---....,«, л.
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.
1804000000-149
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
5 5
Предисловие к переводу.........
Предисловие . ..........................
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....................... 23
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
................ 78
78
4.1. Введение . . •.,;_„т;ппита '. '.............'.'.'..- 84
....... . 86
.......... 89
........... 93
4.1. Введение
4.2. Растворимость неэлектролита . . .
4.3. Равновесие процессов распределения
4.4. Основы жидкость-жидкостной экстракции .
4.5. Применение жидкость-жидкостной экстракции Задачи ...............
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 6. 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. s-Образные кривые титрования................. 286
11.6. Влияние K! 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: 300руб.
