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

Статья посвящена термодинамическим параметрам: температуре и энтропии, давлению и объему.

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

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.

В предлагаемом учебном пособии в доступной форме изложен один из основных разделов теории химических процессов – химическое равновесие. Подробнее, чем в учебниках по общей и неорганической химии, на современном научном уровне представлены особенности гомогенных равновесий воднокомпонентных и двух компонентных системах. Изложение дополнено решением задач разного уровня сложности.

В учебнике на примере химии показаны истоки, принципы работы и результаты квантового, геометрического, аналитического (математического) и других подходов, руководствуясь которыми, современная химия и другие науки решают свои исследовательские задачи. Особый акцент сделан на инновациях, полученных в этой области автором работы: в их числе графическое и математическое моделирование и полученные с их использованием конкретные прорывные результаты в приложении к фазовым равновесиям и состояниям систем с различным числом компонентов и к уникальному фундаментальному свойству растворимости веществ. Особенностью учебника является также то, что фактический материал излагается заинтересованно, с учетом исторического развития и динамики его формирования, сопровождается авторскими комментариями, наглядными примерами, образными сравнениями и стремлением приобщить читателя к творческому процессу познания.

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.

Изложены теоретические основы важного раздела физической химии – «Растворы», включающего растворы неэлектролитов (молекулярные), слабых и сильных электролитов. Рассмотрены методы исследований и особенности лабораторного эксперимента. Приведены рекомендации по выполнению лабораторных работ, даны задачи и упражнения, контрольные вопросы, тестовые задания с применением ЭВМ.

Учебное пособие состоит из четырех частей. Вторая часть пособия посвящена изложению основных понятий химической кинетики, включая теорию элементарного акта химической реакции. Приведены контрольные вопросы для самостоятельной работы.

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

В пособии изложены физико-химические основы процессов, протекающих в литейной форме при ее изготовлении, в металлических расплавах при плавке металлов и взаимодействии металла с формой. Описаны методы расчета равновесных систем при физико-химическом взаимодействии друг с другом.

Рассматриваются теоретические основы равновесия жидкость – пар в двухкомпонентных системах с неограниченной взаимной растворимостью компонентов для идеальных и неидеальных систем. Приводятся методика выполнения лабораторной работы по изучению равновесия жидкость – пар, а также задания для самостоятельной работы студентов.

Рассмотрены общие свойства растворов, способы выражения концентрации растворов, а также методы приготовления растворов заданной концентрации. Приведена методика выполнения лабораторных работ по измерению pH растворов электролитов, гидролизу солей, исследованию электропроводности растворов слабых и сложных электролитов.

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

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.

Журнал «Расплавы» посвящен проблемам высокотемпературной физической химии и электрохимии металлических, оксидных и солевых расплавов. В нем публикуются результаты оригинальных теоретических и экспериментальных исследований структуры, физико-химических свойств, термодинамики расплавов, строения границ расплавов с твердой, жидкой и газообразной фазами, процессов, протекающих на этих границах при производстве черных, цветных и редких металлов; результаты физического и компьютерного моделирования структуры и свойств жидких, аморфных и наноматериалов. Журнал входит в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, включённых в список изданий, рекомендуемых для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени. Редакционная коллегия проводит отбор статей для перевода на английский язык и опубликования во втором и восьмом выпусках журнала «Russian Metallurgy (Metally)».

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.

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

Изложен теоретический материал и содержатся задачи по таким разделам физической химии, как основы химической термодинамики и термодинамика растворов. Каждый раздел начинается с подробного теоретического введения, за которым следуют примеры решения типовых задач и задачи для самостоятельного решения. Подготовлено на кафедре физической химии и хроматографии.

Рассматриваются изменения основных физико-химических свойств жидкости в температурном интервале от температуры плавления до температуры кипения. Закономерности изменения сопоставляются с параметрами, характеризующими массу, структуру, геометрию и энергию электронных оболочек молекул, составляющих жидкость. На основании анализа полученных зависимостей высказаны предположения относительно природы универсальных межмолекулярных взаимодействий и предложена модель структуры жидких неэлектролитов.

Журнал «Расплавы» посвящен проблемам высокотемпературной физической химии и электрохимии металлических, оксидных и солевых расплавов. В нем публикуются результаты оригинальных теоретических и экспериментальных исследований структуры, физико-химических свойств, термодинамики расплавов, строения границ расплавов с твердой, жидкой и газообразной фазами, процессов, протекающих на этих границах при производстве черных, цветных и редких металлов; результаты физического и компьютерного моделирования структуры и свойств жидких, аморфных и наноматериалов. Журнал входит в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, включённых в список изданий, рекомендуемых для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени. Редакционная коллегия проводит отбор статей для перевода на английский язык и опубликования во втором и восьмом выпусках журнала «Russian Metallurgy (Metally)».

Журнал «Расплавы» посвящен проблемам высокотемпературной физической химии и электрохимии металлических, оксидных и солевых расплавов. В нем публикуются результаты оригинальных теоретических и экспериментальных исследований структуры, физико-химических свойств, термодинамики расплавов, строения границ расплавов с твердой, жидкой и газообразной фазами, процессов, протекающих на этих границах при производстве черных, цветных и редких металлов; результаты физического и компьютерного моделирования структуры и свойств жидких, аморфных и наноматериалов. Журнал входит в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, включённых в список изданий, рекомендуемых для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени. Редакционная коллегия проводит отбор статей для перевода на английский язык и опубликования во втором и восьмом выпусках журнала «Russian Metallurgy (Metally)».

Журнал «Расплавы» посвящен проблемам высокотемпературной физической химии и электрохимии металлических, оксидных и солевых расплавов. В нем публикуются результаты оригинальных теоретических и экспериментальных исследований структуры, физико-химических свойств, термодинамики расплавов, строения границ расплавов с твердой, жидкой и газообразной фазами, процессов, протекающих на этих границах при производстве черных, цветных и редких металлов; результаты физического и компьютерного моделирования структуры и свойств жидких, аморфных и наноматериалов. Журнал входит в перечень ведущих рецензируемых научных журналов, включённых в список изданий, рекомендуемых для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени. Редакционная коллегия проводит отбор статей для перевода на английский язык и опубликования во втором и восьмом выпусках журнала «Russian Metallurgy (Metally)».

Рассмотрены технологии быстрого пиролиза растительной биомассы и газификации жидких топлив. Описана обобщенная математическая модель переработки лигноцеллюлозных отходов лесопромышленного комплекса. Приведены результаты исследования термохимической переработки различных видов растительной биомассы с последующей газификацией жидкой части, а также промышленной реализации разработанных технологий.