Opis
Od wielu lat podręcznik znany i uznawany za standard na wielu uczelniach. Poprowadzono w nim spójny i jednolity wykład chemii fizycznej, który opiera się na termodynamice oraz mechanice kwantowej. Od czasu pierwszego wydania zaszło jednak wiele zmian w zakresie zjawisk i metod fizykochemicznych i dlatego grono specjalistów - uczniów profesorów Pigonia i Ruziewicza - podjęło się dokonania niezbędnych uzupełnień i aktualizacji podręcznika, aby mógł on nadal pełnić rolę podstawowego kompendium wiedzy z tej dziedziny. Podstawowe zmiany, których dokonano w nowym wydaniu to: • dołączenie odniesień do najnowszych osiągnięć i zjawisk w dziedzinie chemii fizycznej, m.in. w zakresie metod analitycznych i badawczych, zastosowań, powstawania i stabilności struktur biologicznych, • dostosowanie do obowiązującej nomenklatury fizykochemicznej, • reorganizacja treści podręcznika i wzbogacenie jej dodatkowymi paragrafami i materiałem ilustracyjnym. Spis treściPrzedmowa XI Wstęp 1 1. TERMODYNAMIKA CHEMICZNA 3 1.1. Pojęcia podstawowe 3 1.2. Pierwsza zasada termodynamiki 8 1.2.1. Sformułowanie pierwszej zasady termodynamiki 8 1.2.2. Praca 10 1.2.3. Energia wewnętrzna 12 1.3. Podstawy termochemii 16 1.3.1. Ciepło reakcji w stałej objętości i pod stałym ciśnieniem; entalpia 16 1.3.2. Związek między Cp a Cv oraz między ?Hr a ?Ur 20 1.3.3. Zależność ciepła reakcji od ciśnienia (objętości) i od temperatury 23 1.3.4. Prawo Hessa. Standardowe ciepło reakcji 25 1.3.5. Doświadczalne metody wyznaczania ciepła reakcji 29 1.4. Druga zasada termodynamiki 31 1.4.1. Procesy odwracalne i nieodwracalne 31 1.4.2. Entropia 32 1.4.3. Energia swobodna i entalpia swobodna 36 1.4.4. Produkcja entropii w reakcji chemicznej. Powinowactwo chemiczne 39 1.4.5. Związki między funkcjami termodynamicznymi 41 1.5. Statyka chemiczna 45 1.5.1. Układy otwarte. Potencjał chemiczny 45 1.5.2. Potencjał chemiczny i powinowactwo. Równowaga chemiczna i fazowa 47 1.5.3. Funkcje termodynamiczne gazu doskonałego 49 1.5.4. Roztwory doskonałe i idealne 53 1.5.5. Prawo działania mas 53 1.5.6. Zależność stałych równowagi od temperatury i ciśnienia. Reguła przekory 58 1.5.7. Roztwory rzeczywiste 61 1.5.8. Powinowactwo standardowe i stała równowagi 69 1.5.9. Twierdzenie Nernsta-Plancka 71 1.5.10. Obliczanie wartości standardowego powinowactwa i stałej równowagi reakcji 74 1.5.11. Obliczanie stężeń reagentów w stanie równowagi 76 2. UKŁADY JEDNOSKŁADNIKOWE: GAZY I FAZY SKONDENSOWANE 81 2.1. Teoria kinetyczna gazów 81 2.1.1. Rozkład prędkości cząsteczek gazu 82 2.1.2. Równanie stanu gazu 85 2.1.3. Molowa pojemność cieplna gazu doskonałego 86 2.1.4. Zderzenia cząsteczek gazu 89 2.2. Gazy rzeczywiste 92 2.2.1. Właściwości gazów rzeczywistych - gaz van der Waalsa 92 2.2.2. Równania stanu gazów rzeczywistych 99 2.2.3. Skraplanie gazów i zjawiska krytyczne 107 2.2.4. Zredukowane równanie stanu. Teoremat o stanach odpowiadających sobie 111 2.2.5. Współczynniki lotności 115 2.2.6. Funkcje termodynamiczne gazów rzeczywistych 118 2.3. Fazy skondensowane 120 2.3.1. Funkcja rozkładu w fazach skondensowanych 120 2.3.2. Stan ciekły 121 2.3.3. Równania stanu cieczy 123 2.4. Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych 126 2.4.1. Przemiany fazowe pierwszego i drugiego rodzaju 127 2.4.2. Prawo Clausiusa-Clapeyrona 133 2.4.3. Wykresy fazowe układów jednoskładnikowych 139 2.4.4. Przemiany monotropowe i enancjotropowe 143 3. RÓWNOWAGI FAZOWE W UKŁADACH WIELOSKŁADNIKOWYCH 147 3.1. Reguła faz Gibbsa 147 3.1.1. Stopnie swobody 148 3.1.2. Składniki niezależne 150 3.1.3. Prawo przesunięć równowagi 154 3.2. Układy dwuskładnikowe 155 3.2.1. Rozpuszczalność wzajemna dwóch cieczy 155 3.2.2. Prężność pary nasyconej nad roztworem. Prawo Raoulta i prawo Henry'ego 160 3.2.3. Skład pary nad roztworem. Destylacja izotermiczna i izobaryczna 166 3.2.4. Azeotropia 170 3.2.5. Heteroazeotropia i heterozeotropia 173 3.2.6. Rozpuszczalność gazów w cieczach 177 3.2.7. Równowaga cieczy i fazy stałej w układzie dwuskładnikowym 179 3.3. Zjawiska osmotyczne w układach dwuskładnikowych 189 3.3.1. Ebuliometria i kriometria 189 3.3.2. Ciśnienie osmotyczme roztworu 195 3.4. Układy trójskładnikowe 199 3.4.1. Trójkąt stężeń Gibbsa 199 3.4.2. Rozpuszczalność wzajemna trzech cieczy 200 3.4.3. Prawo podziału Nernsta 203 3.4.4. Równowagi między fazami ciekłymi i stałymi 206 3.5. Współczynniki aktywności składnika w roztworze 210 3.6. Kinetyka i mechanizm przemian fazowych 218 4. FAZY POWIERZCHNIOWE I UKŁADY DYSPERSYJNE 224 4.1. Molekularna struktura warstwy powierzchniowej 224 4.2. Adsorpcja 227 4.2.1. Adsorpcja fizyczna i chemiczna 227 4.2.2. Izoterma adsorpcji Langmuira 230 4.2.3. Izotermy adsorpcji w układach rzeczywistych 233 4.2.4. Adsorpcja w materiałach porowatych 234 4.2.5. Zastosowania 236 4.3. Zjawiska powierzchniowe w fazach jednoskładnikowych 239 4.3.1. Termodynamika fazy powierzchniowej 239 4.3.2. Ciśnienie pęcherzykowe 241 4.3.3. Prężnożć pary nad zakrzywioną powierzchnię 244 4.3.4. Napięcie powierzchniowe czystych c