Fizikai kémia

Tartalom

Előszó 3
1. A természetben előforduló összefüggő anyagrendszerek szerkezete és kölcsönhatásai fizikai-kémiai megismeréséhez szükséges molekulaszerkezeti és termodinamikai
alapismeretek 5
1.1 Az atomokból, ionokból, molekulákból felépülő összefüggő anyagrendszerek szerkezetének megismerésére szolgáló főbb fizikai-kémiai módszerek 5
1.1.1 Molekula színképek (Molekulaspektroszkópia). ... 6
1.1.1.1 Forgási (rotációs) színképek . 8
1.1.1.2 Rezgési (vibrációs) és rezgési-forgási (vibrációs-rotációs) színképek 12
1.1.1.3 A kombinációs szóródás (Raman-effektus) 18
1.1.1.4 Fényelnyelés folyadékokban (LambertBeer-törvénye) 20
1.1.2 Dielektromos polarizáció, törésmutató 22
1.1.2.1 A dielektromos polarizáció, törésmutató 22
1.1.2.2 Mágneses sajátságok 30
1.1.3 Diffrakciós módszerek 35
1.1.3.1 Röntgendiffrakció alkalmazása szerkezetvizsgálatokra (Röntgenográfia) . 36
1.1.3.2 Az elektron- és neutronsugarak diffrakciója (elektronográfla és neutronográfia). 42
1.1.4 Rádiófrekvenciás és mikrohullámú spektroszkópia 42
1.1.4.1 Mikrohullámú rotációs spektroszkópia . . 43
1.1.4.3 Mag-kvadrupól rezonancia 49
1.1.5 Mössbauer-spektroszkópia 49
1.1.6 Egyéb sajátságok vizsgálata 51
1.2 A kémiai termodinamika alapjai 51
1.2.1 Bevezetés, alapfogalmak 51
1.2.2 A termodinamika I. főtétele, belső energia, entalpia 55
1.2.3 Hőkapacitások. A belső energia és entalpia változása a hőmérséklettel . 59
1.2.4 Termokémia. Átalakulási- és reakcióhők és változásuk a hőmérséklettel . 63
1.2.5 A termodinamika II. főtétele. Az entrópia és változása a hőmérséklettel 73
1.2.6 A termodinamika I. és n. főtételének egyesítése.
Termodinamikai potenciálok; szabadenergia és szabadentalpia, függésük a V és T ill. P és T-től ... 81
1.2.7 A termodinamikai egyensúly 86
1.2.8 Termodinamikai összefüggések táblázata 91
2. Egykomponensű, különböző halmazállapotú rendszerek fizikaikémiai
törvényszerűségei .. 97
2.1 Gázok és gőzök 97
2.1.1 A tökéletes gázok kinetikus elmélete 97
2.1.1.1 A kinetikus gázelmélet alapjai 95
2.1.1.2 Gázok molekuláinak sebesség- és energiaeloszlása 100
2.1.1.3 Közepes szabad úthossz és ütközési szám . 106
2.1.1.4 Transzportjelenségek gázokban (belső súrlódás, hővezetés diffúzió, termodiffúzió) . 109
2.1.2 A tökéletes gázok állapotegyenlete, munkavégzése különböző feltételek mellett; tökéletes gázok belső energiája és entalpiája 114
2.1.3 Tökéletes gázok molhője 123
2.1.4 Tökéletes gázok entrópiája, szabadenergiája és szabadentalpiája 130
2.1.5 Reális gázok. A reális gázok állapotegyenlete 135
2.1.6 A van der Waals állapotegyenlet alkalmazása gőzfolyadék rendszerekre. Redukált állapotegyenlet. Megfelelő állapotok tétele 143
2.1.7 Reális gázok P-V-T adatainak kiszámítása általánosított diagramok alapján 147
2.1.8 Reális gázok termodinamikai függvényei 155
2.1.8.1 Reális gázok belső energiája és entalpiája Joule-Thomson
effektus. Fojtás 155
2.1.8.2 Reális gázok mólhője 166
2.1.8.3 Reális gázok entrópiája 168
2.1.9 Reális gázok kompressziós és kiterjedés! munkája. 171
2.1.10 A fugacitás és a fugacitás kiszámításának módszerei 173
2.2 Folyadékok 180
2.2.1 Folyadékok állapotegyenlete 180
2.2.2 Folyadékok párolgása, gőznyomása, forrása, folyadék-gőz egyensúly 184
2..3 Folyadékok termodinamikai sajátságainak (H,S,Cp) és kritikus állapotjelzőinek kiszámítási módja 197
2.2.4 Termodinamikai diagramok 201
2.2.5 Folyadékok felületi feszültsége . 204
2.2.6 Folyadékok belső súrlódása 208
2.3 Szilárd testek 214
2.3.1 Olvadás, olvadáshő, szublimáció 214
2.3.2 Szilárd testek mólhőviszonyai 216
2.3.3 Szilárd testek termodinamikai függvényei 217
3. Két, ill. többkomponensű rendszerek fizikai-kémiai törvényszerűségei és egyensúlyi viszonyai 219
3.1 Elegyek és oldatok általános törvényszerűségei. Elegyfázisok termodinamikai és transzport sajátságai 219
3.1.1 Állapotegyenlet, koncentrációegységek 219
3.1.2 Parciális moláris mennyiségek . . . 221
3.1.3 A kémiai potenciál 223
3.1.4 Gázelegyek termodinamikai sajátságai 229
3.1.4.1 Ideális gázelegyek 229
3.1.4.2 Reális gázelegyek 233
3.1.5 Folyékony elegyfázisok termodinamikai sajátságai 235
3.1.5.1 Ideális folyadék elegyek 235
3.1.5.2 Reális folyadék elegyek, aktivitás, többlet (excess) termodinamikai függvények. . 237
3.1.6 Folyadékelegyek és oldatok gőznyomásviszonyai . 241
3.1.6.1 Ideális elegyek gőznyomása 241
3.1.6.2 Reális elegyek gőznyomása 246
3.1.7 Oldhatósági egyensúlyok. Az oldhatóság függése a nyomástól és hőmérséklettől 248
3.1.7.1 Gázok oldhatósága folyadékokban 251
3.1.7.2 Folyadékok oldhatósága folyadékban 253
3.1.7.3 Szilárd anyagok oldhatósága folyadékban . 255
3.1.8 Transzportfolyamatok elegyekben és oldatokban. . 257
3.1.8.1 Elegyek és oldatok viszkozitása 257
3.1.8.2 Diffúzió kondenzált elegyfázisokban 258
3.2 Anyag megoszlása két fázis, ill. két oldószer között
Fázisegyensúly! viszonyok oldatokban 263
3.2.1 Anyag megoszlása folyadék-gőz, folyadék-szilárd fázis között. Két- és háromkomponensű rendszerek fázisegyensúly! viszonyai 263
3.2.1.2 Folyadékelegyek elválasztása. Desztilláció, rektifikáció 237
3.2.1.3 Folyadék-folyadék egyensúlyok; korlátozott elegyedés. Vízgőzdesztilláció 278
3.2.1.4 Szilárd-folyadék egyensúlyok 283
3.2.1.5 Megoszlási egyensúly heterogén rendszerekben 287
3.2.1.5.1 Megoszlási törvény 287
3.2.1.5.2 Extrakció 289
4. Kémiai reakciók egyensúlyi és sebességi viszonyai 291
4.1 Kémiai egyensúlyok 291
4.1.1 Kémiai affinitás. A tömeghatás törvénye. Egyensúlyi állandó 291
4.1.2 Az egyensúlyi állandó és a reakció normálaffinitásának kapcsolata 298
4.1.3 A kémiai egyensúly függése a nyomástól és a hőmérséklettől 300
4.1.4 A kémiai egyensúlyokkal kapcsolatos számítások gyakorlati alkalmazásának alapjai. Homogén és heterogén kémiai egyensúlyok 304
4.2 Kémiai reakciók sebessége . 311
4.2.1 Homogén kémiai reakciók kinetikájának alapjai . 312
4.2.1.1 Reakciósebesség, reakciórend, reakciók molekularitása 312
4.2.1.2 Egyirányú elsőrendű reakciók sebessége 313
4.2.1.3 Egyirányú másodrendű reakciók sebessége. . . 314
4.2.1.4 Egyirányú harmadrendű reakciók sebessége .. 316
4.2.1.5 Zérusrendű egyirányú reakciók sebessége . 317
4.2.1.6 A reakciókinetikai rendűség meghatározásának főbb módszerei . 317
4.2.1.7 A reakciósebesség változása a hőmérséklettel 320
4.2.1.8 Atom-(gyök) reakciók, láncreakciók,
égési folyamatok és robbanások kinetikai alapjai 325
4.2.2 Heterogén reakciók kinetikája 330
4.2.3 Katalízis , . 333
5. Elektrokémia . 337
5.1 Elektrolitoldatok szerkezete és fizikai-kémiai sajátságai 337
5.1.1 Az elektrolitikus disszociáció 337
5.1.2 Erős elektrolitok termodinamikai sajátságai. Közepes aktivitás, közepes aktivitási koefficiens fogalma 339
5.1.3 Disszociációs egyensúlyok elektrolit oldatokban. 343
5.1.3.1 A víz ionszorzata, pH fogalma és mérése 343
5.1.3.2 Hidrolízis 346
5.1.3.3 Kiegyenlítő (puffer) oldatok 348
5.1.3.4 Oldhatósági egyensúlyok elektrolit oldatokban 349
5.2 Áramvezetés elektrolit oldatokban, elektromos vezetőképesség értelmezése erős és gyenge elektrolitokban . . 351
5.2.1 Átviteli szám 358
5.3 Elektromos áram létrejöttének feltételei elektrolit oldatokban, galvánelemek 362
5.3.1 Elektródpotenciálok, elektródfolyamatok, elektromotoros erő, galvánelemben lejátszódó kémiai folyamat maximális hasznos munkája . . 362
5.3.2 Gázelektródok 369
5.3.3 Másodfajú elektródok. Normálelem 373
5.3.4 Redoxipotenciál. Redoxielektródok 376
5.3.5 Koncentrációs elemek. Diffúziós potenciál 379
5.3.6 Az e.m.e. és a galvánelemben lejátszódó kémiai
folyamat egyensúlyi állandója és reakcióhője közötti kapcsolat 383
5.4 Az elektromos áram kémiai hatása, elektrolízis 384
5.4.1 Bomlásfeszültség, polarizáció, leválási potenciál fogalma,
gyakorlati alkalmazásuk 385
5.4.2 Túlfeszültség, passzivitás 388
6. Felületi és határfelületi jelenségek fizikai-kémiája 391
6.1 Bevezetés 391
6.1.1 Határfelületi jelenségek termodinamikai értelmezése egykomponensű többfázisú rendszerben . 392
6.1.2 Határfelületi jelenségek termodinamikai tárgyalása többkomponensű többfázisú rendszerben . . . 395
6.1.3 Oldatok felületi feszültsége 398
6.1.3.1 Folyadékok szétterülése folyadékok felszínén. Folyadékok felszínén kialakuló
felületi rétegek sajátságai 405
6.1.3.2 Folyadékok szétterülése szilárd anyag felületén. A nedvesítés feltételei és törvényszerűségei 406
6.1.4 Az adszorpció megnyilvánulásai. Adszorpciós izotermák 411
6.1.4.1 Gázok és gőzök adszorpciója szilárd felületen 419
6.1.4.1.1 Gázok adszorpciója kritikus hőmérséklet felett . . . . 419
6.1.4.1.2 Gőzök adszorpciója kritikus hőmérséklet alatt 420
6.1.4.1.3 Gázok és gőzök adszorpciójának alkalmazásai 425
6.1.4.2 Folyadékban és oldatokban végbemenő
adszorpció . 430
6.1.4.2.1 Folyadékok és oldatok adszorpciója szilárd felületen.
Adszorpciós folyadékkromatográfia 430
6.1.4.3 Elektrolitok adszorpciója. Elektrokinetikai potenciál 434
6.1.4.4 A szorpció egyéb esetei. Kemiszorpció.
Ioncsereadszorpció és alkalmazásai 440
7. Kolloid diszperz rendszerek fizikai-kémiájának alapjai. . . . 447
7.1 Diszperz rendszerek jellemzése, előállítása, állapotváltozásai, stabilitása. . 447
7.1.1 Diszperz rendszerek fő jellemzői, diszperzitásfok, részecske-alak,
részecske-eloszlás 447
7.1.2 Diszperz rendszerek előállítása, állapotváltozásai 452
7.1.3 Kolloid diszperz rendszerek stabilitási viszonyai. 458
7.2 Kolloid diszperz rendszerek kinetikai sajátságai 464
7.2.1 Diszperz rendszerek ülepedésének törvényszerűségei 464
7.2.2 Kolloid diszperz rendszerek belső súrlódása . . . 472
7.2.3 Kolloid rendszerek diffúziója 478
7.3 Elektrokinetikai jelenségek kolloid rendszerekben 479
7.4 Szuszpenziók és szuszpenzoidok. Szól-gél átalakulások. 486
7.5 Emulziók és emulzoidok sajátságai 501
7.6 Habok sajátságai. . . 508
7.7 Aeroszólok (porok, füstök, ködök) tulajdonságai 510

Témakörök