Физическая химия

РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  
УНИВЕРСИТЕТ «РИНХ» 
-------------------------------------------------------------------------------------- 
ФАКУЛЬТЕТ КОММЕРЦИИ И МАРКЕТИНГА  
 
КАФЕДРА ТОВАРОВЕДЕНИЯ И ЭКСПЕРТИЗЫ ТОВАРОВ  
 
 
 
 
 
 
 
Т.Е. ИВАХНЕНКО, А.А. МИЛОВ  
 
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ 
 
Учебное пособие  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ростов-на-Дону 
2009 

УДК 54 (075) 
И 17 
 
 
Ивахненко, Т.Е., Милов, А.А. 
И 17 
Физическая химия : учебное пособие / Т. Е. Ивахненко, А. А. Милов ; 
Рост. гос. экон. ун-т «РИНХ» – Ростов н/Д, 2009. – 59 с 
 
ISBN 978-5-7972-1399-4 
 
Учебное пособие для самостоятельной работы по курсу «Физическая и 
коллоидная химия» для студентов очной и заочной формы обучения специальности 080401 «Товароведение и экспертиза товаров». 
УДК 54 (075) 
 
 
Рецензенты:  
Грибанова Т.Н., д.х.н., ведущий научный сотрудник НИИФОХ ЮФУ,  
Секретова Л.В., к.х.н., доцент кафедры товароведения и экспертизы товаров РГЭУ «РИНХ» 
 
Утверждено в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом университета. 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7972-1399-4 
 
© Ростовский государственный экономический университет «РИНХ», 2009 
© Ивахненко Т.Е., Милов А.А., 2009 

СОДЕРЖАНИЕ  
 
1. ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................5 
1.1. Предмет физической химии ........................................................................5 
1.2. Основные понятия и определения..............................................................6 
1.3. Равновесные и неравновесные состояния системы ..................................8 
 
2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ ..........................................9 
2.1. Нулевое начало термодинамики.................................................................9 
2.2. Функция состояния термодинамической системы ...................................9 
2.3. Первое начало термодинамики. Теплота и работа..................................10 
2.4. Теплоемкость. Закон Кирхгофа ................................................................15 
2.5. Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы.                                   
Второе начало термодинамики ........................................................................18 
2.6. Энтропия и закон ее возрастания .............................................................19 
2.7. Статистический смысл энтропии..............................................................22 
2.8. Третье начало термодинамики..................................................................23 
2.9. Формулы расчета изменения энтропии                                                             
для некоторых процессов .................................................................................26 
 
3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ                                                          
И ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ.................................................................28 
3.1. Термодинамические потенциалы закрытых систем ...............................28 
3.2. Критерии протекания самопроизвольных процессов                                        
в термодинамических системах .......................................................................31 
3.3. Принцип Ле-Шателье–Брауна...................................................................34 
3.4. Уравнение изотермы химической реакции. Направление протекания 
самопроизвольных процессов при заданных условиях.................................36 
3.5. Зависимость константы равновесия от температуры.............................39 
3.6. Термодинамические потенциалы открытых систем. Химический 
потенциал и различные способы для его выражения....................................40 
3.7. Критерии равновесия, выраженные через интенсивные величины......42 
 

4. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ ..........................................................................45 
4.1. Гомогенные и гетерогенные системы ......................................................45 
4.2. Правило фаз Гиббса ...................................................................................45 
4.3. Уравнение Клаузиуса–Клайперона для фазового равновесия 
однокомпонентных систем...............................................................................48 
4.4. Правило Трутона ........................................................................................51 
4.5. Однокомпонентные системы. Фазовая диаграмма состояния воды.....52 
4.6. Двухкомпонентные системы. Система «жидкость-жидкость»                       
с ограниченной растворимостью жидкости. Зависимость состава                      
от температуры. Критическая температура растворения..............................56 
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............................................................59 
 
 

1. ВВЕДЕНИЕ 
 
1.1. Предмет физической химии 
 
Протекание химических реакций часто сопровождается 
различными физическими процессами: поглощением и выделением тепла, света, электрическими, физическими и химическими явлениями, изменением объема. Химические и физические 
явления тесно взаимосвязаны. Исследованием этой связи и занимается физическая химия. 
Физическая химия – область химии, изучающая химические  явления и процессы на основе экспериментальных и теоретических принципов и методов физики. Физическая химия 
связывает и структурирует всю химическую науку. 
Главное внимание эта наука уделяет исследованию законов протекания химических процессов, состоянию химического 
равновесия, изучению строения и свойств молекул. Это позволяет решать основную задачу физической химии - предсказание 
хода химического процесса и его конечного результата, что дает возможность управления химическим процессом, достижения наиболее быстрого и полного протекания реакции. 
На результатах физико-химических исследований основаны такие важные производственные процессы химических технологий, как: синтез аммиака, получение серной кислоты, этанола из метана, крекинг нефти, получение чугуна в доменных 
печах, производство алюминия. Процессы, которые изучаются 
в курсе физической химии, являются основными технологическими процессами многих отраслей промышленности. В настоящее время физическая химия - самостоятельная дисципли

на, теоретическая база прикладных химико-технологических дисциплин. В основе изучения физической химии, наряду с несколькими другими, (квантовой химии, химической кинетики, катализа) 
лежит применение метода химической термодинамики.  
 
1.2. Основные понятия и определения 
 
Термодинамика – наука, изучающая законы энергообмена 
макроскопических систем с окружающей средой, а также превращение одних форм энергии в другие внутри таких систем во время 
протекания физических и химических процессов.  
Данный метод позволяет рассчитывать энергетические эффекты, сопровождающие различные физические и химические 
процессы, их зависимость от условий протекания этих процессов, 
изучает возможность, направление и пределы самопроизвольного 
течения самих процессов в рассматриваемых условиях. 
Химическая термодинамика применяет положения и законы 
общей термодинамики к изучению химических явлений. Для вывода закономерностей химической термодинамики нужно знать начальное и конечное состояние системы, а также внешние условия, 
при которых протекает процесс. Таким образом, химическая термодинамика использует для расчетов параметры, которые известны из 
опыта. Химическая термодинамика не позволяет сделать выводы о 
внутреннем строении вещества и механизме протекания процессов. 
В этом состоит ограниченность термодинамического метода. 
Термодинамическая система – макроскопическая часть окружающего мира, обособленная от него реальной или мысленной 
границей, в которой экспериментально или теоретически рассматривается протекание физических и химических процессов.