1. Предмет физической химии и ее значение. Основные разделы. Роль выдающихся ученых в развитии физической химии. Прикладное значение физической и коллоидной химии

Физи́ческая хи́мия — наука об общих законах физики и химии. Исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов химии и физики. Основная задача – исследование закономерностей протекания химических реакций во времени и установления химического равновесия при различных внешних условиях

Разделы:

1) Учение о строении вещества, свойствах молекул, ионов, радикалов, природе химической связи — В этот раздел входит учение о строении атомов и молекул и учение об агрегатных состояниях вещества.

2)Химическая термодинамика —рассматриваются основные соотношения, вытекающие из первого закона термодинамики, которые позволяют рассчитать количество выделяемой или поглощаемой теплоты и определить, как будет влиять на него изменение внешних условий. На основе второго закона термодинамики определяется возможность самопроизвольного течения процесса, а также условия положения равновесия и его смещения под влиянием изменения внешних условий.

3)Электрохимия изучает некоторые особенности свойств растворов электролитов

Роль выдающихся ученых в развитии физической химии

Возникла благодаря Ломоносову в середине 18 в. Он увидел что между химией и физикой нет резких границ, как считалось ранее. Преподавал физическую химию после Ломоносова Бекетов, организовавший в Харьковском университете отделение физ. Химии и определил ее как науку. Идея единства физич. и химич. Процессов поддерживалась Менделеевым в курсе теоретич. химии, который он читал студентам Петербургского университета в 1873-1874. Преподавали физ. Химии в России: Флавицкий, Оствальд, Каблуков.

Прикладное значение физической и коллоидной химии

Физическая химия является научным фундаментом химической технологии. Она позволяет создавать вещества с заданными свойствами, получать особо чистые вещества, разрабатывать новые источники энергии, решать проблемы очистки отходов различных производств. Все большую роль играет физ. Химия в развитии биологии и биотехнологии. Охрана окр. среды, освоение богатств Мирового океана, покорение космоса непосредственно связаны с решением ряда конкретных физико-химических задач.

2. Агрегатные состояния вещества, их различия с точки зрения кинетической энергии частиц. Плазменное состояние вещества

Вещество — это совокупность большого числа взаимодейству­ющих между собой частиц (атомов, молекул, ионов и др.). В зави­симости от расстояния между частицами и характера их взаимо­действия вещество может находиться в твердом, жидком, газооб­разном и плазменном состоянии.

При низкой (Т< 120 К) температуре состояние вещества следует рассматривать как упорядоченное состояние, соответствующее температуре 0 К. Тепловые колебания не нарушают геометрическую структуру вещества, поскольку энергия взаимодействия между частицами больше энергии тепловых колебаний. Вещество нахо­дится в твердом состоянии. Силы, действующие между частицами в твердом веществе, удерживают их вблизи равновесных положе­ний, поэтому твердые вещества имеют собственную форму и объем.

При повышении температуры амплитуда колебаний возраста­ет, и при определенном значении температуры, конкретном для каждого вещества, энергия тепловых колебаний становится выше энергии взаимодействия между частицами. Связи между частица­ми начинают разрываться и вновь образовываться, частицы совер­шают вращательные и колебательные движения и перемещаются относительно друг друга. Частицы еще остаются в контакте, хотя правильная геометрическая структура нарушается. Вещество пере­ходит в жидкое состояние. В жидком состоянии вещество легко меняет форму, но сильно сопротивляется изменению объема. Твер­дое и жидкое состояния часто объединяют общим термином — конденсированное состояние.

При дальнейшем повышении температуры тепловые колебания настолько возрастают, что частицы становятся практически не свя­занными друг с другом. Вещество переходит в газообразное состоя­ние, когда силы взаимодействия между частицами очень малы, а расстояния между частицами значительно превосходят их размер.

Таким образом, при повышении температуры вещество перехо­дит из упорядоченного (твердого) состояния в неупорядоченное (газообразное) состояние; жидкое состояние является промежу­точным.

При нагревании до температуры порядка 1000 К энергия столкновений между частицами газа столь велика, что молекулы разрушаются, а атомы теряют электроны. В результате образуется плазма. В общем случае плазма – это смесь непрерывно перемещающихся атомов, электронов, ионов и даже атомных ядер; ее можно рассматривать как четвертое агрегатное состояние вещества.