отнести изучение и объяснение основных закономерностей, определяющих направленость химических процессов, скорость их протекания, влияние на них среды, примесей, излучения и т.п., условия получения максимального выхода необходимых продуктов. Для современной физической хими центральной является проблема установления связи между строением вещества и его реакционной способностью. Современная физическая химия служит и теоретическим основанием химической технологии.
Название науки — физическая химия — отражает как историю возникновения ее на стыке двух наук — физики и химии. Два теоретических метода физики давно и широко используются при решении основных задач физическая химия. Термодинамический метод применяется для решения проблемы направленности процессов химического и фазового равновесия.
На современном этапе развития физической химии в ней всесторонне используется важнейшая физическая теория — квантовая механика. Все без исключения атомы, молекулы, ионы, радикалы и другие микрочастицы представляют собой квантово-механические системы. Поэтому изучение таких систем, рассмотрение элементарных актов химического превращения, объяснение процессов на атомно-молекулярном уровне невозможно без применения квантовой механики. Широко используются в физической химии и физические методы исследования — дифракционные и спектральные методы, потенциометрия, кондуктометрия и др.
Характерная для физической химии особенность — применение теоретических и экспериментальных методов физики при изучении химических явлений — отмечалась уже М.В.Ломоносовым, от которого ведет свое начало и само название науки "Физическая химия". Соот ветствующий курс впервые был прочитан М.В.Ломоносовым для студентов в 1752—1753 гг. Им же написан и первый учебник по физи-ческой химии — "истинной физической химии для учащейся молодежи". В физической химии Ломоносова были предвосхищены ее будущие успехи, которые стали возможны благодаря развитию теоретических методов физики XIX в. Труды Карно, Майера, Джоуля, Гесса, Клаузиуса, Гиббса, Вант-Гоффа, Нернста в области термодинамики, Максвелла, Больцмана. Гиббса в области молекулярно-кинетической теории и статистической физики составили фундамент и физической химии. Большая заслуга в оформлении ее как учебной дисциплины впервые после М.В.Ломоносова принадлежит Н.Н.Бекетову, по предложению которого в 1864 г. в Харьковском университете учреждено физико-химическое отделение. С 1865 г. он также начал читать курс физической химии.
Выдающийся вклад в развитие физической химии внес Д.И.Менделеев. Большой интерес представляют его исследования в области газов и растворов. Основание Оствальдом и Вант-Гоффом журнала "Zeitschrift fur physicalische Chemie" (1887), труды Вант-Гоффа, Аррениуса, Оствальда, Каблукова, Меншуткина, Курнакова и других в области химической термодинамики и кинетики способствовали выделению физической химии в самостоятельную науку. В XX в. революция в физике, связанная с трудами Планка, Эйнштейна, Шредингера и других, в области квантовой статистики и квантовой механики атомов и молекул привела к рассмотрению химических процессов на атомно-молекулярном уровне, к развитию учения о реакционной способности, центральным в котором стало исследование элементарного химического акта. Физическая химия успешно развивалась трудами наших ученых, таких, как Д.П.Коновалов др.