Химическая термодинамика. Химия низких, высоких температур. Химия растворов. Теория кислот и оснований

В данной монографии обобщены результаты многолетних научных исследований ее авторов в области геометрического и аналитического моделирования фазовых систем. Эти результаты являются наглядной иллюстрацией как самой постановки моделирования фазовых систем, так и возможностей анализа на его основе взаимосвязи двух фундаментальных областей: термодинамики и фазовых равновесий. Авторами показано, как модели выводятся, анализируются и применяются для решения конкретных задач, связанных с фазовыми диаграммами этих систем; как на основе моделирования можно получать фундаментальные закономерности и новые количественные параметрические характеристики фазовых равновесий, а также как новые знания о фазовых равновесиях открывают новые возможности в изучении фазовых систем, в их систематике, прогнозировании и более глубоком анализе процессов, протекающих в этих системах. Монография включает изложение на примере однокомпонентных и ряда двойных систем новой методики построения фазовых диаграмм, а также вывод и анализ математических моделей фазовых равновесий двойных и тройных взаимных систем. При этом даны конкретные примеры применения математического моделирования для расчета диаграмм фазовых систем. Изложена методика получения термодинамической информации по ликвидусу тройных взаимных систем, классификации изотерм кристаллизации их фаз, вывода количественных критериев существования фазовых равновесий, полной растворимости и расслаивания фаз, анализа смещения обменных равновесий и других процессов в высокотемпературных взаимных системах с расплавами.

Высокотемпературным масс-спектрометрическим эффузионным методом Кнудсена изучено испарение шпинели MgAl2O4 в области температур 1850–2250 K. В газовой фазе над шпинелью идентифицированы молекулярные компоненты, как типичные для простых оксидов, образующих шпинель, так и в незначительном количестве сложный газообразный оксид MgAlO. Впервые определенные значения парциальных давлений пара молекулярных компонентов, содержащихся в газовой фазе над шпинелью, сопоставлены с таковыми, соответствующими простым оксидам

На основании данных, полученных масс-спектрометрическим эффузионным методом Кнудсена, определены значения активностей оксидов в стехиометрической шпинели MgAl2O4 в области температур 1851–2298 K. Установлено, что найденные величины энергии Гиббса образования шпинели из простых оксидов, а также энтальпии и энтропии образования шпинели из простых оксидов, равные –12.02 ± 1.14 кДж/моль и 5.03 ± 0.56 Дж/(моль K) соответственно, и энтальпия плавления шпинели, равная 55.81 ± 4.62 кДж/моль, удовлетворительно соответствуют имеющейся термодинамической информации

Рассмотрены основные понятия и законы статистической и неравновесной термодинамики. Приведены тестовые задания для контроля знаний студентов при изучении разделов «Статистическая термодинамика» и «Неравновесная термодинамика».

Содержит описание физико-химических свойств растворов, отражающих, наряду с конститутивными и аддитивными свойствами, еще и коллигативные, влияющие на целый ряд специфических особенностей растворов, а также методы определения различных характеристических величин. Даются основные положения об особенностях растворов, их концентрации и методах определения как для диссоциирующих, так и для недиссоциирующих молекул. Раскрывается сущность методов расчетов молекулярных масс растворителя и растворенного вещества, крио- и эбуллиоскопических констант, осмотических явлений и способов изготовления мембран для мембранных методов разделения смесей, коэффициента распределения и экстрагирования третьего компонента из растворов и др. Приведены примеры решения простых и многовариантных задач по данной тематике.

Рассмотрены основные теоретические аспекты химической термодинамики. Приведены методические указания к лабораторным работам по определению тепловых эффектов химических реакций и физико-химических процессов.

Рассмотрены основные понятия и законы химической термодинамики, в том числе основы статистической термодинамики и введение в термодинамику неравновесных процессов.

Рассмотрены теоретические и модельные условия протекания автокаталитических периодических химических реакций на примере реакции Белоусова-Жаботинского. Главное внимание уделено овладению методиками анализа сложных химических реакций в условиях, приближенных к термодинамическому равновесию, с использованием новейшего программного и аппаратного обеспечения лабораторных опытов.

Учебное пособие подготовлено на кафедре материаловедения и индустрии наносистем химического факультета Воронежского государственного университета.

Разработана термодинамика пиролиза углеводородов при росте углеродных нанотрубок. Вычислены активности водорода и углерода, необходимые для расчета скорости роста нанотрубок.

Новый учебник химической термодинамики написан в соответствии с современными университетскими программами для химиков и химиков-технологов. Он содержит представительное описание основ термодинамической науки наряду с более сжатым изложением вопросов фазовых и химических равновесий, теории растворов, электрохимической термодинамики и начал термодинамики поверхностных явлений. В книге использован материал лекций, которые автор читал на протяжении ряда лет студентам 2-го и 3-го курсов РХТУ им. Д.И. Менделеева. Учебник отличают конкретность и краткость, точность формулировок, отсутствие общих слов и пространных рассуждений. Благодаря этому автору удалось в книге небольшого объема изложить бóльшую часть современного курса физической химии. В то же время книгу нельзя рассматривать как краткое пособие — это полноценный учебник. Приведены задачи с решениями.

Изложены теория и методы расчетов простых и сложных по стехиометрии химических реакций основного органического и нефтехимического синтеза. Приводятся задачи для самостоятельного решения и список используемой литературы.

Для понимания основных процессов, применяемых в нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической отраслях, необходимо знать термодинамику. Представленный материал освещает вопросы, касающиеся в первую очередь массообменных процессов. Изложенные методики поясняют, как работают современные программы для технологических расчётов процессов.

В пособии в форме поурочных конспектов изложен материал изучения основных закономерностей прохождения химических процессов, рассмотрены основы термодинамики и кинетики в приложении к химическим реакциям, изучаемым в средней школе. Приведен обширный материал по подготовке демонстрационного и ученического эксперимента, практических работ, освещены вопросы интеграции изучаемых тем с явлениями окружающей среды, обществом, жизнедеятельностью человека. Приведен большой дидактический материал в системе контрольных заданий с указаниями к решению.