1. Fizikālās ķīmijas priekšmets, tā iedalījums, pētīšanas metodes, nozīme, uzdevumi.
Fizikālā ķīmija - pēta ķīmisko norišu vispārīgās likumsakarības un izmanto fiziku ķīmisko parādību likumu un mehānismu noskaidrošanai.
Vielas uzbūve - mācība par atomu un molekulu uzbūvi, ķīmiskās saites dabu un vielu agregātstāvokļiem.
Ķīmiskā termodinamika - dažādu enerģijas veidu savstarpējā pārvēršanās ķīmiskajos procesos. Pēta reakciju siltumefektus, ķīmiskos līdzsvarus, fāžu līdzsvarus u. c.
Šķīdumu teorija - šķīdumu īpašības, šķīdumu iekšējā struktūra, vielu šķīdība un citus ar šķīdumiem saistītus jautājumus.
Elektroķīmija- pēta jonu sistēmas un procesus, kas notiek divu fāžu robežvirsmā, ja tajos piedalās lādētās daļiņas - joni vai elektroni. Elektroķīmija apskata elektrolītu šķīdumu un sakausējumu elektrovadītspēju, galvanisko elementu īpašības, elektrolīzi un citus jautājumus.
Ķīmiskā kinētika un katalīze. Ķīmiskā kinētika pēta ķīmisko reakciju ātrumu, faktorus, kas ietekmē šo ātrumu, un ķīmisko reakciju mehānismu. Katalīzes pēta ķīmisko reakciju ātruma izmaiņu katalizatora ietekmē.
Lielo enerģiju ķīmija pēta elektromagnētiskā starojuma un elementārdaļiņu ietekmi uz vielām un reakcijām. Fotoķīmija pēta ultravioletās un redzamās gaismas ietekmi uz vielām un procesiem, bet radiācijas ķīmija pievēršas īsāko viļņu — rentgenstaru un gamma staru ietekmei.
Virsmas parādību ķīmija aplūko procesus, kādi novērojami uz fāžu robežvirsmām. Šeit ietverti jautājumi par virsmas spraigumu, adsorbciju, hemosorbcīju utt.
Fizikālās ķīmijas nozīme
Fizikālā ķīmija ir ķīmijas tehnoloģijas teorētiskais pamats. Katalīzes teorija palīdz labāk izprast fermentu darbību. Procesu ātrumu regulē ar katalizatoriem, šķīdumu sadalīšanu sastāvdaļās veic ar destilāciju, ko apraksta šķīdumu teorijas likumi. Sevišķu nozīmi fizikālā ķīmija iegūst mūsdienās, kad nepieciešams realizēt procesu automatizāciju.
Fizikāli ķīmiskās pētīšanas metodes izmanto gan atsevišķas ķīmijas nozares, gan arī citu zinātņu nozares. Pašlaik viena no labākajām vielu maisījumu sadalīšanas un analīzes metodēm ir hromatogrāfija. Izmantojot hromatogrāfiju, var pētīt fotosintēzi, Arī pH mērīšanai izmanto fizikāli ķīmiskās metodes,
2. Ķīmiskās termodinamikas pamatjēdzieni
Termodinamika ir zinātne par enerģijas pāreju no vienas materiālas sistēmas citā sistēmā.
Termodinamiska sistēma - atsevišķi ķermeņi vai ķermeņu grupas, kuras nosacīti izdala no apkārtējās vides un starp kuru atsevišķām daļām iespējama kā enerģijas, tā ari vielas apmaiņa.
Izolēta sistēma ir tāda sistēma, kas ar apkārtējo vidi nevar apmainīties ne ar vielu, ne arī ar enerģiju.
Slēgta sistēma- ar apkārtējo vidi nevar apmainīties ar vielu, bet var apmainīties tikai ar enerģiju.
Vaļēja (atklāta) sistēma ar apkārtējo vidi var apmainīties kā ar vielu, tā arī ar enerģiju.
Kondensēta sistēma - ja sistēma nesatur gāzveida vielas, tad to sauc par.
Homogēnas sistēmas- kurās pēc īpašībām atšķirīgas sastāvdaļas cita no citas nav atdalītas ar fāžu robežvirsmām.
Heterogēna sistēma - sistēmas, kuru sastāvdaļas cita no citas atdalītas ar fāžu robežvirsmām.
Makroskopiskas sistēmas- sistēmas, kas sastāv no loti liela molekulu skaita.
Iekšējā enerģija U - sistēmas enerģija, kuru nosaka atomu un molekula kustība un savstarpējās iedarbības enerģija.
Katrai termodinamiskai sistēmai raksturīgas noteiktas termodinamiskas īpašības - termodinamiskie stāvokļa parametri (temperatūra, spiediens, tilpums u.c.).
Termodinamiskie procesi - procesi, kas saistīti ar sistēmas termodinamisko stāvokļa parametru maiņu.
Termodinamika aplūko šādus galvenos pamatprocesus:
1)izohoro procesu (tilpums V = const);
2)izobāro procesu (spiediens p = const);
3)izotermisko procesu (temperatūra T = const);
4) adiabātisko procesu (siltuma apmaiņa ar apkārtējo vidi nenotiek - δQ = 0).
Termodinamiskie procesi var būt apgriezeniski un neapgriezeniski. Neapgriezeniski procesi- procesi, pēc kuru norises sistēmu vairs ne ar kādiem līdzekļiem nav iespējams atgriezt sākuma stāvoklī tā, lai apkārtējā vidē nenotiktu pārmaiņas. Apgriezeniska procesa gadījumā sistēmas stāvokļu maiņu iespējams realizēt tieša un pretejā virzienā tā, lai apkārtējā vidē nenotiktu nekādas pārmaiņas.
Kvazistatisks process - ja parametru maiņa noris bezgalīgi lēni un sistēma pakāpeniski pāriet no viena starpstāvokļa citā, kas par bezgalīgi mazu lielumu atšķiras no līdzsvara stāvokļa.
Relaksācijas laiks - laiks, kas nepieciešams, lai sistēmā atjaunotos līdzsvara stāvoklis.
Termodinamiskos procesus, kuros sistēma pēc daudzām pārvērtībām atgriežas sākuma stāvoklī, sauc par cikliskiem procesiem jeb cikliem.
Termodinamiskais līdzsvara stāvoklis - sistēma, kura spējīga apmainīt enerģiju ar apkārtējo vidi, paliek termodinamiski nemainīga līdz tam laikam, kamēr nemainās ārējie apstākļi.…
