Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1: Вступ - Передумови та погляд вперед

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    21637

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Фізична хімія охоплює найрізноманітніші ідеї, які тісно пов'язані між собою. Здебільшого ми не можемо зрозуміти одного, не маючи певного розуміння багатьох інших. Ми долаємо цю проблему, дивлячись на одну і ту ж ідею з низки дещо інших і все більш складних точок зору. Ця книга зосереджена на теоріях фізичної хімії, які описують і роблять прогнози про хімічну рівновагу. Ми опускаємо багато тем, які зазвичай розуміються як включені в предмет фізичної хімії. Зокрема, ми ставимося до квантової механіки лише коротко, а спектроскопію зовсім немає.

    Цілями хімії є прогнозування молекулярних структур і хімічної реактивності. Для даної емпіричної формули ми хочемо мати можливість передбачити всі стабільні, тривимірні атомні механізми, які можуть існувати. Ми також хочемо мати можливість передбачити всі реакції, в яких може брати участь кожна така молекула. І, поки ми складаємо наш список бажань, ми хочемо мати можливість передбачити, наскільки швидко кожна реакція проходить при будь-якому наборі умов реакції, які можуть бути цікавими.

    Багато різних видів теорій дозволяють нам робити корисні прогнози щодо хімічної реактивності. Іноді ми можемо робити прогнози на основі детальних квантово-механічних розрахунків. Коли термодинамічні дані доступні, ми можемо робити точні прогнози про те, в якій мірі може відбутися певна реакція. Не вистачає таких даних про сполуку, але з огляду на його структуру, ми зазвичай можемо зробити деякі вартісні прогнози на основі узагальнень (моделей), які відображають наш накопичений досвід роботи з конкретними класами сполук та їх відомими реакціями. Зазвичай ці прогнози є якісними, і вони не включають багато примітних особливостей, які виникають при проведенні експериментальних досліджень.

    Фізична хімія - це загальна теорія властивостей хімічних речовин, причому хімічна реакційна здатність є надзвичайно важливою властивістю. Ця книга зосереджена на основних ідеях у предметах хімічної кінетики, хімічної термодинаміки та статистичної термодинаміки. Ці ідеї стосуються характеристики, кореляції та прогнозування ступеня, в якій може відбутися будь-яка хімічна реакція. Оскільки прогнозування того, як система буде реагувати, суттєво еквівалентно прогнозуванню її рівноваги, ми направляємо наші зусилля на розуміння того, як кожен із цих суб'єктів сприяє нашому розумінню важливих в хімії процесів рівноваги. У цьому розділі ми розглянемо загальні характеристики цих предметів.

    Вивчення хімічної кінетики дає нам один спосіб думати про хімічну рівновагу, який є простим і прямим. Класична хімічна термодинаміка дає нам можливість прогнозувати хімічні рівноваги для широкого спектру реакцій на основі експериментальних спостережень, проведених в набагато меншому діапазоні умов. Тобто, як тільки ми виміряли термодинамічні функції, що характеризують сполуку, ми можемо використовувати ці значення для прогнозування поведінки сполуки в самих різних реакціях. Статистична механіка дає нам концептуальну основу для розуміння того, чому закони хімічної термодинаміки приймають ту форму, яку вони роблять. Він також забезпечує спосіб отримання точних значень термодинамічних властивостей багатьох сполук.

    • 1.1: Роль ідеального газу
    • 1.2: Хімічна кінетика
      Хімічна кінетика - це вивчення того, як швидко відбуваються хімічні реакції. У розділі 5 ми бачимо, що існує унікальний спосіб вказати, що ми маємо на увазі під «як швидко». Ми називаємо цю специфікацію швидкістю реакції. Хімічна кінетика - це вивчення факторів, що визначають швидкість тієї чи іншої реакції.
    • 1.3: Класична термодинаміка
    • 1.4: Статистична термодинаміка
      Статистична термодинаміка - це теорія, яка використовує молекулярні властивості для прогнозування поведінки макроскопічних величин сполук. Хоча витоки статистичної термодинаміки передують розвитку квантової механіки, сучасний розвиток статистичної термодинаміки передбачає, що квантовані рівні енергії, пов'язані з певною системою, відомі.
    • 1.5: Теплообмін в практичних пристроях
    • 1.6: Поняття рівноваги
    • 1.7: Хімічна рівновага та прогнозування хімічних змін
    • 1.8: Рівновага і класична термодинаміка
    • 1.9: Кілька ідей з філософії науки
      Мета науки - створення теорій, які точно описують фізичну реальність. Тут ми досліджуємо деякі найкорисніші наукові теорії, які існують. Вони були широко перевірені. Ми знаємо, що існують обмеження щодо їх застосовності. Ми очікуємо, що подальші роздуми та експерименти розширять сферу їх застосування. Ми очікуємо, що деякі елементи цих теорій потрібно буде змінити таким чином, що ми не можемо передбачити, але ми не очікуємо, що основні поняття будуть визнані недійсними.
    • 1.10: Кілька ідей з формальної логіки
      Формальна логіка стосується відносин між пропозиціями, де пропозиція - це будь-яке твердження (передбачуваного) факту. Будь-яка пропозиція може бути виражена як звичайне англійське речення, хоча може бути зручніше використовувати математичні символи або якісь інші позначення.
    • 1.11: Проблеми