Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy

Transkript

1 Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy HMOTA A JEJÍ VLASTNOSTI POSTAVENÍ FYZIKÁLNÍ CHEMIE V PŘÍRODNÍCH VĚDÁCH HISTORIE FYZIKÁLNÍ CHEMIE ZÁKLADNÍ POJMY

2 DEFINICE FORMY HMOTY Formy a nositelé hmoty Látka forma s přetržitou strukturou Pole forma s nepřetržitou strukturou jsou nerozlučně spojeny NOSITELÉ HMOTY Neživé látkové systémy, živé organismy Soubory mikro a makročástic

3 Formy a nositelé hmoty Hmota se skládá z atomů Každý atom tvoří atomové jádro a obal z elektronů Jádro je složeno z protonů a neutronů Je to vše? Nikoliv! Následují elementární částice

4 Částice a jejich vlastnosti

5 Částice a jejich vlastnosti CHARAKTERISTIKY ZÁKLADNÍCH ČÁSTIC HMOTY Skupina Částice Označení Elektr. náboj Hmotnost Doba života Fotony foton μ 0 0 Leptony elektron e mion μ ,2 μs neutrino ν 0 0 Mezony π-mezon π ,08 fs pion π ns π ns Baryony proton p neutron n s

6 Vlastnosti hmoty Schopnost konat práci mírou schopnosti konat práci je energie Setrvačnost mírou setrvačnosti je hmotnost Každá forma hmoty má hmotnost a energii Vývoj hmoty = pohyb interakce

7 Hmota a její vlastnosti ATRIBUTY HMOTY pohyb prostor čas s pohybem souvisí jeho kvantitativní měřítka E = mc 2 hmotnost energie m - klidová hmotnost

8 Částice a jejich vlastnosti ZÁKLADNÍ INTERAKCE HMOTY Druh interakce Silná Elektromagnetická Slabá Gravitační

9 Formy pohybu hmoty FORMA POHYBU mikrofyzikální chemická NOSITEL POHYBU pole elementární částice atomy, molekuly, ionty a radikály mechanická biologická společenská soubory mikro a makročástic - látky živé organismy společnost

10 Hmota Přírodní vědy z dnešního pohledu astronomie geologie fyzika.... chemie

11 Fyzika STUDUJE nejvšeobecnější formy a projevy HMOTY a přitom musí provádět abstrakce jedná se často o formy a projevy hmoty abstraktní oddělení jiných věd biologie uspořádané poznatky o vzniku a vlastnostech neživých objektů chemie a mineralogie

12 Chemie a částice Kdyby byl atom veliký jako fotbalové hřiště, bylo by jádro veliké zhruba jako fotbalový míč (a proton ještě desetkrát menší)

13 Chemie STUDUJE podstatu vlastnosti složení HMOTY CHEMIE STUDUJE a změny kterými prochází chemické reakce vzniku a přeměny látek zkoumá podmínky průběhu chemické reakce (rychlost, rovnováhu) úkazy provázející chemické reakce (termochemie) vysvětluje kvalitativní a kvantitativní stavbu látek

14 Rozdělení chemie CHEMIE obecná anorganická organická fyzikální radiochemie analytická biochemie geochemie Vymezení fyzikální chemie - nauka o vzájemném vztahu mezi - strukturou molekul, vlastnostmi chem. sloučenin a chem. reakcemi - a fyzikálními vlastnostmi, podmínkami a jevy, které provázejí chemické děje.

15 Historická období fyzikální chemie 2. polovina 18. století - Lomonosov Fyzikální chemie je věda, která na základě věd a zkušeností vysvětluje to, co probíhá ve složitých tělesech při chemických operacích řada významných objevů r v Lipsku, W. Ostwald a Van t Hoff Mendělejev přelom 19. a 20. století vznik nových oborů De Broglii, Schödirnger, Heisenberg první polovina 20. století postupná diferenciace fyzikální chemie

16 Části fyzikální chemie FYZIKÁLNÍ CHEMIE chemická termodynamika koloidní chemie nauka o struktuře hmoty elektrochemie chemická kinetika význam uvedeného dělení

17 Soustava a její vlastnosti SOUSTAVA definice STAV SOUSTAVY popis stavu systému a jeho pohybu pomocí číselně vyjádřitelných vlastností fyzikálních veličin

18 Soustava a její vlastnosti soustavy makroskopické mikroskopické soustava izolovaná uzavřená otevřená

19 Soustavy Látková forma hmoty čisté látky směsi prvky sloučeniny homogenní heterogenní

20 Složení soustav HMOTNOSTÍ ZLOMEK MOLOVÝ ZLOMEK OBJEMOVÝ ZLOMEK KONCENTRACE LÁTKOVÉHO MNOŽSTVÍ MOLALITA

21 Soustava a její vlastnosti Různé pohledy na rozdělení veličin veličiny 1. rozdělení 2. rozdělení 3. rozdělení 4. rozdělení skalární vektorové intenzivní extenzivní integrální parciální závisí na předchozí historii nezávisí na předchozí historii stavové funkce

22 Děje v soustavách PARCIÁLNÍ MOLÁRNÍ VELIČINY HOMOGENNÍ SOUSTAVA a její složení parciální molární veličiny = derivace extenzivních vlastností soustavy podle množství jednotlivých složek za konstantního množství ostatních složek příklady

23 Soustava a její vlastnosti ZÁKLADNÍ STAVOVÉ VELIČINY makroskopických soustav tlak objem látkové množství teplota vztahy mezi veličinami = fyzikální a fyzikálněchemickými rovnicemi f(t, p, V, n) = 0 zákony

24 Zákony ZÁKLADNÍ ZÁKONY HMOTY zákon zachování hmoty zákon zachování energie

25 Děje v soustavách změny ve stavu soustavy probíhá děj vratný nevratný kruhový

26 Děje v soustavách DĚJE PROBÍHAJÍCÍ ZA KONSTATNÍ VELIČINY název děje konstantní veličina označení izotermický teplota [T] izobarický tlak [p] izochorický konstantní objem [V] adiabatický teplo [ad.] izoentropický entropie [S] izoentalpický entalpie [H] polytropický tepelná kapacita [C]

27 Dodatek - vlastnosti celkového diferenciálu z = f(x,y) celkový diferenciál funkce s více proměnnými druhý diferenciál kruhový integrál úplného deferenciálu je roven 0