Том 1 (1134473), страница 3
Текст из файла (страница 3)
мин и химической технологии„включилп этот раздел как дополнение к «Курсу физической химии». При подготовке курса авторам была оказана большая помощь со стороны многих товарищей по работе и специалистов из других институтов. Прочитали отдельные разделы или отдельные главы рукописи первого тома и сообщили ценные замечания, способствовавшие улучшению книги, В. Ф. Байбуз, И. М.
Гибало, проф. М. Х. Карапетьянц, проф. В. А. Киреев, проф. П. В. Козлов, В. А. Медведев, Р. С. Петрова, проф. О. М. Полторак, проф. В. К. Семенченко, проф. С. М. Скуратов, проф. К. Х. Хомяков, проф. М. И. Шахпаронов, К. Д. Щербакова. Авторы приносят этим лицам сердечную благодарность. Книга многим обязана внимательному критическому разбору, который провели рецензенты рукописи — коллектив кафедры физической химии Ленинградского государственного университета во главе с членом-корреспондентом АН СССР, проф.
Б, П. Никольским и проф. В. А. Шушунов. Авторы выражают им свою благодарность. Авторы благодарят ст. научи. сотр. А. А. Лопаткина за помощь при подготовке рукописи к печати. Авторы будут благодарны всем читателям книги, которые сообщат о замеченных недостатках и упущениях. Аалюры ВВЕДЕНИЕ ь 1. Предмет физической химии. Ее значение Химические реакции всегда связаны с разнообразными физическими процессами: теплопередачей, поглощением или излучением электромагнитных колебаний (свет), электрическими явлениями и др. Так, смесь веществ, в которой протекает какая-либо химическая реакция, выделяет энергию во внешнюю среду в форме теплоты или поглощает ее извне.
Поглощение света фотографической пленкой вызывает в ней химический процесс образования скрытого изображения. Химические реакции, протекающие в аккумуляторах между электродами и раствором, являются причиной возникновения электрического тока. При повышении температуры вещества увеличивастся интенсивность колебательных движений внутри молекул, и связь между атомами в молекуле ослабляется; после перехода известной критической границы происходит диссоциация молекулы или взаимодействие ее с другими молекулами при столкновении, т. е. химический процесс. Число аналогичных примеров легко увеличить. Во всех случаях имеет место тесная связь физических и химических явлений, пх взаимодействие.
Взаимосвязь химических и физических явлений изучает физическая химия". Эта быстро развивающаяся отрасль химии является пограничной между химией и физикой. Пользуясь теоретическими и экспериментальными методами обеих наук, а также и своими собственными методами, физическая химия занимается ' О химической и физических формах двиягения материи (о химических и физических явлениях) часто говорят так, как будто зти различные формы движения (различные явления) всегда легко определять н различать пра изучении сложных их сочетаний. На самом же деле встречаются и такие про. пессы и явления, которые по своему существу являются промежуточными между химическими и молекулярно-физйческими, Отдельные из таких явлений можно расположить в непрерывный ряд от чисто молекулярно-физических к чисто «имическим. Таковы взаимодействия составных частей в растворах и взаимодействие адсорбирсванного вещества с веществом адсорбента. Очевидно, для зтих групп явлений характерны формы движения материи, п е р е х о д.
н ы е от физических к химической. Такие явления, естественно, в первую очередь должны считаться объектами изучения физической химии. 12 Введение многосторонним исследованием химических реакций и сопутствующих им физических процессов. Поскольку, однако, и многосторовнее исследование никогда не является полным и не охватывает- явление всесторонне, исчерпывающим образом, постольку законы п закономерности физической химии, как н других естественных наук, всегда упрощают явление и не отражают его полностью.
Быстрое развитие и растущее значение физической химии связаны с ее пограничным положением между физикой и химией. Физическая химия, как пограничная наука, охватывает изучаемые ею явления с нескольких сторон, учитывая диалектический характер их взаимосвязи и взаимодействия, и таким путем познает сложные и взаимосвязанные явления материального мира. Аналогичными физической химии в этом отношении являются такие пограничные н быстро развивающиеся области естествознания, как биохимия и биофизика, геохнмия и геофизика, астрофизика, значение которых непрерывно возрастает.
Связь и взаимодействие этих наук с физической химией также велики. Физическая химия уделяет главное внимание исследованию законов протекания химических процессов во времени и законов химического равновесия. Закономерности течения химических реакций познаются во все болыией мере на основе изучения «элементарных актов», т. е. единичных конкретных взаимодействий отдельных молекул (ионов, атомов) между собой и с элементарными частицами н излучением. Основная общая задача физической химии — предсказание временного хода химического процесса и конечного результата (состояния равновесия) в различных условиях на основании данных о строении и свойствах молекул веществ, составляющих изучаемую систему.
Современные неорганическая, аналитическая и органическая химии все в большей мере пользуются физико-химическими закономерностями и методами для разреп1ения общих и конкретных проблем, стоящих перед ними. Сюда относится в первую очередь изучение закономерностей -протекания и равновесия отдельных классов химических реакций и связь этих закономерностей с особенностями внутреннего строения молекул отдельных групп химических соединений.
В этих направлениях разграничение между физической химией, с одной стороны, и другими разделами химии, с другой стороны, практически исчезло. Именно эти направления являются важнейшими для количественного обоснования новых конкретных технологических процессов и усовершенствования используемых. Очевидно, что знание условий протекания химической реакции приводит к возможности управлять химическим процессом, т. е. обеспечить наиболее быстрое и полное проведение интерисую- й 2. Краткий очерк истории развития физической химии 13 щих технику реакций в нужном направлении и прн условиях, наиболее приемлемых для заводских масштабов.
Такие важнейшие процессы химической технологии, как синтез и окисление аммиака, контактное получение серной кислоты и многие другие, всецело основаны на результатах физико-химического изучения этих реакций. Велико и постоянно возрастает значение физико- химических исследований в развитии химической промышленности (основной органический синтез, нефтехимия, производство пластических масс и химического волокна и др.). Важную роль играют физико-химические исследования и для многих других, отраслей народного хозяйства (металлургии, нефтяной промышленности, производства строительных материалов, сельского хозяйства), а также для медицины и др. Из сказанного вытекает значение физической химии как важной учебной дисциплины, изучению которой уделяют большое внимание в химических, химико-технологических, горнометаллургнческих, сельскохозяйственных и других высших учебных заведениях.
Э 2. Краткий очерк истории развития физической химии Термин «физическая химия» и определение этой науки впервые были даны М. В. Ломоносовым, который в 1752 — 1754 гг. читал студентам Академии наук курс физической химпн и оставил рукопись этого курса «Введение в истинную физическую химию» (1752). Ломоносов выполнил многие исследования, темы которых соответствуют составленному им же «Плану к курсу физической химии> (1752) и программе экспериментальных работ; «Опыт физической химии» (1754). Под его руководством проводился также студенческий практнкум и дипломные работы по физической химии. Ломоносов дал следующее определение физической химии: «физнческая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при хнмнческпх операциях». Это определение близко современному.
Ломоносову принадлежит открытие закона постоянства веса при химических реакциях. Он сформулировал закон сохранения движения, создал стройную и ясно изложенную качественную кинетическую теорию материи и объяснил теплоту как проявление движения молекул. Ломоносов выполнил также ряд других исследований по физике и химии. Хотя в течение последующего столетия физическая химия не обособилась в отдельную науку и самый термин «физцческая химия» не использовался, но многие крупные физики и химики Введение вели исследования, которые следует отнести к физической химии, как она определяется в наше время.
В результате этих исследований было сделано много важных открытий и обобщений. Можно указать на открытие адсорбции газов (Шееле в Швеции, 1773 г, и Фонтана во Франции, 1777 г.) и адсорбцпп из растворов (Т. Е. Ловиц в Петербурге, 1785 г.), открытие каталитических реакций в начале Х1Х века Деви и Тенароми установлениепредставления о катализе Берцелиусом (!835). Основы электрохимии были заложены исследованиями по гальваническим элементам, электролизу и переносу тока в электролитах, проведенными Вольта, В. В. Петровым, Деви, Т. И. Гроттусом и Фарадеем, Изучение теплот химических реакций было начато Лавуазье и Лапласом (1779 — 1784) и в дальнейшем привело к установлению основного закона термохимни — закона постоянства сумм теплот (Г.
И. Гесс, 1840). Для развития физической химии огромное значение имело открытие двух законов термодинамики в середине Х1Х века (Карно, Майер, Гельмгольц, Джоуль, Клаузиус, В. Томсон). Количество и разнообразие исследований, лежащих в области, пограничной между физикой и химией, постоянно возрастало в середине и в третьей четверти Х1Х века. Было развито термодпнамическое учение о химическом равновесии (Гульдберг и Вааге, Гиббс). Исследования Вильгельми положили начало изучению скоростей химических реакций (химическая кинетика).
Исследовался перенос электричества в растворах (Гитторф, Кольрауш), изучались законы равновесия растворов с паром (Д. П. Коновалов) и развивалась теория растворов (Д. И. Менделеев). Большое значение для оформления физической химии, как особого предмета преподавания, а, отсюда, и как самостоятельной науки, имела деятельность Н. Н. Бекетова и В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
