- •Примечание
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Роль физической химии в развитии современной техники
- •1. ЭНЕРГЕТИКА ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, НАПРАВЛЕННОСТЬ ИХ ПРОТЕКАНИЯ
- •1.1. Предмет химической термодинамики. Основные определения и понятия
- •1.2. Внутренняя энергия, энтальпия, работа. Первый закон термодинамики
- •1.3. Тепловые эффекты физико-химических процессов. Термохимические законы
- •1.4. Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгофа
- •1.5. Работа идеального газа
- •1.6. Второй закон термодинамики. Энтропия
- •1.7. Свободная энергия Гиббса и свободная энергия Гельмгольца
- •1.8. Третий закон термодинамики. Абсолютное значение энтропии
- •1.9. Характеристические (термодинамические) функции
- •1.9.1. Изохорно-изотермический потенциал или свободная энергия Гельмгольца (F)
- •1.9.3. Энтальпия системы (H)
- •1.9.4. Изобарно-изотермический потенциал или свободная энергия Гиббса (G)
- •1.9.5. Уравнение Гиббса-Гельмгольца (объединенные первое и второе начала термодинамики)
- •1.10. Химический потенциал
- •1.11. Термодинамика химического равновесия
- •1.11.1. Уравнение изотермы химической реакции
- •1.11.2. Уравнения изобары химической реакции
- •1.11.3. Уравнение изохоры химической реакции
- •2. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ТЕРМОДИНАМИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
- •2.1. Поверхностные явления. Адсорбция
- •2.2. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •2.3. Практическое применение адсорбции
- •3.2. Основной закон фазового равновесия. Правило фаз Гиббса
- •3.4. Закон распределения Нернста-Шилова
- •3.7.1. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Диаграммы состояния бинарных систем
- •3.7.1. Физико-химический и термический анализ
- •3.7.2. Диаграмма состояния системы с простой эвтектикой
- •3.7.3. Диаграммы состояния системы с химическим соединением
- •3.7.3.1. Соединение с конгруэнтной точкой плавления
- •3.7.3.2. Соединение с инконгруэнтной точкой плавления
- •3.7.4. Диаграммы состояния с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твёрдом состояниях
- •Типы диаграмм состояния твёрдых растворов.
- •3.7.5. Диаграммы состояния системы с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии
- •3.7.7. Диаграммы состояния полупроводниковых систем, применяющихся в электронике. Особенности их построения
- •Система Si – Ge.
- •Система Ge – Sb.
- •Система Al – Si.
- •Система In – Ge.
- •Система Au – Si.
- •Система Pb – Sn.
- •Полупроводниковые соединения.
- •4. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ
- •4.1. Кинетика и термодинамика электрохимических процессов
- •4.1.1. Электродные процессы и потенциалы. Классификация электродов
- •4.1.2. Гальванические элементы
- •4.1.3. Кинетика процессов электролиза. Законы электролиза
- •Законы электролиза
- •4.1.3.2. Катодные процессы
- •4.1.3.3. Анодные процессы
- •4.1.4.1. Химические источники тока
- •4.1.4.2. Применение электролиза в технике
- •Электрохимическое производство химических продуктов
- •Гальванотехника
- •Электрохимическая обработка металлов и сплавов
- •Электрохимические преобразователи информации
- •4.2. Кинетика и термодинамика процессов электрохимической коррозии. Методы защиты от коррозии
- •4.2.1. Понятие коррозии. Виды коррозионных повреждений. Скорость коррозии
- •4.2.2. Классификация процессов коррозии
- •4.2.2.1. Классификация по условиям протекания
- •4.2.2.2. Классификация по механизму их протекания
- •Химическая коррозия
- •Электрохимическая коррозия
- •4.2.3. Методы защиты металлов от коррозии
- •4.2.3.1. Легирование
- •4.2.3.2. Защитные покрытия
- •Органические защитные покрытия
- •Неорганические покрытия
- •Металлические защитные покрытия
- •4.2.3.3. Электрохимическая защита
- •4.2.3.4. Другие способы защиты
- •ЛИТЕРАТУРА
- •1. Основная литература
- •2. Дополнительная литература
5
ВВЕДЕНИЕ
Роль физической химии в развитии современной техники
Для современного развития радиоэлектронных средств и вычисли- тельной техники характерна непрерывная смена поколений аппаратуры и оборудования, которая требует совершенствования существующих и создания принципиально новых технологических методов, более совер- шенных устройств, в основе которых лежат физико-химические процес- сы и закономерности, трудности выявления которых, наряду с другими, связаны с недостаточным уровнем знаний о степени их влияния на каче- ство выпускаемых приборов. В то же время стабильность характеристик приборов и их качество зависят не только от правильного выбора мате- риалов и определения их термодинамической совместимости, но от ха- рактера взаимодействия их с окружающей средой, природы физико- химических явлений и процессов протекающих на их поверхности.
Для решения указанных выше проблем современный инженер должен обладать фундаментальными знаниями в области химии, в том числе и в та- кой ее отрасли, как физическая химия, позволяющими ему самостоятельно ориентироваться в специальных вопросах, а также, используя новейшие дос- тижения в области смежных наук, грамотно самому решать и ставить перед другими специалистами определенные технические задачи.
Цель преподавания дисциплины состоит в формировании у студентов теоретических знаний и практических навыков в области физической химии в связи с задачами и современными требования- ми полупроводникового материаловедения и микроэлектроники. Су- щественное усложнение многих технических систем привело к необ- ходимости глубокого изучения физико-химических процессов, основ- ных закономерностей, определяющих направленность процессов, скорость их протекания, влияния среды, примесей, условия получе- ния максимального выхода необходимой продукции.
Современный инженер должен обладать фундаментальными зна- ниями, обеспечивающими ему правильное понимание новых научных фак- тов, возможность самостоятельно и грамотно разобраться в специальных вопросах, решать комплексно сложные проблемы, используя достижения в области смежных наук. Понимание основных законов химии и физической химии помогает специалисту также и в решении экологических проблем.
Важнейшей составной частью учебного процесса при изуче- нии дисциплины «Физическая химия» является лабораторный прак- тикум и практические занятия. Основная цель их состоит в закреп- лении теоретического материала, приобретении навыков экспери- ментирования, обработки экспериментальных данных и их анализа, доведения решения задачи до конечного числового результата, вос- питания ответственности за результат расчета.
Предлагаемый курс лекций направлен на самостоятельную подготовку специалистов, которым предстоит работать в отраслях промышленного производства радиотехнического профиля. В него включены теоретиче- ские вопросы термодинамических закономерностей протекания физико- химических и электрохимических процессов, кратко рассмотрены хими- ческие источники тока, вопросы коррозии металлов и методы защиты.