- •В. I. Бондар
- •Введение.
- •Глава I. Химическая термодинамика.
- •1. Основные понятия и величины.
- •2. Первое начало термодинамики.
- •3. Применение первого начала к характеристике идеальных термодинамических процессов.
- •4. Вычисление работы идеальных термодинамических процессов.
- •V1 до объема v2 при различных условиях.
- •Глава II. Теплоемкость.
- •Формы выражения теплоемкости.
- •2. Теплоемкость идеального газа.
- •3. Теплоемкость твердых тел.
- •4. Правило Неймана - Коппа.
- •5. Температурная зависимость теплоемкости.
- •6. Квантовая теория теплоемкости
- •Глава III. Применение первого начала к химическим процессам.
- •Термохимия – раздел термодинамики.
- •2. Связь тепловых эффектов химических реакций при постоянном объеме (qv) и давлении (qp).
- •3. Закон Гесса.
- •4. Следствия из закона Гесса.
- •5. Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры (уравнение Кирхгофа).
- •Глава IV. Второе начало термодинамики.
- •Содержание второго начала термодинамики.
- •2. Обратимые и необратимые процессы.
- •3. Коэффициент полезного действия тепловой машины. Цикл Карно.
- •4. Работа холодильника (теплового насоса).
- •5. Измерение рассеивания энергии. Энтропия.
- •6. Термодинамический взгляд на энтропию.
- •7. Вычисление энтропии.
- •8. Направление протекания процессов в изолированных системах и термодинамические условия равновесия.
- •9. Энергия Гиббса. Энергия Гельмгольца.
- •10. Направление протекания процессов в неизолированных системах и термодинамические условия равновесия.
- •11. Уравнение Гиббса - Гельмгольца.
- •12. Применение второго закона термодинамики к фазовым переходам. Уравнение Клаузиуса - Клапейрона.
- •13. Химическое равновесие. Закон действующих масс и константа равновесия.
- •14. Различные формы констант равновесия и связь между ними.
- •15. Уравнение изотермы химической реакции. Химическое сродство.
- •16. Направление реакций и условие равновесия.
- •17. Зависимость константы равновесия от температуры и давления.
- •18. Равновесие в гетерогенных системах.
- •19. Термическая диссоциация.
- •Глава V. Третий закон термодинамики.
- •Недостаточность I и II законов термодинамики для расчета химического сродства.
- •2. Тепловая теорема Нернста.
- •3. Следствия из тепловой теоремы Нернста.
- •4. Расчет абсолютных значений энтропии.
- •5. Применение таблиц термодинамических функций для расчетов равновесий.
- •Глава VI. Правило фаз.
- •1. Основные понятия и определения.
- •2. Уравнение правила фаз.
- •3. Геометрический образ уравнения состояния.
- •4. Однокомпонентные системы.
- •5. Двухкомпонентные системы.
- •5.1. Системы с неограниченной растворимостью
- •5.2. Системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и ограниченной в твердом.
- •6. Трехкомпонентные системы.
- •VII Растворы.
- •1. Общая характеристика растворов и их классификация.
- •2. Закон Рауля.
- •3. Температура замерзания и кипения разбавленных растворов (следствия из закона Рауля).
- •4. Осмотическое давление растворов.
- •5. Закон Генри.
- •6. Закон распределения.
- •7. Парциальные молярные характеристики компонентов раствора.
- •8. Химический потенциал.
- •9. Термодинамика неидеальных растворов.
- •Глава VIII. Теория электролитов.
- •1. Растворы электролитов.
- •2. Теория электролитической диссоциации.
- •3. Сильные и слабые электролиты.
- •4. Электропроводность растворов электролитов.
- •5. Подвижность и числа переноса ионов.
- •Глава IX. Гальванические элементы.
- •1. Возникновение электродвижущих сил.
- •2. Термодинамика гальванического элемента.
- •3. Электродные потенциалы.
- •4. Классификация электродов и гальванических элементов.
- •Глава X. Кинетика гомогенных химических реакций.
- •1. Скорость химической реакции.
- •2. Молекулярность и порядок химической реакции.
- •3. Методы определения порядка химических реакций.
- •4. Сложные реакции.
- •5. Влияние температуры на скорость химических реакций. Энергия активации.
- •6. Теория активных столкновений.
- •7. Теория переходного состояния.
- •XI. Гетерогенные процессы.
- •Глава XII. Цепные реакции.
- •Глава XIII. Поверхностные явления.
Глава VIII. Теория электролитов.
1. Растворы электролитов.
Многие химические соединения (соли, кислоты и т. д.) в растворенном или расплавленном состоянии способны проводить электрический ток. Такие вещества называются электролитами. Передача электричества в них осуществляется миграцией3 ионов - положительно (катионы) и отрицательно (анионы) заряженных материальных частиц.
Электролиты - проводники второго рода, в отличие от металлов, относящихся к проводникам первого рода, у которых перенос электричества осуществляется миграцией электронов.
При наложении электрического поля в электролите происходит явления электролиза. Электролиз следует понимать как совокупность окислительно - восстановительных реакций на электродах электролитической ячейки (электролизера).
Электрод, на котором осуществляется окислительный процесс, связанный с потерей веществом электронов, называют анодом. А электрод, на котором происходит восстановительный процесс - катодом.
Количественно явление электролиза описывается законами Фарадея.
Первый закон Фарадея. Масса вещества (m), выделившегося при электролизе на катоде, прямо пропорциональна величине электрического заряда (q), прошедшего через электролит:
m = k q, (8.1)
где k - электрохимический эквивалент вещества, кг/Кл.
Второй закон Фарадея. Электрохимические эквиваленты веществ (k) прямо пропорциональны их химическим эквивалентам :
, (8.2)
где F - число Фарадея, равное 96500 Кл/моль;
- мольная масса вещества;
n - заряд иона.
Из объединенного закона электролиза Фарадея:
, (8.3)
следует, что число Фарадея численно равно электрическому заряду, который нужно пропустить через электролит для выделения на электроде массы любого вещества, равной в килограммах отношению.
2. Теория электролитической диссоциации.
Гипотеза электролитической диссоциации, объясняющая причину образования ионов в растворе электролита была выдвинута Сванте Аррениусом в 1887 г. Разрабатывая гипотезу, С. Аррениус сформулировал два ее постулата.
Первый постулат. В растворах электролитов ионы существуют вне зависимости от наложения или отсутствия электрического поля.
С. Аррениусом вводится представление о частичной диссоциации электролитов:
,
где - степень диссоциации электролита, изменяющаяся в интервале от 0 до 1.
Второй постулат. Растворы электролитов подчиняются законам разбавленных растворов.
По мнению С. Аррениуса соотношения, полученные для разбавленных растворов, выполняются и для растворов электролитов с той лишь разницей, что необходимо учесть увеличение числа растворенных частиц вследствие явления электролитической диссоциации. Это увеличение учитывается введением коэффициента диссоциации (i).
В этой связи величины и др. примут более высокие значения, так как i > 1:
; ; p’ = icRT.
Величины и i взаимосвязаны:
i = 1 + (m - 1),
где m - число ионов, образующихся при разрушении молекулы.