Физическая химия

2. Электрохимия — раздел химической науки, в котором рассматриваются системы и межфазные границы при протекании через них электрического тока, исследуются процессы в проводниках, на электродах (из металлов или полупроводников, включая графит) и в ионных проводниках (электролитах). Электрохимия исследует процессы окисления и восстановления, протекающие на пространственно-разделённых электродах, перенос ионов и электронов. Прямой перенос заряда с молекулы на молекулу в электрохимии не рассматривается.

Советская школа электрохимиков:

• А. Н. Фрумкин
• А. И. Левин
• Л. И. Антропов
• Б. Б. Дамаскин
• А. А. Лыкасов
• А. Н. Барабошкин

                                   Разделы Электрохимии:

• Теоретическая
• Теория электролитов
• Электролитическая диссоциация — процесс распада электролита на ионы при растворении его в полярном растворителе или при плавлении.
• Диффузия — процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму.
• Расплавы  — жидкое расплавленное состояние веществ при температурах, в определённых границах удалённых от критической точки плавления и расположенных между температурами плавления и кипения.
• Электрохимия гетерогенных систем
• Адсорбция — это повышение концентрации одного вещества (газ, жидкость) у поверхности другого вещества (жидкость, твердое тело).
• Прикладная
• Химический источник тока (аббр. ХИТ) — источник ЭДС, в котором энергия протекающих в нём химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию.
• Гальванотехника — отдел прикладной электрохимии, который включает гальваностегию и гальванопластику. Гальванопластика — получение сравнительно толстого слоя металлических осадков на поверхности какого-либо предмета. Гальваностегия — электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации, в декоративных целях и т. д.
3. Коллоидная химия — это наука «на стыке» химии, физики, биологии. Особое междисциплинарное положение коллоидной химии подчёркивается тем, что в зарубежной литературе часто используют название «коллоидная наука»

Основные направления современной  коллоидной химии:

• Термодинамика поверхностных явлений.
• Изучение адсорбции ПАВ. (Поверхностно-активные вещества — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения)
• Изучение образования и устойчивости дисперсных систем, их молекулярно-кинетических, оптических и электрических свойств. (Дисперсная система — это образования из двух или более числа фаз (тел), которые совершенно или практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически)
• Физико-химическая механика дисперсных структур.
• Разработка теории и молекулярных механизмов процессов, происходящих в дисперсных системах под влиянием ПАВ, электрических зарядов, механического воздействия и т. п.

Поскольку дисперсное состояние материи универсально и объекты изучения коллоидной химии  весьма разнообразны, коллоидная химия  тесно связана с физикой, биологией, геологией, почвоведением, медициной  и др.

Существует  Институт коллоидной химии и химии  воды им. А. В. Думанского НАНУ (Киев).

Выпускается научный «Коллоидный журнал».

4. Адсорбция и Хроматография.

Адсорбция — это, в широком смысле, процесс изменения концентрации у поверхности раздела двух фаз, а в более узком и употребительном — это повышение концентрации одного вещества (газ, жидкость) у поверхности другого вещества (жидкость, твердое тело).

Основные понятия:

Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют адсорбтив, поглощённое — адсорбат. В более узком смысле под адсорбцией часто понимают поглощение примеси из газа или жидкости твёрдым веществом (в случае газа и жидкости) или жидкостью (в случае газа) — адсорбентом. При этом, как и в общем случае адсорбции, происходит концентрирование примеси на границе раздела адсорбент-жидкость либо адсорбент-газ. Процесс, обратный адсорбции, то есть перенос вещества с поверхности раздела фаз в объём фазы, называется десорбция.

Значение:

Адсорбция — всеобщее и повсеместное явление, имеющее место всегда и везде, где есть поверхность раздела между фазами. Наибольшее практическое значение имеет адсорбция поверхностно-активных веществ и адсорбция примесей из газа либо жидкости специальными высокоэффективными адсорбентами. В качестве адсорбентов могут выступать разнообразные материалы с высокой удельной поверхностью: пористый углерод (наиболее распространённая форма — активированный уголь), силикагели, цеолиты, а также некоторые другие группы природных минералов и синтетических веществ.

Хроматография — динамический сорбционный метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент). Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.

Михаил  Семёнович Цвет (1872—1919) — русский  ботаник-физиолог и биохимик растений.

Терминология

Основные  термины и понятия, относящиеся  к хроматографии, а также области  их применения были систематизированы  и унифицированы специальной  комиссией ИЮПАК (Международный  союз теоретической и прикладной химии — международная неправительственная  организация, способствующая прогрессу  в области химии. Состоит из национальных организаций-участниц. Это авторитетная международная структура, занимающаяся разработкой и распространением стандартов в области наименований химических соединений через межрегиональную  комиссию по номенклатуре и обозначениям. Является членом Международного совета по науке). Согласно рекомендациям ИЮПАК, термин «хроматография» имеет три  значения и используется для обозначения  специального раздела химической науки, процесса, а также метода.

• Хроматография — наука о межмолекулярных взаимодействиях и переносе молекул или частиц в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.
• Хроматография — процесс дифференцированного многократного перераспределения веществ или частиц между несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами, приводящий к обособлению и концентрационных зон индивидуальных компонентов исходных смесей этих веществ или частиц.
• Хроматография — метод разделения смесей веществ или частиц основанный на различиях в скоростях их перемещения в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.

Классификация видов хроматографии

• По агрегатному состоянию фаз
• По механизму взаимодействия
• По цели проведения
• По способу ввода пробы

Развитие химической термодинамики  шло одновременно двумя путями: термохимическим  и термодинамическим.

Возникновением термохимии как самостоятельной науки следует  считать открытие Германом Ивановичем Гессом, профессором Петербургского университета, взаимосвязи между  тепловыми эффектами химических реакций  (законы Гесса).

Герман Иванович Гесс (26 июля (7 августа) 1802, Женева — 30 ноября (12 декабря) 1850, Санкт-Петербург) — русский химик, академик Петербургской Академии наук (1834).

В 1867 г. на основе термохимии Марселен Бертло предложил одну из первых теорий химического сродства, объясняющую направление течения  химических реакций.

Пьер Эжен Марселен Бертло (25 октября 1827, Париж — 18 марта 1907, Париж) — французский физикохимик и  общественный деятель.

Общие достижения термодинамики, как раздела теоретической химии, отразившиеся в учении об энтропии, привели к возникновению другого  метода исследований, не связанному с  отрицательно зарекомендовавшей себя теорией химического сродства.

Основы классической химической термодинамики были заложены в работе Джозайи Уилларда Гиббса «О равновесии гетерогенных веществ» (1878), в которой  был разработаны графический  метод изображения состояний  вещества, метод термодинамических  потенциалов и установлено правило  фаз.

Методы Гиббса, разрабатывавшиеся  также Пьером Дюэмом, дали большой  толчок в развитии приложений термодинамики, поскольку были значительно проще  метода круговых процессов, требовавших  придумывать гипотетические процессы, замыкавшие некоторый исследуемый  процесс в круговой.

• Химическая кинетика или кинетика химических реакций — раздел физической химии, изучающий закономерности протекания химических реакций во времени, зависимости этих закономерностей от внешних условий, а также механизмы химических превращений.