1. Energetyka procesów
13
1.1. Efekty energetyczne......................... 15
1.2. Prawo Hessa............................. 18
1.3. Efekty cieplne procesów o różnym charakterze............. 22
1.3.1. Reakcje chemiczne...............,........ 22
1.3.2. Przemiany fazowe....................... 25
1.3.3. Procesy przebiegające w roztworach............... 26
1.4. Przykłady zastosowań prawa Hessa.................. 30
1.5. Niektóre prawidłowości........................ 34
1.5.1. Efekty cieplne procesów analogicznych . . .......... . . 34
1.5.2. Ciepło tworzenia a struktura.................. 37
2. Powinowactwo chemiczne
39
2.1
Procesy odwracalne i nieodwracalne.................. 39
Entropia...... ........................ 42
2.2.1. Entropia jako miara nieuporządkowania cząstek ,....... 44
2.2.2. Entropia standardowa . . . . . . . . . . . .......... 47
2.2.3. Niektóre prawidłowości............,........ 49
2.2.4. Wpływ entropowych i entalpowych czynników na przebieg procesu . . 53
2.3. Entalpia swobodna...........,.............. 55
2.3.1. Kryterium ukierunkowania procesu........., , . . . , . 55
2.3.2. Czynnik entalpowy i czynnik entropowy a kierunek procesu . . . . . 58
2.3.3. Wartości zmian standardowej entalpii swobodnej . ......... 65
2.3.4. Niektóre prawidłowości........... „ , . ......, 68
2.3.5. Wyznaczanie entalpii swobodnej określonego procesu, ....... 69
2.3.6. Normalne potencjały elektrod . . . , . . . . . . . . . , . . . . 72
2.3.7. Stała równowagi chemicznej . . , . . . . . . . , . , . . . . . ., 77
2.4. Wpływ zmiany warunków na równowagę chemiczną .......... . 80
2.4.1. Zasada Le Chateliera . . ,................- . , 80
2.4.2. Wpływ temperatury . . . . . . , . . . . , . . , , . . , . 81
2.4.3. Wpływ ciśnienia . . . . . . . . . . . ,............. 87
9
2.4.4. Wpływ stężenia . . . -..................... 89
2.4.5. Wpływ gazu obojętnego................. . . . 91
2.4.6. Optymalne warunki umożliwiające przeprowadzenie procesu . . . . 91
2.5. Reakcje utleniania-redukcji...................... 92
2.5.1. Typy reakcji utleniania-redukcji................. 95
2.5.2. Wpływ środowiska na charakter reakcji............. 98
2.5.3. Kierunek reakcji.....................- - - 102
3. Szybkość i mechanizm reakcji chemicznych................ 105
3.1. Pojęcia podstawowe......................... 107
3.2. Wpływ stężenia........................... 109
3.2.1. Reakcje homogeniczne i heterogeniczne.............. 109
J 3.2.2. Reakcje złożone........................ 110
3.2.3. Cząsteczkowość i rząd reakcji.................. 113
3.3. Wpływ temperatury......................... 114
3.3.1. Energia aktywacji....................... 118
3.3.2. Współczynnik przedwykładniczy................. 122
3.4. Wpływ katalizatora................, ......... 125
3.4.1. Uwagi ogólne.......................... 125
3.4.2. Elementy teorii katalizy...................... 128
3.5. Reakcje łańcuchowe............ . . ........... 133
4. Roztwory............................... 137
4.1. Powstawanie roztworów...................... 140
4.1.1.. Zmiany właściwości układu podczas powstawania roztworów . . . . 143
4.1.2. Rozpuszczalność..................... , . . 145
4.1.3. Zależność rozpuszczalności od natury składników roztworu..... 148
4.1.4. Zależność rozpuszczalności od warunków zewnętrznych....... 151
4.1.5. Zależność rozpuszczalności od obecności w roztworze substancji ubocznych............................. 156
4.1.6. Pewne prawidłowości...................... 156
4.2. Rozcieńczone roztwory nieelektrolitów . . . . .......... . . . 158
4.2.1. Prężność pary nasyconej............., , . . , . . 159
4.2.2. Temperatura wrzenia i temperatura krzepnięcia....., , , . 161
4.2.3. Ciśnienie osmotyczne................., . . . . 164
4.2.4. Określanie masy molowej cząsteczek substancji rozpuszczonej . . . 166
4.2.5. Wnioski..................,......... 166
4.3. Roztwory elektrolitów........................ 170
4.3.1. Przewodnictwo elektryczne................... 170
4.3.2. Podstawy teorii dysocjacji elektrolitycznej............ 171
4.3.3. Tworzenie roztworów...................... 175
4.4. Równowagi jonowe i reakcje wymiany w roztworach elektrolitów..... 184
4.4.1. Równowaga w roztworach elektrolitów słabych.......... 185
4.4.2. Roztwory elektrolitów mocnych.......... . . . . . . . 187
4.4.3. Dysocjacja kwasów, zasad i soli w wodzie............ 189
4.4.4. Wpływ jonów jednoimiennych na przebieg dysocjacji elektrolitów słabych ,........................... - - 192
4.4.5. Dysocjacja wody........................ 193
4.4.6. Roztwory buforowe..................... . 196
4.4.7. Iloczyn rozpuszczalności.................... 197
4.4.8. Dysocjacja jonów kompleksowych................ 200
4.4.9. Reakcje wymiany....................... 203
4.4.10. Hydroliza........................... 209
4.5. Teoria kwasów i zasad ........................ 219
4.5.1. Krótka historia teorii kwasów i zasad.............. 220
4.5.2. Teoria rozpuszczalnikowa........, . . . , ,...... 223
4.5.3. Teoria protonowa....................... 230
4.5.4. Teoria elektronowa..................... . . 243
4.5.5. Twarde i miękkie kwasy i zasady , . . ............. 246
4.5.6. Znaczenie teorii kwasów i zasad............., . . . . 250
4.6. Analiza fizykochemiczna ....................... 255
4.6.1. Analiza termiczna....................... 256
4.6.2. Wyznaczanie typu diagramu topliwości z krzywych entalpii swobodnej ...................., . . . ,..... 267
5. Powinowactwo chemiczne a wiaściwości pierwiastków i związków chemicznych (niektóre przyklady) ,.......... . ,........... . , 271
5.1. Układ okresowy pierwiastków a reaktywność substancji......... 272
5.1.1. Główne grupy układu okresowego........,....... 272
5.1.2. Poboczne grupy układu okresowego .............. 278
5.1.3. Okresy...... . . . . . . , . . , . . . ,........ 282
5.2. Wpływ temperatury na powinowactwo chemiczne . , . -......, , . 285
Uzupełnienia................................ 295
Literatura........................, . . , , . . . . . 384
Skorowidz.......................... ......... 386
