Оглавление
Предисловие 3
Введение 4
§ 1 Предмет и значение физической и коллоидной химии 4
§ 2. Методы физико-химического исследования 4
§ 3. Основные направления развития физической и коллоидной химии 6
§ 4. Основные разделы физической и коллоидной химии. Их значение для фармации 6
1. Основы химической термодинамики 9
Глава I Нулевой и первый законы термодинамики. Термохимия 13
§ 1.1. Термодинамическая система и окружающая среда 13
§ 1.2. Состояние системы. Термодинамические параметры. Экстенсивные и интенсивные свойства 14
§ 1.3. Термодинамические процессы, самопроизвольные и несамопроизвольные, равновесные и неравновесные 15
§ 1.4. Внутренняя энергия 18
§ 1.5. Энтальпия 19
§ 1.6. Теплота и работа 19
§ 1.7. Нулевой закон термодинамики Термодинамическое равновесие 21
§ 1.8. Формулировки первого закона термодинамики 22
§ 1.9. Выражения первого закона термодинамики для изотермического, изохорного и изобарного процессов 23
§ 1.10. Тепловые эффекты. Закон Гесса 24
S 1.11. Применение закона Гесса к расчету тепловых эффектов 26
§ 1.12. Методы расчета тепловых эффектов химических реакций по стандартным теплотам образования и сгорания 28
§ 1.13. Теплоемкость 30
§ 1.14. Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры Уравнение Кирхгофа 32
Вопросы для самопроверки 34
Глава 2. Второй и третий законы термодинамики. Энтропия. Термодинамические потенциалы 35
§ 2.1. Формулировки второго закона термодинамики 35
§ 2.2. Энтропия 36
§ 2.3. Зависимость энтропии от температуры. Третий закон термодинамики.
Абсолютная и стандартная энтропия вещества 39
§ 2.4. Изменение энтропии в некоторых процессах 40
§ 2.5. Применение энтропии для решения физико-химических задач 41
§ 2.6. Термодинамические потенциалы 42
§ 2.7. Полные и частные диференциалы термодинамических потенциалов для закрытых систем. Критерии возможности и направления протекания самопроизвольных процессов 44
§ 2.8. Уравнения Гиббса — Гельмгольца 46
§ 2.9. Полный и частный дифференциалы термодинамических потенциалов для открытых систем. Химический потенциал. Критерии возможности
протекания самопроизвольных химических реакций 46
§ 2.10. Химический потенциал идеального и реального газа. Фугитивность и активность 48
Вопросы для самопроверки 49
Глава 3. Термодинамика химического равновесия 50
§ 3.1. Закон действующих масс. Константа равновесия 50
§ 3.2. Уравнение изотермы химической реакции 52
§ 3.3. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца в стандартных условиях 53
§ 3.4. Стандартные энергии Гиббса и Гельмгольца. Способы расчета ΔG°r298 реакций 54
§ 3.5. Зависимость константы химического равновесия от температуры. Уравнения изохоры и изобары химической реакции 55
§ 3.6. Расчет константы химического равновесия с помощью стандартных термодинамических величин 56
§ 3.7. Расчет состава равновесной смеси по исходному составу и константе равновесия. Нахождение теоретического (равновесного) выхода продукта реакции 57
§ 3.8. Влияние давления на смещение равновесия реакций, протекающих в газовой фазе 59
Вопросы для самопроверки 59
2. Фазовые равновесия. Растворы
Глава 4. Термодинамика фазовых равновесий. Однокомпонентные системы 61
§ 4.1. Основные понятия 61
§ 4.2. Правило фаз Гиббса 62
§ 4.3. Уравнение Клапейрона — Клаузиуса 63
§ 4.4. Приближенное интегрирование уравнения Клапейрона — Клаузиуса 65
§ 4.5. Применение правила фаз Гиббса к однокомпонентным системам. Общий
принцип построения диаграмм 66
§ 4.6. Диаграмма состояния воды 67
Вопросы для самопроверки 68
Глава 5. Растворы неэлектролитов 68
§5.1. Общая характеристика растворов 68
§ 5.2. Способы выражения концентрации растворов 69
§ 5.3. Современные представления о природе растворов и механизме растворения 70
§ 5.4. Термодинамическое и молекулярно-кинетическое условия образования
раствора 71
§ 5.5. Парциальные милярные величины. Уравнение Гиббса — Дюгема 72
§ 5.6. Идеальные растворы. Законы идеальных растворов 74
§ 5.7. Предельно разбавленные растворы. Закон Генри 77
§ 5.8. Коллигативные свойства разбавленных растворов твердых нелетучих
веществ в жидкости 78
§ 5.9. Определение молярной массы растворенного вещества криоскопическим, эбулноскомическим или осмотическим методом 81
§ 5.10. Неидеальные растворы. Химический потенциал компонента в идеальном
и реальном растворе 82
Вопросы для самопроверки 84
Глава 6. Двухкомпонентные системы. Равновесия т ↔ т; ж ↔т, ж↔ж, ж↔п 85
§ 6.1. Применение правила фаз Гиббса к двухкомпонентным системам 85
§ 6.2. Системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и взаимной нерастворимостью в твердом состоянии 85
§ 6.3. Системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии. В твердом состоянии компоненты образуют химические соединения, плавящиеся конгруэнтно 88
§ 6.4. Системы с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состояниях 89
§ 6.5. Термический анализ 90
§ 6.6. Значение фазовых диаграмм для фармации 92
§ 6.7. Системы с неограниченной взаимной растворимостью летучих жидкостей. Равновесия ж↔п. Законы М. И. Коновалова 93
§ 6.8. Разделение неограниченно растворимых жидкостей методом простой
перегонки. Фракционная перегонка 100
§ 6.9. Ректификация 101
§ 6.10. Методы разделения азеотропных смесей 103
§ 6.11. Ограниченно растворимые жидкости 104
§ 6.12. Взаимно нерастворимые жидкости 107
§ 6.13. Перегонка с водяным паром 108
Вопросы для самопроверки 109
Глава 7. Третий компонент в системе из двух взаимно нерастворимых жидкостей. Закон распределения. Экстракция 110
§ 7.1. Закон распределения 110
§ 7.2. Экстракция 111
Вопросы для самопроверки 113
3. Растворы электролитов и ионные равновесия Глава 8. Слабые электролиты 114
§ 8.1. Теория С. Аррениуса. Равновесия в растворах слабых электролитов 114
§ 8.?. Недостатки теории электролитической диссоциации Аррениуса 117
§ 8.3. Протонная теория кислот и оснований Бреистеда — Лоури 117
§ 8.4. Современные теории диссоциации слабых электролитов (Г. Льюиса и Н. А. Измайлова) 119
§ 8.5. Коллигативные свойства растворов электролитов 120
§ 8.6. Термодинамическая константа диссоциации. Активность, коэффициенты
активности. Ионная сила раствора 121
§ 8.7. Ионное произведение воды и некоторых неводных растворителей 123
§ 8.8. Водородный показатель. Шкала кислотности растворителя. Расчет рН растворов кислот и оснований 124
§ 8.9. Гидролиз. Расчет рН гидролизованных растворов 126
§ 8.10. Буферные растворы. Расчет рН буферных растворов 128
Вопросы для самопроверки 131
Глава 9. Сильные электролиты 131
§ 9.1. Особенности свойств сильных электролитов 131
§ 9.2. Основные понятия электростатической теории сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Расчет коэффициентов активности 132
§ 9.3. Основные понятия теории ассоциации ионов 136
§ 9.4. Понятие сольватации (гидратации) ионов 137
Вопросы для самопроверки 138
4. Электрохимия
Глава 10. Электрическая проводимость растворов 139
§ 10.1. Движение ионов в электрическом поле. Удельная электрическая проводимость электролитов и зависимость ее от разных факторов 139
§ 10.2. Эквивалентная электрическая проводимость и зависимость ее от разных факторов 143
§ 10.3. Теория электрической проводимости растворов Дебая — Онзагера 145
§ 10.4. Аномальная подвижность ионов гидроксоння и гидроксила 147
§ 10.5. Электрическая проводимость неводных растворов 148
§ 10.6. Определение электрической проводимости растворов. Кондуктометрическая ячейка. Принципиальная схема кондуктометра 149
§ 10.7. Прямая кондуктометрия 152
§ 10.8. Кондуктометрическое титрование 155
Вопросы для самопроверки 160
Глава II. Равновесные электродные процессы в электродвижущие силы 160
§ 11.1. Электрод, электродный потенциал и электродвижущая сила (ЭДС)
электрохимической цепи 160
§ 11.2. Теории возникновения скачка потенциала на границе металл — раствор 163
§ 11.3. Диффузионный потенциал. Цепи с переносом и без переноса ионов 167
§ 11.4. Гальванический элемент. Химические и концентрационные гальванические элементы 168
§ 11.5. Схематическое изображение электродов и гальванического элемента.
Условные обозначения 169
§ 11.6. Термодинамика гальванического элемента 170
§ 11.7. Общее выражение для ЭДС гальванического элемента и потенциала отдельного электрода 171
§ 11.8. Стандартный потенциал электрода. Водородная шкала стандартных потенциалов 173
§ 11.9. Обратимые и необратимые электроды. Классификация обратимых электродов 175
§ 11.10 Измерение ЭДС гальванических элементов 193
§ 11.11. Применение измерений ЭДС гальванических элементов для определения различных физико-химических величин 185
§ 11.12. Потенциометрическое титрование 190
Вопросы для самопроверки 200
Глава 12. Неравновесные электродные процессы. Электролиз. Полярография. Амперометрическое титрование 201
§ 12.1. Неравновесные электродные процессы 201
§ 12.2. Законы Фарадея. Электрохимические эквиваленты 201
§ 12.3. Выход вещества по току 202
§ 12.4. Скорость электрохимических процессов 202
§ 12.5. Понятие об электродной поляризации 203
§ 12.6. Понятие о концентрационной и химической поляризации 203
§ 12.7. Электролиз. Напряжение разложения 204
§ 12.8. Практическое применение электролиза 209
§ 12.9. Полярография 209
§ 12.10. Полярографический количественный анализ 213
§ 12.11. Применение полярографии для анализа органических веществ и фармацевтических препаратов 214
§ 12.12. Амперометрическое титрование 215
Вопросы для самопроверки 217
5. Введение в молекулярную спектроскопию
Глава 13. Элементарные сведения о квантово-механической теории строения атома, молекулы и химической связи 218
§ 13.1. Основные положения и понятия квантовой механики 218
§ 13.2. Квантово-механическое объяснение строения атома 219
§ 13.3. Многоэлектронные атомы 226
§ 13.4. Связь строения атома с периодической системой Д. И. Менделеева.
Потенциал ионизации и сродство к электрону 228
§ 13.5. Квантово-механическое объяснение строения молекулы и химической связи 229
§ 13.6. Межмолекулярные взаимодействия. Силы Ван-дер-Ваальса. Водородная связь 235
Вопросы для самопроверки 238
Глава 14. Атомные и молекулярные спектры 238
§ 14.1. Электромагнитное излучение 238
§ 14.2. Атомные спектры 238
§ 14.3. Атомио-абсорбционная и эмиссионная спектроскопия 240
§ 14.4. Молекулярные спектры 241
§ 14.5. Молекулярная оптическая спектроскопия 242
§ 14.6. Радиоспектроскопия. ЭПР и ЯМР 248
Вопросы для самопроверки 250
Глава 15. Полярность и поляризуемость связи. Момент диполя молекулы. Рефракция и рефрактометрия 251
§ 15.1. Полярность и поляризуемость связи. Момент диполя молекулы 251
§ 15.2. Явление преломления света. Показатель преломления 255
Вопросы для самопроверки 256
Глава 16. Явление поляризации света 257
§ 16.1. Оптическая активность веществ и поляризация света 257
§ 16.2. Поляриметрия 258
Вопросы для самопроверки 259
6. Кинетика химических реакций и катализ
Глава 17. Формальная и молекулярная кинетика 260
§ 17.1. Скорость и константа скорости реакции 260
§ 17.2. Молекулярность и порядок химической реакции 262
§ 17.3. Причины несовпадения порядка и молекулярности реакций 262
§ 17.4. Кинетика реакций в статических условиях 263
§ 17.5. Методы определения порядка химических реакций 267
§ 17.6. Зависимость скорости реакции от температуры 269
§ 17.7. Сложные реакции 270
§ 17.8. Цепные реакции 274
§ 17.9. Фотохимические реакции 277
§ 17.10. Кинетика гетерогенных процессов 279
§ 17.11. Молекулярная кинетика. Теория активных соударений 282
§ 17.12. Теория переходного состояния или активированного комплекса 287
Вопросы для самопроверки 290
Глава 18. Катализ 291
§ 18.1. Общие положения и закономерности катализа 291
§ 18.2. Гомогенный катализ 292
§ 18.3. Специфический кислотно-основный катализ 294
§ 18.4. Гомогенно-каталитические реакции, катализируемые комплексными соединениями 295
§ 18.5. Гомогенно-каталитические реакции, катализируемые ферментами 295
§ 18.6. Гетерогенный катализ 297
§ 18.7. Теории гетерогенного катализа 299
Вопросы для самопроверки 301
7. Поверхностные явления
Глава 19. Поверхностное натяжение жидкостей 303
§ 19.1. Поверхностная энергия Гиббса. Поверхностное натяжение 303
§ 19.2. Смачивание. Растекание. Когезия. Адгезия 311
Вопросы для самопроверки 319
Глава 20. Адсорбция 320
§ 20.1. Поверхностная активность. Правило Дюкло — Траубе 320
§ 20.2. Сорбция. Адсорбция 325
§ 20.3. Адсорбция на границах раздела жидкость — газ и жидкость — жидкость. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса 329
§ 20.4. Адсорбция на твердых адсорбентах. Теории адсорбции 331
§ 20.5. Адсорбция электролитов. Образование двойного электрического слоя 338
Вопросы для самопроверки 346
Глава 21. Хроматография 346
§ 21.1. Сущность метода хроматографии 346
§ 21.2. Основные характеристики качества разделения 350
§ 21.3. Принципы классификации хроматографических методов 351
§ 21.4. Бумажная хроматография 352
§ 21.5. Тонкослойная хроматография 356
§ 21.6. Ионообменная хроматография 359
§ 21.7. Гель-хроматография 361
§ 21.8. Электрофорез 362
Вопросы для самопроверки 364
8. Коллоидное состояние вещества. Дисперсные системы
Глава 22. «Природа и классификация дисперсных систем 366
§ 22.1. Классификация по размеру частиц (дисперсности) 366
§ 22.2. Классификация по агрегатному состоянию фаз 368
§ 22.3. Классификация по отсутствию или наличию взаимодействия между частицами дисперсной фазы 369
§ 22.4. Классификация по степени взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой 369
Глава 23. Молекулярно-кинетические и реологические свойства коллоидных систем 370
§ 23.1. Броуновское движение 370
§ 23.2. Диффузия 371
§ 23.3. Осмотическое давление коллоидных растворов 372
§ 23.4. Седиментация в дисперсных системах 374
§ 23.5. Реологические свойства коллоидных систем 379
Вопросы для самопроверки 387
Глава 24. Оптические свойства дисперсных систем 388
§ 24.1. Особенности оптических свойств дисперсных систем 388
§ 24.2. Рассеяние света 388
§ 24.3. Поглощение света 390
§ 24.4. Оптическая анизотропия 391
§ 24.5. Оптические методы анализа дисперсности 392
Вопросы для самопроверки 396
Глава 25. Электрический заряд коллоидных частиц. Электрокинетические Явления 396
§ 25.1. Строение коллоидных частиц лиофобных золей 396
§ 25.2. Строение двойного электрического слоя. Потенциалы ДЭС 398
§ 25.3. Влияние электролитов на строение двойного электрического слоя 400
§ 25.4. Теории строения двойного электрического слоя 403
§ 25.5. Электрокинетические явления 404
Вопросы для самопроверки 410
Глава 26. Методы получения и очистки коллоидных растворов
§ 26.1. Конденсационные методы получения коллоидных систем 410
§ 26.2. Получение коллоидных систем методами диспергирования 414
§ 26.3. Методы очистки коллоидных растворов. 420
§ 26.4. Некоторые свойства мембран для диализа и ультрафильтрации 422
Вопросы для самопроверки 423
Глава 27. Устойчивость и коагуляция коллоидных систем 424
§ 27.1. Виды устойчивости гидрофобных золей 424
§ 27акторы устойчивости дисперсных систем 425
§ 27.3. Теории устойчивости и коагуляции 426
§ 27.4. Коагуляция гидрофобных золей. Факторы, вызывающие коагуляцию 430
Вопросы для самопроверки 440
Глава 28. Отдельные классы коллоидных систем 440
§ 28.1. Классификация и общая характеристика ПАВ 440
§ 28.2. Мицеллярные растворы ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). Солюбилизация 442
§ 28.3. Применение ПАВ в фармации 446
§ 284. Микрогетерогенные системы. Аэрозоли. Порошки. Суспензии. Эмульсии. Пены 446
Вопросы для самопроверки 459
9. Высокомолекулярные вещества и их растворы
Глава 29. Получение и свойства ВМВ 460
§ 29.1. Классификация ВМВ. Структура, форма и гибкость макромолекул 460
§ 29.2. Фазовые состояния ВМВ 463
§ 29.3. Свойства растворов ВМВ. Набухание 465
§ 29.4. Полиэлектролиты 468
§ 29.5. Коацервация 469
§ 29.6. Осмотическое давление растворов ВМВ (молекулярных коллоидов). Мембранное равновесие Доннана 469
§ 29.7. Вязкость растворов ВМВ 472
§ 29.8. Определение молекулярной массы ВМВ вискозиметрическим методом 472
§ 29.9. Гели и студни 474
Вопросы для самопроверки 477
Использованная литература 410
