Навчальний посібник охоплює увесь курс фізичної хімії. До кожного розділу подано теоретичний матеріал, який містить відомості, необхідні для розв'язування задач, основні розрахункові формули. Значне місце відведено розв'язуванню типових задач. Містить також достатньо великий набір задач для самостійного розв'язування студентами. Розрахований на студентів та викладачів вищих навчальних закладів І - IV рівнів акредитації як нехімічних, так і хімічних спеціальностей. ЗМІСТ ПЕРЕДНЄ СЛОВО...........................................................................................8 Предмет фізичної хімії та її розвиток.......................................................... 10 ТЕМА 1. РОЗЧИНИ........................................................................................12 1.1. Тиск пари розчинів. Закон Рауля. Перегонка......................................12 1.2. Рідкі розчини. Ідеальні і неідеальні розчини..........................................17 1.3. Діаграми стану. Закони Коновалова. Дистиляція. Ректифікація........23 1.4. Температура замерзання і температура кипіння розчинів. Кріоскопічна і ебуліоскопічна сталі........................................................................................30 1.5. Осмотичний тиск розчинів. Ізотонічний коефіцієнт. Ступінь дисоціації (уявний).............................................................................................................36 Розв'язання типових задач ............................................................................41 Задачі для самоконтролю ...............................................................................50 ТЕМА 2. ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ РОЗЧИНІВ ЗАКОН РОЗБАВЛЕННЯ.............................................................................................. 58 2.1. Електропровідність розчинів. Питома електропровідність................... 58 2.2. Абсолютна швидкість руху йону. Рухомості йонів................................. 61 2.3. Моль-еквівалентна електропровідність. Вплив розбавлення розчину на електропровідність. Електропровідність при безмежному розбавленні….. 63 2.4. Закон незалежності руху йонів. Константа дисоціації. Числа переносу………………………………………………………………………. 66 2.5. Застосування методу електропровідності...............................................70 Розв'язання типових задач...............................................................................73 Задачі для самоконтролю ................................................................................83 ТЕМА 3. ПЕРШИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ................................... 90 3.1. Основні поняття термодинаміки.............................................................. 90 3.2. Види теплоємності, залежність теплоємності від температури............93 Розв'язання типових задач..............................................................................98 3.3. Формулювання першого закону термодинаміки,його математичний запис.................................................................................................................101 3.4. Формули для обчислення теплоти і роботи за різних умов................ 103 Розв'язання типових задач.............................................................................108 Задачі для самоконтролю ............................................................................. 120 ТЕМА 4. ТЕРМОХІМІЯ. ЗАКОН ГЕССА. ЗАКОН КІРХГОФФА.... 128 4.1. Поняття про термохімію. Тепловий ефект хімічної реакції за сталих об'єму і тиску................................................................................................. 128 4.2. Закон Гесса і наслідки закону Гесса. Стандартні теплоти утворення і згоряння хімічних речовин .......................................................................... 130 4.3. Теплоти розчинення, їх класифікація і способи визначення............. 134 Розв'язання типових задач............................................................................136 4.4. Залежність теплового ефекту хімічної реакції від температури. Закон Кірхгоффа............................................................................................ 149 Розв'язання типових задач............................................................................153 Задачі для самоконтролю .............................................................................161 ТЕМА 5. ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. ЕНТРОПІЯ. ТЕРМОДИНАМІЧНІ ПОТЕНЦІАЛИ………………………………… 170 5.1. Формулювання другого закону термодинаміки..................................170 5.2. Ентропія, визначення ентропії систем за різних умов протікання процесу...........................................................................................................173 Розв'язання типових задач...........................................................................177 5.3. Взаємозв'язок між термодинамічними потенціалами. Вільна (F і G) і зв'язана (s) енергії та їх обмеження..............................................................186 5.4. Ознаки протікання самовільного процесу до рівноваги.....................189 5.5. Поняття про хімічний потенціал. Зміни термодинамічних потенціалів і ентропії............................................................................................................193 5.6. Температурна залежність корисної роботи за сталих Р і Т(V і Т)..... 196 Розв'язання типових задач............................................................................199 Задачі для самоконтролю...............................................................................206 ТЕМА 6. ФАЗОВА РІВНОВАГА В ГЕТЕРОГЕННИХ СИСТЕМА..215 6.1. Загальні поняття. Правило фаз Гіббса. Діаграма фазового стану води………………………………………………………………………..... 215 6.2. Залежність тиску насиченої пари рідини від температури. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса................................................................................... 221 6.3. Термодинаміка фазових переходів. Способи визначення теплоти фазового переходу......................................................................................... 222 6.4. Інтегральна залежність тиску насиченої пари від температури........ 223 Розв'язання типових задач............................................................................225 6.5. Взаємна розчинність рідин.................................................................... 228 6.6. Рівновага твердий компонент - розчин. Метод термічного аналізу. 230 6.7. Діаграма плавкості.................................................................................233 6.8. Рівновага у трикомпонентній рідкій системі...................................... 235 Задачі для самоконтролю.............................................................................238 ТЕМА 7. ХІМІЧНА РІВНОВАГА............................................................ 242 7.1. Хімічна рівновага в гомогенних і гетерогенних системах. Хімічний потенціал....................................................................................... 242 7.2. Рівняння ізотерми хімічної реакції....................................................... 248 Розв'язання типових задач............................................................................252 7.3. Залежність константи рівноваги хімічної реакції від температури. Рівняння ізобари та ізохори.......................................................................... 257 Розв'язання типових задач............................................................................258 Задачі для самоконтролю .............................................................................265 ТЕМА 8. ЕЛЕКТРОХІМІЯ. РОЗЧИНИ ЕЛЕКТРОЛІТІВ………....... 270 8.1. Електрохімічні процеси ......................................................................... 271 8.2. Рівновага в розчинах електролітів. Електролітична дисоціація......... 271 8.3. Активність електролітів. Залежність активності йонів від складу розчинів........................................................................................................... 273 8.4. Середня йонна активність електроліту, середній коефіцієнт активності, середня моляльна концентрація електроліту...............................................275 8.5. Основи теорії сильних електролітів. Рівняння Дебая-Гюккеля.......... 277 Розв'язання типових задач.............................................................................279 8.6.Механізм виникнення електрорушійної сили гальванічного кола. Виникнення струму........................................................................................ 282 8.7. Термодинаміка зворотніх електрохімічних систем……….………..... 286 8.8. Електродні потенціали та електрорушійна сила (ЕРС) хімічного та концентраційного гальванічного елементу.................................................. 290 8.9. Вимірювання електродних потенціалів та електрорушійної сили гальванічного елемента.................................................................................. 298 8.10. Водневий, каломельний, хінгідронний і окисно-відновні електроди......................................................................................................... 301 8.11. Електрометричний метод вимірювання рН. Потенціометричне титрування....................................................................................................... 308 Розв'язання типових задач............................................................................. 310 8.12. Електроліз. Закони Фарадея.................................................................317 8.13. Дисоціація води. Водневий показник. Буферні розчини................... 320 Розв'язання типових задач............................................................................. 325 Задачі для самоконтролю .............................................................................. 330 ТЕМА 9. ХІМІЧНА КІНЕТИКА................................................................ 342 9.1. Поняття про швидкість хімічної реакції. Константа швидкості. Залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин…..... 342 9.2. Молекулярність і порядок реакції.............................. 345 9.3. Константа швидкості першого, другого і нульового порядку............ 347 9.4. Залежність швидкості реакції від температури. Рівняння Арреніуса. Визначення енергії активації......................................................................... 350 9.5. Поняття про каталіз і каталізатори. Ферментативний каталіз............352 9.6. Кінетична класифікація реакцій. Ланцюгові реакції………………... 358 Розв'язання типових задач.............................................................................363 Задачі для самоконтролю ..............................................................................373 ТЕМА 10. КІНЕТИКА ЕЛЕКТРОДНИХ ПРОЦЕСІВ. КОРОЗІЯ...... 380 10.1. Швидкість електрохімічної реакції. Електродна поляризація.......... 380 10.2. Залежність струму від перенапруги. Рівняння Тафеля. Поляризаційні криві.................................................................................................................384 10.3. Електрохімічне осідання металів......................................................... 388 10.4. Корозія. Пасивність металів. Методи захисту металів від корозії.. 390 ДОДАТКИ..................................................................................................... 396 ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА............................................................... 413