Księgarnia Warszawa

Eksperymentalna chemia fizyczna pod red. Ewy Więckowskiej Bryłka

Przedmowa ... 11

Rozdział 1. Termodynamika chemiczna ... 13
1.1. Wstęp ... 13
1.2. Podstawowe pojęcia termodynamiki chemicznej ... 14
1.3. Sposoby gromadzenia energii w układzie – energia wewnętrzna układu (U) ... 15
1.4. Kwantowanie energii ... 16
1.5. Rozkład energii w stanie równowagi termicznej. Entropia (S) ... 21
1.6. Termochemia. I zasada termodynamiki ... 24
1.7. Wymiana energii na sposób pracy ... 25
1.8. Wymiana energii na sposób ciepła ... 27
1.9. Ciepło przemiany chemicznej w stałej objętości (qv) ... 27
1.10. Ciepło przemiany chemicznej pod stałym ciśnieniem (qp). Entalpia układu (H) ... 28
1.11. Konwencja standardowych wartości funkcji termodynamicznych. Standardowe ciepło tworzenia związku chemicznego (o tw o ΔUtw i ΔH) ... 29
1.12. Prawo Hessa ... 29
1.13. Ciepło przemiany chemicznej w różnych temperaturach. Prawo Kirchhoffa ... 30
1.14. Ciepło właściwe (c) i ciepło molowe (C) substancji ... 31
1.15. Stan równowagi chemicznej. II zasada termodynamiki. Kryterium samorzutności przemian chemicznych ... 34
1.16. Wyznaczanie entropii układu. III zasada termodynamiki ... 36
1.16.1. Wiadomości ogólne ... 36
1.16.2. Zmiana entropii układu podczas zmiany stanu skupienia układu ... 38
1.16.3. Zmiana entropii układu spowodowana zmianą temperatury układu ... 39
1.16.4. Zmiana entropii układu spowodowana zmianą objętości układu ... 39
1.16.5. Zmiana entropii układu spowodowana zmianą ciśnienia w układzie ... 40
1.17. Potencjał chemiczny (μ) ... 40
1.18. Entalpia swobodna reakcji chemicznej (ΔG) ... 41
1.19. Izoterma van’t Hoffa ... 42
1.20. Izobara van’t Hoffa ... 45
Pytania i zadania ... 46
Ćwiczenie 1–1. Wyznaczanie ciepła rozpuszczania ... 56
Pytania i zadania ... 61

Rozdział 2. Płyny ... 65
2.1. Wstęp ... 65
2.2. Stan gazowy ... 65
2.2.1. Właściwości stanu gazowego ... 65
2.2.2. Gaz doskonały ... 66
2.2.3. Kinetyczno-cząsteczkowa teoria gazów ... 68
2.2.4. Energia i ciepło molowe gazów ... 70
2.2.5. Równanie van der Waalsa ... 74
2.2.6. Skraplanie gazów ... 77
2.2.7. Równanie van der Waalsa i parametry krytyczne gazu ... 78
2.2.8. Prawo Daltona ... 80
Ćwiczenie 2–1. Wyznaczanie gęstości pary i masy molowej
metodą Meyera ... 81
Pytania i zadania ... 83
2.3. Ciecze ... 85
2.3.1. Wiadomości ogólne ... 85
2.3.2. Lepkość cieczy ... 85
2.3.2.1. Wprowadzenie ... 85
2.3.2.2. Metody pomiaru lepkości bezwzględnej cieczy ... 88
2.3.2.3. Ciecze niutonowskie i nieniutonowskie ... 94
Ćwiczenie 2–2a. Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru Ostwalda ... 96
Ćwiczenie 2–2b. Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy za pomocą wiskozymetru Höpplera ... 98
Pytania i zadania ... 99
2.3.3. Napięcie powierzchniowe ... 101
2.3.3.1. Wprowadzenie ... 101
2.3.3.2. Molowe napięcie powierzchniowe ... 103
2.3.3.3. Metody pomiaru napięcia powierzchniowego ... 105
Pytania i zadania ... 110
2.3.4. Współczynnik załamania światła i refrakcja molowa ... 111
2.3.4.1. Współczynnik załamania światła ... 111
2.3.4.2. Polaryzacja i refrakcja ... 116
2.3.4.3. Zależność między strukturą chemiczną związku a refrakcją molową ... 120
Ćwiczenie 2–3. Wyznaczanie zawartości alkoholu etylowego w badanym roztworze ... 121
Pytania i zadania ... 121

Rozdział 3. Przemiany fazowe i równowagi fazowe ... 125
3.1. Pojęcie fazy, składnika, stopnia swobody. Reguła faz Gibbsa ... 125
3.2. Układy jednoskładnikowe, wielofazowe ... 127
3.2.1. Równowaga między fazę ciekłą i gazową ... 127
3.2.2. Równowaga między fazą stałą a fazą ciekłą i gazową ... 127
3.3. Układy wieloskładnikowe, jednofazowe – roztwory ... 130
3.3.1. Definicja roztworów ... 130
3.3.2. Rozpuszczalność substancji. Prawo Henry’ego ... 131
3.3.3. Dyfuzja ... 133
3.3.4. Osmoza ... 135
3.4. Układy dwuskładnikowe, jednofazowe – prężność pary nad roztworem ... 139
3.4.1. Prężność pary nad roztworem substancji nielotnej. Prawo Raoulta ... 139
3.4.2. Podwyższenie temperatury wrzenia i obniżenie temperatury krzepnięcia cieczy ... 140
3.4.3. Mieszaniny cieczy o całkowitej wzajemnej rozpuszczalności ... 143
3.4.3.1. Prężność pary nad mieszaniną cieczy o całkowitej wzajemnej rozpuszczalności ... 143
3.4.3.2. Skład pary a skład cieczy ... 143
3.4.4. Odchylenia od prawa Raoulta ... 145
3.5. Układy wieloskładnikowe, dwufazowe ... 146
3.5.1. Mieszaniny cieczy o ograniczonej wzajemnej rozpuszczalności ... 146
3.5.2. Prawo podziału Nernsta. Ekstrakcja ... 147
3.5.2.1. Definicja prawa podziału ... 147
3.5.2.2. Modyfikacja prawa podziału w przypadku asocjacji lub dysocjacji substancji w jednej z faz ... 149
3.5.2.3. Ekstrakcja i czynniki wpływające na jej efektywność ... 152
Ćwiczenie 3–1. Wyznaczanie współczynnika podziału kwasu octowego w układzie dwóch niemieszających się cieczy ... 155
Pytania i zadania ... 157

Rozdział 4. Adsorpcja ... 159
4.1. Adsorbent, adsorbat ... 159
4.2. Podział procesów adsorpcji ... 159
4.3. Adsorpcja z roztworów ... 161
4.3.1. Adsorpcja nadmiarowa i rzeczywista ... 161
4.3.2. Izoterma Freundlicha ... 162
4.4. Adsorpcja gazów ... 164
4.4.1. Teoria Langmuira ... 164
4.4.2. Izoterma BET ... 167
4.5. Adsorpcja a napięcie powierzchniowe cieczy. Środki powierzchniowo czynne ... 169
4.6. Adsorpcja wymienna na jonitach ... 171
4.7. Zastosowanie procesów adsorpcji ... 172
4.8. Metody chromatograficzne adsorpcyjne ... 174
4.8.1. Wiadomości ogólne ... 174
4.8.2. Chromatografia cienkowarstwowa i bibułowa ... 174
4.8.3. Chromatografia gazowa ... 175
4.8.4. Chromatografia cieczowa ... 177
Ćwiczenie 4–1. Adsorpcja kwasu octowego na węglu aktywowanym ... 178
Pytania i zadania ... 180

Rozdział 5. Układy koloidowe ... 183
5.1. Definicja koloidu i typy układów koloidowych ... 183
5.2. Metody wytwarzania cząstek koloidowych ... 184
5.3. Oczyszczanie układów koloidowych ... 185
5.4. Właściwości kinetyczne układów koloidowych ... 187
5.4.1. Ruchy Browna ... 187
5.4.2. Sedymentacja ... 188
5.5. Zjawisko równowagi membranowej Donnana ... 189
5.6. Właściwości optyczne układów koloidowych ... 191
5.7. Właściwości elektrokinetyczne układów koloidowych ... 194
5.8. Trwałość układów koloidowych. Koagulacja i peptyzacja ... 198
5.9. Lepkość i masa molowa koloidów ... 201
5.10. Ogólna charakterystyka żeli ... 203
5.11. Piany i emulsje ... 204
5.12. Koloidy asocjacyjne ... 204
Ćwiczenie 5–1. Nefelometryczne oznaczanie stężenia zolu kalafonii ... 205
Pytania i zadania ... 209

Rozdział 6. Kinetyka chemiczna ... 211
6.1. Szybkość reakcji chemicznej ... 211
6.2. Rzędowość i cząsteczkowość reakcji ... 212
6.3. Wpływ temperatury na szybkość reakcji. Energia aktywacji ... 221
6.4. Wpływ katalizatorów na szybkość reakcji ... 224
6.5. Reakcje złożone ... 226
Ćwiczenie 6–1. Wyznaczanie stałej szybkości reakcji pierwszego rzędu. Wyznaczanie stałej szybkości reakcji inwersji sacharozy metodą polarymetryczną ... 229
Pytania i zadania ... 231
Ćwiczenie 6–2.Wyznaczanie stałej szybkości zasadowej hydrolizy octanu etylu przy różnych stężeniach substratów reakcji ... 233
Pytania i zadania ... 236

Rozdział 7. Przewodnictwo roztworów elektrolitów ... 238
7.1. Przewodniki elektryczności ... 238
7.2. Przewodnictwo właściwe ... 239
7.3. Efekt relaksacyjny i elektroforetyczny ... 245
7.4. Pomiar przewodnictwa właściwego ... 246
7.5. Przewodnictwo molowe i równoważnikowe ... 248
7.6. Dysocjacja elektrolityczna ... 254
7.7. Wpływ innych substancji na dysocjację elektrolityczną związku chemicznego ... 259
7.8. Miareczkowanie konduktometryczne ... 261
Ćwiczenie 7–1. Miareczkowanie konduktometryczne ... 266
Pytania i zadania ... 268
Ćwiczenie 7–2. Wyznaczanie klasycznej stałej dysocjacji z pomiarów przewodnictwa ... 270
Pytania i zadania ... 272

Rozdział 8. Ogniwa galwaniczne ... 275
8.1. Wstęp ... 275
8.2. Różnice potencjałów w ogniwie galwanicznym ... 275
8.2.1. Opis ogniwa ... 275
8.2.2. Potencjał dyfuzyjny ... 277
8.2.3. Potencjał elektrody. Wzór Nernsta ... 278
8.2.4. Siła elektromotoryczna ogniwa ... 282
8.3. Elektroda wodorowa i skala potencjałów elektrod ... 285
8.4. Elektrody porównawcze (odniesienia) ... 290
8.5. Pomiar pH ... 292
8.6. Elektrody redoks ... 296
8.7. Miareczkowanie potencjometryczne ... 297
8.7.1. Wiadomości ogólne ... 297
8.7.2. Miareczkowanie potencjometryczne z wykorzystaniem reakcji kwas-zasada ... 298
8.7.3. Miareczkowanie potencjometryczne z wykorzystaniem reakcji utleniania i redukcji ... 300
Ćwiczenie 8–1. Miareczkowanie potencjometryczne kwasu zasadą ... 303
Pytania i zadania ... 306
Ćwiczenie 8–2. Miareczkowanie potencjometryczne z wykorzystaniem reakcji utleniania i redukcji ... 307
Pytania i zadania ... 309

Rozdział 9. Elektroliza ... 311
9.1. Zjawisko elektrolizy ... 311
9.2. Napięcie rozkładowe ... 313
9.3. Polaryzacja elektrod i nadnapięcie ... 316
9.4. Elektroliza roztworów wieloskładnikowych. Przewidywanie produktów elektrolizy ... 319
9.5. Prawa elektrolizy Faradaya ... 326
9.6. Zastosowanie procesów elektrolizy ... 329
Ćwiczenie 9–1. Oznaczenie grubości osadzonej powłoki miedzianej i wydajności prądowej elektrolizy ... 331
Pytania i zadania ... 333

Rozdział 10. Metody spektroskopowe ... 335
10.1. Klasyfikacja metod spektroskopowych ... 335
10.2. Spektroskopia w nadfiolecie i w zakresie widzialnym. Analiza kolorymetryczna ... 340
10.3. Prawo Lamberta-Beera ... 347
10.4. Oznaczanie stężenia jonów żelaza (III) metodą kolorymetryczną ... 351
Ćwiczenie 10–1. Kolorymetryczne oznaczanie stężenia jonów żelaza (III) ... 352
Pytania i zadania ... 355

Rozdział 11. Aneks ... 360
11.1. Dodatkowe tabele ... 360
11.2. Ważniejsze jednostki miar wielkości podstawowych i ich przeliczanie... 378
Zadania ... 394
11.3. Sporządzanie i interpretacja wykresów funkcji otrzymanych na podstawie danych doświadczalnych ... 396

Skorowidz ... 402

Kategorie: Chemia,