Основные этапы в развитии физической химии

Термин «физическая химия» и определение этой науки впервые были даны М. В. Ломоносовым, который в 1752—1754 гг. читал студентам Академии наук курс «Введение в истинную физическую химию». Ломоносов дат следующее определение физической химии: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях». Это определение близко к современному. Ломоносову принадлежит открытие закона постоянства веса при химических реакциях. Он сформулировал закон соотношения форм движения материи, создал стройную и ясно изложенную кинетическую теорию строения материи и объяснил теплоту как проявление движения молекул.

Экспериментальное изучение теплот химических реакций было начато Лавуазье и Лапласом (1779—1784 гг.) и в дальнейшем привело к установлению основного закона термодинамики — закона постоянства сумм теплот (Г. И. Гесс, 1840 г.).

Для развития физической химии огромное значение имело открытие двух законов термодинамики в середине XIX в. (Карно, Майер, Гельмгольц, Джоуль, Клаузис, В. Томсон). Количество разнообразных исследований, лежащих в области, пограничной между физикой и химией, постоянно возрастало и во второй половине XIX века. Было развито термодинамическое учение о химическом равновесии (Гульдберги Вааге, Гиббс). Исследования Вильгельми положили начало изучению скоростей химических реакций, изучались условия равновесия растворов с паром (Д. П. Коновалов) и развилась теория растворов (Д. И. Менделеев).

Профессор Харьковского университета Бекетове 1865 года читал лекции по физикохимии. Признание физической химии как самостоятельной науки выразилось в учреждении в 1887 году в Лейпцигском университете (Германия) первой кафедры физической химии во главе с Оствальдом. Здесь же был основан первый научный журнал по физической химии. К концу XIX в. определились 3 основные раздела физической химии — химическая термодинамика, химическая кинетика и электрохимия.

Вся совокупность экспериментальных данных и теоретических методов физической химии используется для достижения одной цели — выяснения зависимости направления, скорости и пределов протекания химических превращений от внешних условий и от строения молекул — участников химической реакции.

Методы физической химии

Термодинамический метод рассматривает равновесие систем и направление процессов в системах, не находящихся в равновесии.

Особенности:

• а) подобно геометрии, термодинамика основана на нескольких постулатах — трех законах термодинамики;
• б) термодинамика позволяет определять направление процессов без глубокого знания строения веществ, используя только сведения о тепловых эффектах реакций и теплоемкостях реагентов.

Молекулярно-кинетический метод — по рассмотрению кинетики реакций кинетика делится на две части: формальную кинетику и молекулярную. Молекулярная кинетика привлекает к анализу и статистический расчет макроскопических свойств на основании сведений о свойствах атомов и молекул.

Квантово-механический метод лежит в основе учения о строении и свойствах отдельных молекул и атомов и взаимодействии их между собой. Сведения, относящиеся к свойствам отдельных молекул, выявляются главным образом с помощью экспериментальных оптических методов.