Математика | ||||
Мейтис Л. 45 Введение в курс химического равновесия и кинетики: Пер. с англ.-М.: Мир, 1984.-484 с., ил. Книгу известного американского химика можно рассматривать как учебное пособие по теоретической аналитической химии и некоторым разделам физической химии, написанное на базе глубокого и серьезного рассмотрения основ термодинамики и кинетики химических реакций. В ней автор отошел от традиционного изложения материала (количественного описания конкретных типов химических реакций) и уделил много внимания таким вопросам, как, например, поведение слабых малорастворимых электролитов, графическим методам представления равновесий, разбору механизмов реакций. Книга предназначена для преподавателей и студентов химических и химико-технологических вузов. | ||||
Предисловие к переводу Читатель, привыкший к традиционному делению курса химии на неорганическую, аналитическую, органическую химию и т. д., при беглом знакомстве с этой книгой будет несколько озадачен. Какой именно области химии посвящена книга? На кого рассчитана? Чуть позже читатель поймет, что Л. Мейтис исходит из совсем иной рубрикации учебного курса. Так, по принятой автором схеме первокурсники в течение первого семестра изучают вопросы структуры и химической связи, а во втором семестре — равновесие и кинетику. Если мы попытаемся проецировать такую классификацию (принятую, кстати, в ряде университетов и даже стран, например в ГДР) на более устоявшееся деление «по наукам», то увидим, что курс химического равновесия и кинетики включает многое из физической и аналитической, а также кое-что из неорганической химии. Изучение теоретических аспектов должно, по замыслу автора, сопровождаться практическими работами в лаборатории. С точки зрения учебных планов и программ, действующих в СССР, книга в наибольшей степени отвечает задачам курса аналитической химии. Почти все рассматриваемые Л. Мейтисом вопросы так или иначе представлены в действующих у нас программах этого курса. К тому же автор сам является аналитиком, его приверженность проблемам анализа несомненна. Характерная деталь: последняя глава книги посвящена спектроскопии — области, без которой не обойтись при изложении курса аналитической химии, но которая, откровенно говоря, не очень вписывается в учение о химическом равновесии и кинетике. Одним словом, этот объемистый труд известного американского химика прежде всего можно рассматривать — с точки зрения интересов советского читателя — как учебное пособие по теоретическим основам аналитической химии. В книге дается общее введение в химическую термодинамику и химическую кинетику. Рассматриваются основные типы реакций, используемых в анализе и вообще важнейших в химии. Речь идет о кислотно-основных реакциях, комплексообразовании и окислительно-восстановительных процессах. Обсуждаются равновесия в гетерогенных системах осадок — раствор, жидкость — жидкость. Глава «Химический анализ и стехиометрия» посвящена гравиметрическим и титриметри-ческим -методам анализа. Немало места уделено ошибкам измерений. Книга имеет высокий научный и научно-методический уровень, однако автор стремится главным образом к изложению основ, избегает деталей, второстепенных выкладок (все-таки основной читатель — первокурсник). В начале каждого раздела приводится аннотация к нему, в конце раздела — выводы, а главы заканчиваются задачами. Л. Мейтис любит отступления, для его стиля характерна свободная манера изложения, юмор, нестандартные сопоставления; индивидуальность автора чувствуется на протяжении всей книги. Главное, что хочется подчеркнуть, говоря о книге и, если угодно, о ее авторе,— это то, что мы имеем дело с хорошей химией. Автор глубоко чувствует, например, аналогии между кислотно-основными и окислительно-восстановительными реакциями, между кислотно-основными реакциями и реакциями комплексо-образования и демонстрирует эти аналогии в четкой, наглядной форме. Некоторые традиционные для учебников темы рассмотрены в новом, неожиданном ракурсе. В извечном споре о том, чему отдать предпочтение - индуктивному или дедуктивному методу познания, — Л. Мейтис определенно отдает предпочтение СОДЕРЖАНИЕ Предисловие к переводу....................... 5 Предисловие . . . '........................ 5 Глава 1. О чем эта книга.................... 9 Глава 2. Введение в химическую термодинамику и равновесие........ 15 2.1. Почему идут химические реакции?.................• 15 2.2. Термохимия и калориметрия................... 16 2.3. Стандартные состояния...................... 20 2.4. Энтропия........................... 21 2.5. Свободная энергия ....................... 2,3 2.6. Как меняется свободная энергия................. 25' 2.7. Свободная энергия и константы равновесия............ . 28 2.8. Выражения для констант равновесия............... 30 2.9. Константы равновесия реакций различных типов............. 33 Задачи............................ 36 Глава 3. Введение в химическую кинетику................ 38 3.1. Введение........................... 38 3.2. Скорости химических реакций.................. 38 3.3. Элементарные и скоростьопределяющие стадии............ 41 3.4. Кинетическое уравнение и порядки реакций............. 43 3.5. -Интегральные кинетические уравнения............... 46 3.6. Как получить кинетические уравнения............... 51 3.7.- Применение кинетических уравнений................ 54 3.8. Интерпретация кинетических уравнений............... 56 3.9. Катализ, ферменты и предшествующее равновесие........... 61 3.10. Обратимые реакции...................... 64 3.11. Реакции, контролируемые диффузией, и энергии активации....... 69 3.12. Влияние температуры на константы скорости и равновесия....... 74 3.13. Заключение.......................... 76 Задачи........................... 76 Глава 4. Равновесие в растворах неэлектролитов............ 78 4.1. Введение........................... 78 4.2. Растворимость неэлектролита................... 78 4.3. Равновесие процессов распределения................ 84 4.4. Основы жидкость-жидкостной экстракции.............. 86 4.5. Применение жидкость-жидкостной экстракции............. 89 Задачи............................ 93 Глава 5. Растворимость ионных соединений.......'........ 94 5.1. Введение........................... 94 5.2. Растворимость и произведение растворимости сильных электролитов .... 94 5.3. Влияние одноименного иона ................... 95 5.4. Произведение растворимости слабых электролитов ........... 100 5.5. Растворимость и произведение растворимости ............ 102 5.6. Слабые электролиты и ионные пары ................ 104 5.7. Константы ионизации и диссоциации ................ 107 5.8. Заключение .......................... 111 Задачи ............................ 111 Глава б. Кислотно-основные реакции .................. 113 6.1. Введение ........... ................ 113 6.2. Некоторые основные положения .................. 113 6.3. Шкалы рН ......................... 117 6.4. Кислотность растворов кислот и оснований ............. 122 6.5. Конкурирующие равновесия: смеси кислот или оснований ....... 130 6.6. Растворы многоосновных кислот или оснований ........... 133 6.7. Растворы амфотерных веществ .................. 138 6.8. Смеси кислот с основаниями ................... 140 6.9. Графическое представление кислотно-основного равновесия : функции образования 144 6.10. Буферные растворы и буферная емкость .............. 151 6.11. Влияние рсН на растворимость слабых оснований ........... 157 6.12. Неводные растворители ..................... 163 6.13. Заключение .......................... 167 Задачи ............................ 167 Глава 7. Реакции комплексообразования ................ 169 7.1. Введение ........................... 169 7.2. Основные понятия ....................... 169 7.3. Ступенчатое комплексообразование ................. 175 7.4. Растворимость и комплексообразование ............... 179 7.5. Выпадает ли осадок? ...................... 182 7.6. Кривые образования и расчет констант устойчивости ......... 183 7.7. Кислотность и комплексообразование ................ 189 Задачи ............................ 192 Глава 8. Окислительно-восстановительные процессы ............ 193 8.1. Введение ........................... 193 8.2. Природа окислительно-восстановительной реакции ........... 193 8.3. Уравнивание реакций окисления — восстановления ........... 196 8.4. Электродные потенциалы и уравнение Нернста ........... 199 8.5. Смысл стандартного потенциала ............ ..... 204 8.6. Стандартные потенциалы и константы равновесия .......... 206 8.7. Формальный потенциал ..................... 211 8.8. Некоторые следствия из уравнения Нернста ............ 215 8.9. Скорость и механизм окислительно-восстановительных реакций ...... 218 8.10. Константы равновесия полуреакций ................ 221 Задачи ........................... 223 Глава 9. Химический анализ и стехиометрия ........ ....... 225 9.1. Введение ........................... 225 9.2. Химический анализ и аналитическая химия ............. 225 9.3. Предварительные стадии в гравиметрическом и объемном анализе .... 229 9.4. Выполнение гравиметрического анализа ............... 234 9.5. Выполнение объемного анализа . . ................. 238 9.6. Вычисления в гравиметрическом анализе ............ . . 242 9.7. Вычисления в объемном анализе .......... ' ....... 246 Задачи .................... . , ...... 249 Глава 10. Осаждение и соосаждение.................. 252 10.1 Введение....................... . . . 252 10.2. Образование зародышей, пересыщение и размер частицы........ 252 10.3. Механизм образования зародышей................ 255 10.4. Механизм роста частиц.................... 256 10.5. Коллоидное состояние..................... 259 10.6. Загрязнение осадков: соосаждение................ 262 10.7. Окклюзия........................... 265 10.8. Образование твердого раствора................. 267 10.9. Обзор видов соосаждения................... 271 10.10 Осаждение из гомогенного раствора............... 274 10.11. Старение.......................... 275 Задачи........................... 277 Глава 11. Кривые титрования.................... 278 11.1. Введение.......................... 278 11.2. Виды кривых титрования.................... 278 11.3. Некоторые определения и основные понятия............ 279 11.4. Идеализированные кривые титрования............... 281 11.5. ^-Образные кривые титрования................. 286 11.6. Влияние К\ и концентрации.................. 293 11.7. Ошибки титрования...................... 298 11.8. Поведение индикаторов.................... 303 11.9. Индикаторы и кривые титрования в хелатометрическом титровании .... 306 11.10. Ступенчатое титрование.................... 310 11.11. Точные уравнения кривых титрования............... "316 Задачи........................... 318 Глава 12. Ошибки измерений.................... 320 12.1. Введение........................... 320 12.2. Систематическая и случайная ошибки............... 322 12.3. Случайные ошибки и нормальное распределение ошибок........ 325 12.4. Стандартное отклонение от среднего............... 329 12.5. Распространение случайных ошибок................ 331 12.6. Разработка методики эксперимента................ 332 12.7. Сравнение результатов..................... 335 12.8. Регрессионный анализ..................... 338 Задачи............................ 343 Глава 13. Активность и коэффициенты активности............. 345 13.1. Введение.......................... 345 13.2. Средние коэффициенты активности ионов.............. 346 13.3. Ионная сила........................ 348 13.4. Оценка термодинамических констант равновесия и средних коэффициентов активности ионов ..... .................. 349 13.5. Предельный закон Дебая — Хюккеля................ 350 13.6. Расчеты с помощью предельного закона............. 352 13.7. Коэффициенты активности при более высоких ионных силах...... 355 13.8. Коэффициенты активности неэлектролитов............. 358 13.9. Коэффициенты активности индивидуальных ионов.......... 359 13.10. Коэффициенты активности и шкала рН.............. 361 Задачи........................... 363 Глава 14. Потенциометрия...................... 365 14.1. Введение.......................... 365 14.2. Электрохимические ячейки и их потенциалы............ 366 14.3. Как оценить стандартные потенциалы и коэффициенты активности .... 368 14.4. Окислительно-восстановительные индикаторные электроды....... 372 14.5. Обратимость и необратимость................. 374 14.6. Электроды сравнения..................... 380 14.7. Электрическая аппаратура................... 383 14.8. Прямая потенциометрия.................... 386 14.9. Потенциометрическое титрование................ 390 14.10. Как оценить формальные потенциалы.............. 395 14.11. Потенциалы жидкостных соединений . ........... 398 14.12. Стеклянный электрод..................... 402 14.13. Селективность мембранных электродов.............. 407 14.14. Другие мембранные электроды................. 410 Задачи..............'.............. 412 Глава 15. Спектроскопия...................... 414 15.1. Введение.......................... 414 15.2. Электромагнитный спектр.................... 414 15.3. Поглощение, испускание и реизлучение.............. 420 15.4. Аппаратура в спектроскопии.................. 421 15.5. Атомные и молекулярные спектры............... 425 15.6. Закон Бера......................... 429 15.7. Измерение поглощения.................... 431 15.8. Отклонения от закона Бера..................-. 434 15.9. Представление спектров поглощения............... 436 15.10. Электронные спектры поглощения ионов металлов и комплексов..... 438 15.11. Поглощение органическими молекулами.............. 440 15.12. Спектрофотометрический анализ................. 446 15.13. Спектрофотометрическое титрование............... 449 15.14. Спектрофотометрическое изучение химических равновесий........ 450 Задачи........................... 457 Ответы на задачи.......................... 460 Приложение I. Значащие цифры................... 462 Приложение II. Стандартные энтальпии образования, энтропии и свободные энергии образования некоторых веществ при 298 К......... 465 Приложение III. Произведения растворимости некоторых солей в водных растворах при 298 К.............• • •...... 467 Приложение IV. Общие константы диссоциации некоторых кислот в водных растворах при 298 К...................... 468 Приложение V. Последовательные константы устойчивости некоторых комплексов в , .... водных растворах при 298 К.............. 470 Приложение VI. Стандартные и формальные потенциалы и константы равновесия некоторых окислительно-восстановительных пар в водных растворах при 298 К....................... 472 Указатель............................ 474 Цена: 400руб. |
||||