Труд известного английского ученого Мелвин-Хьюза представляет собой фундаментальный курс физической химии, в котором все основные проблемы современной физической химии излагаются с точки зрения квантовой теории и статистической термодинамики.
Перевод выполнен со второго исправленного и дополненного издания, вышедшего в 1961 г.
В 24 главах автором подробно и ясно с привлечением большого фактического и иллюстративного материала изложены все основные разделы физической химии: молекулярно-кинетическая теория, квантовая теория, учение о химических элементах, термодинамика, свойства молекул, кристаллическое состояние вещества, газообразное и жидкое состояния, теория растворов {в том числе теория растворов электролитов), поверхностные явления, гомогенные и гетерогенные равновесия, химическая «инетика и др. В конце каждой главы даются задачи и примеры, а также приводится список литературы.
В русском переводе труд Мелвин-Хьюза выпускается в двух книгах, причем первая включает главы I—XIII, а вторая—XIV—XXIV. Общий предметный указатель помещен в конце второй книги.
Труд является ценным пособием для углубленного изучения физической химии аспирантами и студентами высших химических учебных заведений. Он представляет несомненный интерес и для преподавателей, научных и инженерно-технических работников.
СОДЕРЖАНИЕ
КНИГА 1
Предисловие............................. 5
Предисловие автора ....................... 9
Глава I. Экспериментальные основы молекулярно-кинетической теории .... 11
Атомная природа материи.— Абсолютная шкала температур.— Законы идеальных талон.— Численное значение газовой постоянной.— Кинетическая теория газов.— Законы идеальных растворов.— Определение числа Авогадро Ng.— Принятое значение числа Авогадро и постоянной Болъц-мана.— Диаметры молекул.— Упражнения.— Литература.
Глава П. Кинетическая теория газов.................. 33
Вывод закона Больцмана.— Простейшие применения закона Больцмана.— Законы статистического усреднения, закон Максвелла — Больцмана.— Применение закона Максвелла — Больцмана к идеальным газам.— Число столкновений.— Средняя длина свободного пробега.— Число тройных соударений.— Явления переноса в идеальных газах.— Вязкость идеальных газов.— Теплопроводность идеальных газов. — Термо- и электропроводность металлов. — Самодиффузия в идеальных газах.— Диффузия в смесях идеальных газов.— Теория броуновского движения.— Броуновское движение, рассматриваемое как проблема хаотизации.— Теорема вириала.— Уравнение Рэлея. — Простейшие молекулярные модели.— Упражнения.— Литература.
Глава III. Экспериментальные основания квантовой теории........ 88
Распределение энергии при термическом излучении.— Теплоемкость кристаллов.— Теплоемкость простых твердых тел при низких температурах.— Фотоэлектрический эффект.— Спектр атома водорода; главное квантовое число.— Прямое экспериментальное доказательство существования дискретных уровней энергии. Резонансный потенциал и потенциал ионизации.— Принцип соответствия.— Эллиптические орбиты; азимутальное квантовое число.— Эффект Зеемана; магнитное квантовое число.— Спектры щелочных металлов; спиновое квантовое число.— Эффект Штарка.—• Эффект Комптона; импульс световых квантов.— Соотношение де-Бройля. Длина волны частиц, обладающих массой покоя.— Волны и частицы.— Численное значение постоянной Планка.— Упражнения.— Литература.
Глава IV. Математический аппарат квантовой теории........... 133
Явление отражения и преломления света.— Свободное^ движение точечной частицы.— Квантовомеханические эквиваленты классических величин импульса и энергии. — Физический смысл г|>функции.— Линейный гармо-
ничоский осциллятор.— Трехмерный гармонический осциллятор.— Водо-родоподобный атом.— Общие результаты квантовомеханического рассмотрения атома водорода.— Жесткий ротатор.— .Линейный ангармонический осциллятор.— Линейный алектрический осциллятор в однородном электростатическом ноле.— Связанные электрические осцилляторы.— Решение уравнения Шредингера для водородоподобного атома, находящегося в однородном электрическом поле.— Туннельный эффект. Потенциальные барьеры различного вида.— Принцип неопределенности Гейзенберга.— Молекула водорода; ковалептнаясвязь.— Квантовомехани-ческая теория направленно/! валентности.-- Упражнения.--Литература.
Г лава V. Химические элементы..................... 187
Периодичность химических свойств.— Периодичность физических свойств. Катодные лучи.— Определение заряда ядра.— Рентгеновские спектры элементов.— Радиоактивность.— а-Частицы. — Скорость радиоактивного распада.— Длина пробега а-частиц.— Радиоактивные элементы.— Изотопы.— Нейтроны, позитроны и другие субатомные частицы.— Наведенные ядерные превращения.— Атомные спектры.— Обозначения, используемые при описании электронов в атомах.— Описание состояний атомов.— Расположение электронов в атомах.— Спектры магнитного резонанса.— Упражнения.— Литература.
Глава VI. Химическая термодинамика.................. 234
Первый закон.— Второй закон.— Третий закон.— Некоторые следствия первого и второго законов термодинамики,—Соотношения Максвелла.—Теплосодержание, свободная энергия, уравнение Гиббса—Гельмгольца.-—Другой вывод соотношений Максвелла. — Соотношение между теплоемкостями Ср и Су.— Однокомпонентные системы.— Теплосодержание, энтропия и свободная энергия твердых тел.— Плавление; теплосодержание, энтропия и свободная энергия жидкости.— Испарение; теплосодержание, энтропия и свободная энергия пара или газа.— Уравнение Клаузиуса — Клапейрона.— Давление пара чистых твердых тел и жидкостей в области низких температур.— Соотношение между постоянной упругости пара и энтропией.— Разность теплоемкостей вещества в двух фазах, находящихся в равновесии.— Термохимия.— Циклические процессы.— Химический потенциал.— Равновесие.— Парциальные мольные величины. Более общая формулировка первого и второго за конов термодинамики.— Уравнение Дюгема — Маргулеса.— Правило фаз. — Упражнения.— Литература.
I" .1 я в а VII. Энергия межмолекулярного взаимодействия......... 2Н(*
Взаимодействие двух ионов.— Постоянный электрический диполь. Ион-диполыюе взаимодействие.— Поле постоянного диполя.— Взаимодействие двух постоянных диполей.— Квадрупольные моменты.— Поляризуемость; электростатическая индукция.— Общие замечания относительно электростатической энергии и электростатических сил.-- Потенциальная энергия и некоторые другие свойства изолированной пары частиц.— Другая удобная форма уравнения Ми.— Потенциальная энергия системы частиц.— Частота колебания частиц в конденсированных системах.— Соотношение между некоторыми свойствами изолированной пары частиц и свойствами частицы в конденсированной системе.— Методы определения постоянных в уравнении Ми.— Определение произведения тп по сжимаемости; метод Борна—Ланде.— Определение произведения тп
из термических данных для твердых тел.— Определение и по вязкости газов; метод Рэлея — Чепмеиа.— Определение А, Б, п и m по вириальным коэффициентам газов; метод Леннард-Джонса.— Определение А и В по радиальной функции распределения; метод Гильдебранда.— Определение суммы т-\-п по зависимости сжимаемости от давления.— Определение суммы т-\-п по числам Грюнейзена.— Общее рассмотрение свойств некоторых не-полярных молекул и предположении, что m = (i.— Обобщение уравнения Ми.— Постоянные можмолекулярного взаимодействия для пар неодинаковых молекул. -Обсуждение уравнениями. — Упражнения.—Литература.
Глава VIII. Основы статистической термодинамики. Суммы но состояниям . . . 308 Связь суммы по состояниям с термодинамическими функциями.— Вырожденность. - Расчеты простейших сумм по состояниям.— Полные суммы но состояниям. — Сумма по состояниям для классических степеней свободы.— Сумма по состояниям для частицы в поле земного притяжения.— Сумма по состояниям для частицы, находящейся под действием земного притяжения и центробежной силы.- Сумма по состояниям для линейного движения, когда энергия смещения пропорциональна А'п?71.— Сумма по состояниям для гармонического осциллятора при условии, что полное число колебательных квантов ограничено.— Сумма по состояниям для плоского вращения. Сумма по состояниям для пространственного вращения жесткой двухатомной молекулы.—Сумма но состояниям Ланжевена.- - Мольная сумма по состояниям для равновесных систем изомеров.- Упражнения.- Литература.
Глава IX. Атомы. Рефракция...................... 331
Давление. -- Теплоемкости.— Энтропия. Постоянные давления пара.— Свободная энергия и химический потенциал.— Определение методом Лондона постоянной В из уравнения для энергии притяжения молекул. — Более точное выражение для поступательной суммы по состояниям.— Постоян-' пая а в уравнении Ван-дер-Ваальса и скрытая теплота испарения (расчеты по методу Лондона).— Отклонения от идеальности, связанные с ассоциацией.— Сопоставление двух методов.— Определение статической поляризуемости из опытных данных.- Сравнение мольных рефракций жидкостей и паров. - Правило Ландольта.— Классическая теория молекулярной рефракции.- — Эквивалентное число электронов, принимающих участие в дисперсии света.— Мультиплетиая дисперсия.— Различные способы определения постоянной В. Квантовая теория атомной поляризуемости.— Полная рефракция. Упражнения.— Литература.
1' лава X. Двухатомные .молекулы. Спектры поглощения.......... 359
* Простые молекулярные модели.— Полосатые ; спектры двухатомных молекул.— Уровни анергии двухатомных молекул.— Определение межъядерного расстояния /•„ по положению полос вращательного спектра.— Определение основной частоты ve из колебательного спектра.— Определение г0 из колебательно-вращательного спектра.— Точное выражение для уровней энергии двухатомных молекул. — Потенциальная энергия двухатомных молекул.-- Спектроскопическое определение энергии диссоциа-
. ции.— Сводка энергий диссоциаций двухатомных молекул.— Определе-
• ние потенциала ионизации из спектров поглощения в ультрафиолетовой области.— Сравнение физико-химических величин, полученных спектро-
' с коническим ц калориметрическим методами.— Более точное определе-
ние термодинамических величин из спектроскопических данных.— Орто-
I
и параводород.— Полярные свойства двухатомных молекул:— Определение постоянного дипольного момента.— Представление о двухатомных молекулах как о поляризующихся нарах ионов.— Силы межмолекулярного взаимодействия двухатомных молекул.— Упражнения.— Литература.
Глава XI. Трехатомные молекулы. Комбинационное рассеяние света .... 405
Модель трехатомной молекулы.— Выражения для моментов инерции.— Экспериментальное определение моментов инерции.— Определение межъядерных расстояний и валентных углов из моментов инерции.— Динамика системы из трех частиц.— Экспериментальное определение основных частот колебаний. Молекулярная сумма по состояниям трехатомных молекул (в случае идеального газа).— Стандартные энтропии газообразных систем трехатомных малекул.— Сводка стандартных значений энтропии.— Определение свободной энергии Гиббса (для стандартного состояния).— Полярные свойства трехатомных молекул.— Строение молекулы йоды.— Критические явления.— Явление комбинационного рассеяния света.— Среднее значение возвращающей силы.— Дополнительные сведения о применении спектров комбинационного рассеяния.— Ионизационные потенциалы.— Упражнения.— Литература.
Глава XII. Многоатомные молекулы. Рассеяние рентгеновских лучей и электронон 4.%-Симметричные линейные четырехатомные молекулы.— Четырехатомные молекулы типов «кресла» и «ванны».— Симметричные Y-образные молекулы.— Плоские четырехатомные симметричные структуры.—Пирамидальные четырехатомные молекулы.— Пятиатомные молекулы; симметричный волчок.— Пятиатомные молекулы; правильные тетраэдры.— Шестиатомные молекулы; заторможенное вращение.—Молекула бензола.—Изменения энергии, связанные с деформацией молекулы.— Длины связей и силовые постоянные.— Определение межъядерных расстояний из измерений рассеяния рентгеновских лучей и электронов.— Опытные данные.— Сравнение некоторых опытных данных.— Дйпольные моменты многоатомных молекул.— Упражнения.— Литература.
Г л а и a XJJI. Кристаллы........................... 171:
Точки и плоскости решетки.— Закон Брэгга; ионизационный спектрометр.— Простая кубическая решетка; галогениды щелочных металлов.— Гранецентрированная кубическая решетка; благородные газы в твердом состоянии.—Объемноцентрированная кубическая решетка; щелочные металлы.— Структура алмаза.— Структура цинковой обманки.— Структура флюорита. Плотная гексагональная упаковка.— Диморфизм.— Расстояние углерод — углерод.— Кристаллографическое определение координационного числа ионов.— Соотношение между молекулярным объемом и расстоянием между молекулами.— Изменение расстояния между молекулами в зависимости от температуры.— Энергия кристаллической решетки. — Теория ионной решетки по Борну.— Цикл Борна — Габера.— Применение цикла Борна — Габера.— Потенциальная энергия молекул солей в газовой фазе.— Статистическая теория одноатомных кристаллов.— Уравнение состояния для одноатомного твердого тела.— Дефекты в одноатомном твердом теле.— Нехимические изменения в кристаллах.— Возгонка.— Кристаллическая структура сложных молекул.— Упражнения.— Литература.
Цена: 300руб.
