Аннотация

Учебное пособие. — М.: КДУ, 2009. — 232 с.: ил. — ISBN 978-5-98227-578-3.

В пособии изложены основные положения физической химии по всем разделам курса. Основное внимание уделяется современным подходам к анализу природных процессов на основании физико-химического моделирования с последующим расчетом на ЭВМ. В книге большое внимание уделяется анализу гидротермальных процессов и термодинамики процессов при высоких температурах и давлениях. В издании приведено решение большого количества задач, которые помогают студентам более полно разобраться с основными понятиями курса.

Книга предназначена для студентов геологической специальности, обучающихся как в системе дневного и вечернего образования, так и в системе дистанционного образования.

Допущено УМО по образованию в области прикладной геологии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по геологическим специальностям.

Use the arrow to expand or collapse this section
    Строение вещества
Строение атома
Способы описания движения материи.
Основные этапы развития теории строения атома.
Строение атома по Н. Бору. Атом водорода.
Успехи и принципиальные затруднения теории Н. Бора.
Корпускулярно-волновой дуализм. Волны де Бройля. Принцип неопределенности В. Гейзенберга.
Квантовомеханический метод описания движения частицы. Волновая функция. Уравнение Э. Шрёдингера.
Уравнение Э. Шрёдингера для атома водорода.
Периодическая система элементов Д. И. Менделеева.
Местонахождение электрона в атоме.
Вопросы и задачи по теме «Строение атома».
Строение молекул
Теория химической связи и ее задачи.
Ионная и ковалентная связь атомов в молекулах.
Метод валентных связей. Теория Гейтлера и Лондона.
σ- и ̟π-связи в молекуле.
Гибридизация атомных орбиталей.
Основные идеи метода молекулярных орбиталей в приближении ЛКАО.
Описание молекулы по методу МО ЛКАО.
Строение отдельных молекул.
Строение неорганических кристаллических веществ.
Вопросы и задачи по теме «Строение молекул».
    Химическая термодинамика
Основные законы термодинамики
Предмет и задачи химической термодинамики.
Основные понятия и определения.
Классификация термодинамических систем и процессов.
Первый закон термодинамики. Основные понятия закона и формулировка. Понятие о функции состояния системы.
Работа термодинамической системы против внешних сил.
Применение первого закона термодинамики к анализу тепловых процессов.
Энтальпия химической реакции. Определение и физический смысл энтальпии. ΔH°f298 и ΔH°298.
Теплоемкость вещества и реакции. Зависимость теплого эффекта реакции от температуры.
Уравнение Кирхгофа.
Предмет и основные понятия второго закона термодинамики.
Энтропия. Определение и физический смысл понятия.
Изменение энтропии как критерий направленности и равновесия в изолированной системе.
Статистическая интерпретация энтропии Л. Больцмана. Понятие порядка и беспорядка в термодинамической системе.
Зависимость энтропии и энтальпии от температуры.
Расчет изменения энтропии для некоторых термодинамических процессов.
Тепловая теорема Нернста (третье начало термодинамики).
Вопросы по теме «Первый и второй законы термодинамики».
Учение о термодинамических потенциалах
Определение и физический смысл термодинамических потенциалов. Понятие об изобарном потенциале реакции.
Зависимость термодинамических потенциалов от параметров в закрытой системе.
Зависимость изобарного потенциала от параметров в открытых системах. Понятие о химическом потенциале.
Зависимость химического потенциала от температуры.
Зависимость химического потенциала от давления.
Уравнения состояния газа.
Зависимость химического потенциала от количества вещества.
Анализ гетерогенного равновесия в закрытых системах
Общая характеристика равновесного состояния.
Константа равновесия химической реакции.
Изотерма Вант-Гоффа.
Оценка температурного интервала устойчивости минералов.
Поля устойчивости минералов.
Строение Земли.
Поля устойчивости минералов в присутствии углекислотного флюида.
Термодинамическое описание геотермометров и геобарометров.
Вопросы и задачи по теме «Анализ равновесного состояния термодинамической системы».
Термодинамика растворов
Растворы. Основные понятия и определения.
Реакции в растворах.
Формы нахождения элементов в растворе.
Классификация растворов. Законы Рауля и Генри.
Термодинамика разбавленных растворов.
Уравнение Клапейрона — Клаузиуса.
Криоскопия и эбулиоскопия.
Химический потенциал компонента разбавленного раствора.
Анализ гетерогенного равновесия при стандартной температуре в рамках модели разбавленного раствора при 298 К.
Анализ равновесия «минерал — раствор».
Анализ равновесия «газ — раствор».
Анализ равновесия «газ — раствор — минерал».
Анализ равновесия «минерал — раствор» в зависимости от рН раствора.
Вопросы и задачи по теме: «Термодинамическое описание равновесия в растворах».
Термодинамика реальных растворов электролитов
Учет электростатического взаимодействия ионов в растворе.
Методы расчета коэффициента активности электролита.
Термодинамическая и концентрационная константы равновесия реакции.
Методы прямого учета электростатического взаимодействия ионов при расчете изобарного потенциала.
Термодинамика растворов при повышенной температуре и давлении
Расчеты константы равновесия реакции при нестандартной температуре раствора.
Расчеты константы равновесия реакции при повышенном давлении.
Использование ПЭВМ (компьютеров) при проведении термодинамических расчетов
Расчет параметров равновесного состояния гетерогенной системы на ЭВМ.
Расчет компонентного состава природных вод на основании элементного анализа пробы грунтовых вод.
Твердые растворы
Основные понятия и определения.
Термодинамика твердых растворов.
Методы расчета химического потенциала компонента твердого раствора.
    Электрохимия
Основные определения и понятия электрохимии
Основные определения и понятия электрохимии.
Окислительно-восстановительные (ОВ) реакции в растворах.
Окислительно-восстановительный потенциал раствора.
Измерение окислительно-восстановительного потенциала раствора.
Водородный электрод сравнения.
Анализ окислительно-восстановительных реакций в растворе.
Определение направления окислительно-восстановительной реакции с использованием табличных данных по окислительно-восстановительным потенциалам полуреакций.
Окислительно-восстановительные реакции металлов при их взаимодействии с кислотами.
Ряд напряжений металлов.
Окисление металлов кислородом, растворенным в воде.
Термодинамика гальванического элемента.
Анализ окислительно-восстановительных реакций с помощью Eh — pН диаграмм
Основные понятия и определение Eh — pН диаграмм.
Eh — pН диаграмма воды.
Электрохимическое разложение воды с выделением кислорода.
Электрохимическое разложение воды с выделением водорода.
Анализ Eh — pН диаграммы воды.
Электрохимия в геологии. Поля устойчивости окислов и гидроокислов ванадия.
Анализ ОВ реакций в координатах Р(О2) — рН.
Зависимость параметров ОВ реакции от температуры и давления.
    Кинетика химических реакций
Основные понятия и определения кинетики
Термодинамический и кинетический критерии оценки состояния термодинамической системы.
Скорость химической реакции.
Факторы, влияющие на скорость химической реакции.
Энергия активации реакции.
Кинетическая классификация химических реакций.
Формальная и реальная кинетика процессов в растворах
Формальные кинетические уравнения.
Кинетика растворения твердого тела.
Кинетика зарождения и роста кристаллов.
Термодинамический и кинетический подходы к решению задачи.
Кристаллизация вещества из расплава.
    Фазовые равновесия
Термодинамика фазовых равновесий
Основные понятия и определения термодинамики фазовых равновесий.
Условия фазового равновесия. Правило фаз Гиббса. Минералогическое правило фаз.
Анализ фазовых равновесий в однокомпонентных системах.
Полиморфизм. Энантиотропные и монотропные превращения.
Диаграмма состояния воды.
Диаграмма состояния кварца.
Зависимость температуры плавления минералов от давления.
Фазовые равновесия в многокомпонентных системах
Метод физико-химического анализа.
Общая характеристика диаграмм состояния двухкомпонентных систем.
Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с простой эвтектикой и с полиморфными превращениями компонентов.
Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с образованием химического соединения, плавящимся без разложения (конгруэнтно).
Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с образованием химического соединения, которое плавиться инконгруэнтно.
Диаграмма состояния двухкомпонентной системы с ликвацией.
Диаграмма состояния двухкомпонентных систем с образованием твердых растворов.
Диаграммы состояния трехкомпонентных систем. Основные понятия и определения. Треугольник Гиббса.
Диаграмма состояния трехкомпонентной системы с простой эвтектикой.
Диаграмма состояния трехкомпонентной системы с химическими соединениями, плавящимися конгруэнтно.
Основные физико-химические константы
Литератур

Литература по термодинамике, физической и коллоидной химии и смежным вопросам