В.В. Еремин, А.Я. Борщевский - Основы общей и физической химии, страница 2

Характеристические функции $22.4. Парциальные мольные величины $22.5. Гетерогенные системы. $ 22.6. Диаграммы плавкости и растворимости бинарных систем . Глава 23. Растворы . 323.1. Общие сведения о растворах 3 23.2. Термодинамическая активность 923.3. Функции смешения н классификация растворов............. $23.4.

Зависимость состав — свойство. Фазовые диаграммы жидкость — пар . $ 23.5. Растворимость газов . 9 23.6. Коллигативные свойства . 537 537 54! 543 546 548 550 552 554 563 563 564 567 568 570 571 590 590 592 594 599 603 605 605 607 609 613 618 622 634 634 637 641 648 654 656 Оглавление 7 742 742 реак- 790 790 Глава 31. Катализ $31.1. Общие свойства катализаторов. Глава 24.

Химические реакции $ 24.1. Термодинамическое описание реакций . 924.2. Константа равновесия реакции $24.3. Изотерма химической реакции 924.4. Связь теплового эффекта реакции с константой равновесия Глава 25. Растворы электролитов $ 25.1. Электролитнческая диссоциация. $ 25.2. Химические потенциалы н активности ионов . $25.3. Термодинамические функции ионов в растворе ....... $ 25.4. Термодинамические составляющие процесса растворения Глава 26.

Электрохимические равновесия $26.1. Электрохимический потенциал $ 26.2. Электроды и полуреакции $ 26.3. Электрохимическне цепи Глава 27. Термодинамика поверхностных явлений и адсорбции 9 27.1. Различные определения величины адсороцни . 3 27.2. Изотерма мономолекулярной адсорбции Ленгмюра $ 27.3. Теория капнллярности Гиббса Ч а с т ь 1'зг. Химическая кинетнка Глава 28. Основные понятия и законы химической кинетики . $28.!. Химическая кинетнка и химическая термодинамика $ 28.2.

Основные понятия химической кинетики: скорость реакции, мехзнизм ции, элементарная стадия $28.3. Закон действующих масс 928.4. Кинетнка реакций целого порядка . $28.5. Влияние температуры на скорость химических реакций........... Глава 29. Кинетика сложных реакций первого порядка......... 929.1. Общие способы решения кинетических уравнений первого порядка $29.2.

Обратимые реакции 9 29.3. Параллельные реакции $ 29.4. Термодинзмнческий и кинетический контроль 329.5. Последовательные реакции Глава 30. Приближенные методы химической кинетики. $30.1. Квазистационарное приближение . 930.2. Квазиравновесное приближение . $30.3. Методы определения порядка реакции 662 662 667 672 675 680 681 683 687 690 700 700 702 710 721 721 726 729 745 750 753 756 763 763 767 769 771 773 780 780 784 786 8 Оглавление 824 Приложение Предметный указатель 839 $3!.2.

Гомогенный катализ . $31.3. Ферментативный катализ 331.4. Гетерогенный катализ . 231.5. Автокатализ......., Г л а в а 32. Фотохимические реакции $32.1. Значение и примеры фотохимических реакций 332.2. Фотофизические и фотохимические процессы . $32.3. Кинетика фотохимических реакций 795 798 802 804 809 809 813 818 ОТ АВТОРОВ Уважаемые читатели! Основная задача нашей книги — дать представление о химии людям, работающим или учащимся в смежных областях естествознания, в первую очередь физикам, возможно математикам — студентам, научным сотрудникам, учителям. Все люди, сами того не подозревая, постоянно имеют дело с хил|ней в повседневной жизни, так как весь окружающий мир состоит из веществ, которые и являются предметом изучения химии. Но мы надеемся, что люди, прочитавшие и понявшие нашу книгу, смогут использовать полученные знания и в своей научной и образовательной деятельности.

В основе книги — годовой курс химии для физиков, который мы читаем на физическом факультете МГУ. Наши слушатели имеют естественно-научный склад ума, обладают хорошей математической подготовкой и понимают причинно-следственные связи в природных явлениях. Однако, большинство из них в силу специфики российской системы образования, принижающей роль естественных наук в целом и химии в частности, обладают довольно слабой химической подготовкой и не понимают того, как устроены вещества в окружающем нас мире, какими они обладают свойствами, почему и как могут превращаться в другие вещества.

Наша задача — восполнить этот пробел в образовании и дать целостное представление о химии, ее языке, структуре, логике, законах и приложениях в практической деятельности. Несколько лет преподавания привели нас к выводу о том, что оптимальной для восприятия является следующая последовательность изложения: сначала дать эмпирическое описание химических явлений вместе с их обобщениями, а затем логически обосновать эти обобщения, используя теоретические основы химии. Именно такой последовательности мы будем придерживаться и в данном учебнике. Химия — наука исключительно многогранная, накопившая за несколько сотен лет своего существования огромное количество информации.

Мы прекрасно понимаем, что в одной книге нельзя представить даже доли процента от всех достижений химии. Но тот материал, который мы отобрали для изложения, представляется нам, несмотря на всю его неполноту, наиболее важным для понимания законов химии, ее принципиальных проблем и возможностей их решения. Книга рассчитана на людей со слабой химической подготовкой, но хорошими знаниями физики и математики, поэтому чисто химические разделы, посвященные описанию свойств элементов и их соединений, более просты для восприятия, а теоретические разделы, в которых физические теории применяются для объяснения химических 1О От авторов явлений, более сложны и требуют логики и хорошей математической техники.

Но и то, и другое, — химия, разные ее аспекты. Все это лишний раз подчеркивает многогранный характер химической науки. Много раз в своей жизни мы слышали от школьников, студентов и многих более взрослых людей вопрос: «А зачем нам эта химия?», На это мы подготовили универсальный ответ, который выдержал проверку временем: «Без химии может прожить любой человек, но с химией эта жизнь богаче и интереснее.

Новые знания делают нас более свободными, помогают глубже, более многомерно понимать окружающий мир и принимать правильные решения». Как было написано в одной из шумерских табличек около четырех тысяч лет назад, «знающий может показать табличку знающему, но не незнающему». Стремитесь стать людьми знающими! Желаем вам успехов в изучении химии и надеемся, что вы получите удовольствие от чтения данной книги. Мы будем очень признательны за любые конструктивные замечания и предложения, которые помогут сделать книгу лучше, а ее авторов и читателей — умнее. Ваши, Вадим Еремин и Андрей Борщевский ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ ГЛАВА $1.1.

ХИМИЯ КАК НАУКА. МЕСТО ХИМИИ В СИСТЕМЕ ПОЗНАНИЯ МИРА современная наука — способ познания реального мира, включающего в себя как ощущаемую органами чувств человека реальность, так и реальность неви- димую, способ познания, основанный на построении проверяемых моделей этой реальности. Наука — это способ познания мира. Он не единственный и даже не единственно правильный, существуют и другие способы. Наука имеет рациональный характер и делает умозаключения о реальном мире.

То же самое, но в мире идей делает философия, К иррациональным, или эмоциональным путям познания относятся искусство и религия. Все способы познания так или иначе связаны друг с другом, даже такие казалось бы далекие, как наука и религия. 0 взаимоотношениях науки и религии говорил один из высших католических священников на встрече с учеными; «Наука и религия занимаются одним и тем же — познают мир. Но у науки для этого есть все средства, а религии — никаких. Поэтому наука должна быть снисходительна к религии«.

В науке есть вопросы, на которые логическое мышление пока не позволяет найти ответ, тогда в дело включается вера. Не случайно, среди крупных ученых есть немало верующих людей. Способность людей, занимающихся наукой, к творческой деятельности роднит науку и искусство. Французский химик Марселен Бертло сказал еще в Х1Х в., что химики сами создают объекты, которые другие исследователи будут изучать, исследовать и оценивать. Американский химик Роальд Хоффман в ХХ в.

добавил, что то же самое можно сказать о деятельности писателей, композиторов и художников, поэтому именно способность к творчеству — наиболее важная сторона деятельности химиков. К творческому процессу в науке относится не только синтез не существовавших ранее молекул, но и создание новых гипотез, моделей и теорий. Процесс их рождения и появления нового научного знания имеет отчетливо выраженный иррациональный характер, он редко подчиняется логике. Когда одного из крупных специалистов по каталитическим процессам спросили: «Что такое катализ — наука или искусство?«, он ответил, что это — скорее искусство, чем наука, так как поиск новых эффективных катализаторов часто приводит к успеху в совершенно неожиданных случаях, не подчиняющихся существующим научным закономерностям.

Перейдем к науке и обсудим место химии в ней. Согласно определению американского математика и философа Уильяма Хэтчера, 12 Гл. Д Основные понятия и законы химии В этом определении два ключевых слова — «реальность» и «модель». Наука всегда описывает реальные явления — или существующие в природе, или созданные человеком.

Главный способ описания — модель, которая создается на основе эмпирического материала (экспериментальных данных) и представляет собой идеализированный образ изучаемого явления, отражающий некоторые его черты. Так, например, моделью молекулы можно считать ее структурную формулу, которая показывает порядок соединения атомов в молекуле. Объекты построения моделей в разных науках сильно отличаются друг от друга, а способы построения моделей одного и того же объекта могут быть очень различными даже в пределах одной науки.