Название: Неравновесные явления в химических процессах
Автор: Степановских Е.И., Брусницына Л.А.
Издательство: Екатеринбург: Уральский федеральный университет (УрФУ)
Год: 2020
Формат: pdf/djvu
Страниц: 264
Размер: 12 mb
Язык: русский
В учебнике рассматриваются характеристики и закономерности неравновесных процессов, а также теоретические вопросы термодинамики электрохимических систем, кинетики простых, сложных и каталитических реакций. Материал учебника можно использовать при выполнении расчетных работ, подготовке к лабораторному практикуму и контрольным мероприятиям.
Для студентов, изучающих дисциплину «Неравновесные явления в сложных химических процессах».
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
1. Общая характеристика равновесных и неравновесных процессов
1.1. Основные понятия
1.2. Интенсивные и экстенсивные свойства системы
1.3. Локальное равновесие и фундаментальное уравнение Гиббса
1.4. Второе начало термодинамики для открытых систем
1.5. Изменение энтропии в обратимом процессе
1.5.1. Изменение энтропии в адиабатическом процессе
1.5.2. Изменение энтропии в изотермическом процессе
1.5.3. Изменение энтропии при фазовом превращении
1.5.4. Изменение энтропии при обратимом изобарическом (или изохорном) процессе изменения температуры
1.5.5. Изменение энтропии идеального газа при одновременном изменении давления и температуры
1.5.6. Изменение энтропии при образовании раствора
1.5.7. Изменение энтропии при процессах в конденсированных фазах
1.6. Методы расчета изменения энтропии в неравновесных процессах
1.6.1. Изменение энтропии при химической реакции
1.6.2. Расчет изменения энтропии при протекании химической реакции по справочным данным
1.7. Изменение энтропии при других неравновесных процессах
1.7.1. Изменение энтропии при теплопроводности
1.7.2. Изменение энтропии при расширении газа
1.7.3. Изменение энтропии при диффузии
Вопросы для самоконтроля
2. Равновесные и неравновесные явления в электрохимических системах
2.1. Общие понятия об электрохимических системах
2.2. Растворы электролитов и их свойства
2.3. Перенос тока в растворах электролитов
2.3.1. Характеристики переноса тока
2.3.2. Зависимость электропроводности растворов электролитов от различных факторов
2.3.3. Влияние сольватации и напряженности электрического поля на электропроводность растворов
2.4. Кондуктометрический метод анализа
2.4.1. Определение концентрации раствора
2.4.2. Уравнения кривой кондуктометрического титрования сильной кислоты щелочью
2.4.3. Уравнения кривой кондуктометрического титрования слабой кислоты щелочью
2.4.4. Вид кривой кондуктометрического титрования смеси кислот щелочью
2.4.5. Определение констант ионизации кондуктометрическим методом
2.4.6. Использование кондуктометрии для решения обратной задачи кинетики
Вопросы для самоконтроля
3. Термодинамика электрохимических систем
3.1. Условие равновесия фаз в электрохимической системе
3.2. Обратимые электроды и гальванические элементы
3.3. Возникновение межфазного скачка потенциалов в электрохимических системах
3.4. Электродный потенциал
3.5. Влияние различных факторов на электродный потенциал
3.6. Вычисление ЭДС гальванического элемента
3.7. Классификация электродов. Применение метода ЭДС
Вопросы для самоконтроля
4. Кинетика простых химических реакций
4.1. Основные понятия химической кинетики
4.2. Скорость химической реакции
4.3. Зависимость скорости реакции от концентрации исходных веществ
4.4. Кинетическое уравнение
4.5. Кинетическая кривая
4.6. Односторонние реакции первого порядка
4.7. Прямая и обратная задачи химической кинетики
4.8. Дифференциальные кинетические уравнения реакции других порядков
4.8.1. Дифференциальное и интегральное кинетические уравнения для реакции второго порядка, в которой участвуют разные по природе вещества с разной концентрацией
4.8.2. Реакции второго порядка, кинетические уравнения которых имеют другой вид
4.8.3. Единое кинетическое интегральное уравнение для всех случаев химических реакций
4.9. Методика эксперимента по определению частных порядков реакции
4.9.1. Дифференциальный метод определения порядка реакции
4.9.2. Использование интегральных кинетических уравнений для определения частного порядка реакции
4.10. Кинетика реакций в открытых системах
4.11. Зависимость скорости реакции от температуры
4.11.1. Вывод уравнения Аррениуса
4.11.2. Определение энергии активации
4.12. Влияние природы растворителя на скорость реакции
4.13. Гомолитические и гетеролитические реакции
4.14. Экспериментальные методы изучения кинетических закономерностей
4.14.1. Химические методы получения кинетических кривых
4.14.2. Использование фотоколориметрии
4.14.3. Использование поляриметрии
Вопросы для самоконтроля
5. Кинетика сложных реакций
5.1. Обратимые реакции первого порядка
5.2. Быстрые реакции и релаксационный метод
5.3. Параллельные реакции
5.4. Последовательные реакции
5.5. Квазистационарный режим
5.6. Автокаталитические реакции
5.7. Особенности гетерогенных реакций
5.7.1. Кинетика процессов, контролируемых диффузией
5.7.2. Кинетика процессов, контролируемых адсорбцией
5.8. Цепные реакции
5.8.1. Кинетические закономерности цепных реакций
5.8.2. Предельные явления в цепных реакциях
5.9. Фотохимические реакции
5.10. Периодические реакции
5.11. Топохимические реакции
5.12. Теории химической кинетики
5.12.1. Теория активных столкновений для бимолекулярной реакции
5.12.2. Теория активированного комплекса (теория переходного состояния, теория абсолютных скоростей)
Вопросы для самоконтроля
6. Катализ
6.1. Общие сведения о катализе и главные принципы каталитического действия
6.2. Общие характеристики каталитических реакций
6.3. Стадийный (раздельный) механизм гомогенной каталитической реакции
6.4. Слитный механизм каталитической реакции
6.5. Взаимодействие реагентов с катализатором и принципы каталитического действия
6.6. Межфазный катализ
6.7. Кислотно-основный катализ
6.7.1. Специфический кислотный катализ
6.7.2. Общий кислотный катализ
6.7.3. Специфический основный катализ
6.7.4. Общий основный катализ
6.8. Гетерогенный катализ
6.8.1. Стадии гетерогенного катализа
6.8.2. Теории гетерогенного катализа
Вопросы для самоконтроля
7. Современная теория неравновесных процессов
7.1. Причины изменения энтропии в неравновесных процессах
7.2. Особенности описания неравновесных процессов
7.3. Функция диссипации и термодинамический поток
7.4. Связь между обобщенными потоками и обобщенными силами
7.5. Феноменологический коэффициент в процессе переноса электрического тока
7.6. Феноменологический коэффициент при теплопроводности
7.7. Феноменологический коэффициент при диффузии
7.8. Феноменологический коэффициент при химической реакции
7.9. Сопряжение неравновесных процессов
7.9.1. Перекрестные явления
7.9.2. Химическое сродство реакции
7.9.3. Энергия Гиббса — критерий химического равновесия
7.9.4. Вычисление энергии Гиббса
7.9.5. Методы расчета изменения энергии Гиббса при протекании химической реакции
7.9.6. Примеры вычислений, позволяющих определить наиболее вероятную реакцию
7.9.7. Протекание реакции с положительным значением энергии Гиббса. Сопряженные реакции
7.9.8. Примеры сопряженных реакций
7.9.9. Энергетическое сопряжение
Вопросы для самоконтроля
Библиографические ссылки
Список рекомендуемых ресурсов
1. Общая характеристика равновесных и неравновесных процессов
1.1. Основные понятия
1.2. Интенсивные и экстенсивные свойства системы
1.3. Локальное равновесие и фундаментальное уравнение Гиббса
1.4. Второе начало термодинамики для открытых систем
1.5. Изменение энтропии в обратимом процессе
1.5.1. Изменение энтропии в адиабатическом процессе
1.5.2. Изменение энтропии в изотермическом процессе
1.5.3. Изменение энтропии при фазовом превращении
1.5.4. Изменение энтропии при обратимом изобарическом (или изохорном) процессе изменения температуры
1.5.5. Изменение энтропии идеального газа при одновременном изменении давления и температуры
1.5.6. Изменение энтропии при образовании раствора
1.5.7. Изменение энтропии при процессах в конденсированных фазах
1.6. Методы расчета изменения энтропии в неравновесных процессах
1.6.1. Изменение энтропии при химической реакции
1.6.2. Расчет изменения энтропии при протекании химической реакции по справочным данным
1.7. Изменение энтропии при других неравновесных процессах
1.7.1. Изменение энтропии при теплопроводности
1.7.2. Изменение энтропии при расширении газа
1.7.3. Изменение энтропии при диффузии
Вопросы для самоконтроля
2. Равновесные и неравновесные явления в электрохимических системах
2.1. Общие понятия об электрохимических системах
2.2. Растворы электролитов и их свойства
2.3. Перенос тока в растворах электролитов
2.3.1. Характеристики переноса тока
2.3.2. Зависимость электропроводности растворов электролитов от различных факторов
2.3.3. Влияние сольватации и напряженности электрического поля на электропроводность растворов
2.4. Кондуктометрический метод анализа
2.4.1. Определение концентрации раствора
2.4.2. Уравнения кривой кондуктометрического титрования сильной кислоты щелочью
2.4.3. Уравнения кривой кондуктометрического титрования слабой кислоты щелочью
2.4.4. Вид кривой кондуктометрического титрования смеси кислот щелочью
2.4.5. Определение констант ионизации кондуктометрическим методом
2.4.6. Использование кондуктометрии для решения обратной задачи кинетики
Вопросы для самоконтроля
3. Термодинамика электрохимических систем
3.1. Условие равновесия фаз в электрохимической системе
3.2. Обратимые электроды и гальванические элементы
3.3. Возникновение межфазного скачка потенциалов в электрохимических системах
3.4. Электродный потенциал
3.5. Влияние различных факторов на электродный потенциал
3.6. Вычисление ЭДС гальванического элемента
3.7. Классификация электродов. Применение метода ЭДС
Вопросы для самоконтроля
4. Кинетика простых химических реакций
4.1. Основные понятия химической кинетики
4.2. Скорость химической реакции
4.3. Зависимость скорости реакции от концентрации исходных веществ
4.4. Кинетическое уравнение
4.5. Кинетическая кривая
4.6. Односторонние реакции первого порядка
4.7. Прямая и обратная задачи химической кинетики
4.8. Дифференциальные кинетические уравнения реакции других порядков
4.8.1. Дифференциальное и интегральное кинетические уравнения для реакции второго порядка, в которой участвуют разные по природе вещества с разной концентрацией
4.8.2. Реакции второго порядка, кинетические уравнения которых имеют другой вид
4.8.3. Единое кинетическое интегральное уравнение для всех случаев химических реакций
4.9. Методика эксперимента по определению частных порядков реакции
4.9.1. Дифференциальный метод определения порядка реакции
4.9.2. Использование интегральных кинетических уравнений для определения частного порядка реакции
4.10. Кинетика реакций в открытых системах
4.11. Зависимость скорости реакции от температуры
4.11.1. Вывод уравнения Аррениуса
4.11.2. Определение энергии активации
4.12. Влияние природы растворителя на скорость реакции
4.13. Гомолитические и гетеролитические реакции
4.14. Экспериментальные методы изучения кинетических закономерностей
4.14.1. Химические методы получения кинетических кривых
4.14.2. Использование фотоколориметрии
4.14.3. Использование поляриметрии
Вопросы для самоконтроля
5. Кинетика сложных реакций
5.1. Обратимые реакции первого порядка
5.2. Быстрые реакции и релаксационный метод
5.3. Параллельные реакции
5.4. Последовательные реакции
5.5. Квазистационарный режим
5.6. Автокаталитические реакции
5.7. Особенности гетерогенных реакций
5.7.1. Кинетика процессов, контролируемых диффузией
5.7.2. Кинетика процессов, контролируемых адсорбцией
5.8. Цепные реакции
5.8.1. Кинетические закономерности цепных реакций
5.8.2. Предельные явления в цепных реакциях
5.9. Фотохимические реакции
5.10. Периодические реакции
5.11. Топохимические реакции
5.12. Теории химической кинетики
5.12.1. Теория активных столкновений для бимолекулярной реакции
5.12.2. Теория активированного комплекса (теория переходного состояния, теория абсолютных скоростей)
Вопросы для самоконтроля
6. Катализ
6.1. Общие сведения о катализе и главные принципы каталитического действия
6.2. Общие характеристики каталитических реакций
6.3. Стадийный (раздельный) механизм гомогенной каталитической реакции
6.4. Слитный механизм каталитической реакции
6.5. Взаимодействие реагентов с катализатором и принципы каталитического действия
6.6. Межфазный катализ
6.7. Кислотно-основный катализ
6.7.1. Специфический кислотный катализ
6.7.2. Общий кислотный катализ
6.7.3. Специфический основный катализ
6.7.4. Общий основный катализ
6.8. Гетерогенный катализ
6.8.1. Стадии гетерогенного катализа
6.8.2. Теории гетерогенного катализа
Вопросы для самоконтроля
7. Современная теория неравновесных процессов
7.1. Причины изменения энтропии в неравновесных процессах
7.2. Особенности описания неравновесных процессов
7.3. Функция диссипации и термодинамический поток
7.4. Связь между обобщенными потоками и обобщенными силами
7.5. Феноменологический коэффициент в процессе переноса электрического тока
7.6. Феноменологический коэффициент при теплопроводности
7.7. Феноменологический коэффициент при диффузии
7.8. Феноменологический коэффициент при химической реакции
7.9. Сопряжение неравновесных процессов
7.9.1. Перекрестные явления
7.9.2. Химическое сродство реакции
7.9.3. Энергия Гиббса — критерий химического равновесия
7.9.4. Вычисление энергии Гиббса
7.9.5. Методы расчета изменения энергии Гиббса при протекании химической реакции
7.9.6. Примеры вычислений, позволяющих определить наиболее вероятную реакцию
7.9.7. Протекание реакции с положительным значением энергии Гиббса. Сопряженные реакции
7.9.8. Примеры сопряженных реакций
7.9.9. Энергетическое сопряжение
Вопросы для самоконтроля
Библиографические ссылки
Список рекомендуемых ресурсов