Chimie - fizică

Reprezinta o ramura a chimiei aparuta la sf. Sec 19.

Obiectul chimiei fizice consta in studiul cantitativ a sistemelor materiale (a substantelor chimice) si al transformarilor pe care le sufera acestea pe baza legilor chimice si ale fizicii si utilizand un aparat mathematic adecvat. Opereaza cu un system de notiuni noi; unele ccreatenoi, altele preluate din fizica sau chimie.

Notiuni de baza pentru studiul chimico-fizic:

- sistem material : Sistemul reprezinta o parte a mediului inconjurator delimitata arbitrar pentru a fi supusa unui studiu.

- componente: Este specia chimica distimcta dintr-un sistem dat.

Ex: apa, oxigen, metan, CaCO3;

D.p.d.v. al numarului de componente sistemele se clasifica astfel:

- monocomponente: 1 component (unare)

- dicomponente: 2 componenti (binare)

- multicomponente: n componenti (polinare)

↔ faza : Reprezinta o parte a sistemului determinate de o suprafata de separare distincta la care are loc variatia brusca a proprietatilor.

Dupa nr de faze sistemele se clasifica in:

- Monofazice 1 faza – sistem omogen

- bifazice 2 faze

- trifazice 3 faze sisteme eterogene

- plolifazice n faze

Ex: Sisteme omogene monocomponente:

- apa distilata

- alcool pur (etanol)

- Au pur

- Ag pur

Sisteme omogene dicomponente (o faza; 2 subst.) CH3 – CH2OH + H2O

Sistem monocomponent difazic: apa lichida + solid

Sistem monocomponent trifazic: apa (lichid + solid + gaz)

Sistem omogen policomponent: aer (solutie gazoasa)

Sistem eterogen policomponent: aer incarcat cu suspensii solide.

Ramurile chimiei fizice:

1. Structura chimica

2. Termodinamica chimica

3. Cinetica chimica

4. Electrochimia

1. Structura chimica

Se ocupa cu studiul legaturilor chimice dintre atomi in cadrul moleculelor (legaturi chimice propriu-zise) precum si a legaturilor intermoleculare.

I. Legaturi chimice propriu-zise:

1) Legatura metalica

2) Legatura corolenta

3) Legatura electrovalenta (ionica)

Substantele ionice sunt casante.

Punctele de topire sunt foarte ridicate pt ca se rupe legatura dintre ionul pozitiv sic el negative.

II. Legaturi intermoleculare.

Sunt legaturi care asigura adeziunea dintre moleculele unei substante si determina starea de agregare a substantei.

3. Legaturi dipol-dipol

1. Legatura Van der Wals.

Alcan CH4

Alchena C2H4; CH2 = CH2; HC ≡ CH

Alchina C2H6

CH3 – OH

2. Legatura de hidrogen

2. Termodinamica chimica

Este ramura chimiei fizice care are ca obiect calculul marimii fizice a unui sistem chimic precum si variatia acestor marimi cand sistemul se transforma in alta stare.

D.p.d.v. termodinamic un sistem este caracterizat de variabile de stare.

Variabile de stare

I. Variabile independente: Se defineste prin ec. mtematica intre parametrii de stare si alte

variabile.

- energia interna

- H

- S

- G

- F

Energia interna este suma energiilor care le poseda toti atomii.

Entalpia H

- parametrul de stare al sistemelor dar care depinde si de p si de v.

- la fel si entropia.

G,F reprezinta acea parte din energia interna care poate fi cedata sau acceptata de sistem in timpul reactiei chimice.

F = W - Ts energie legata; v = constant

G = H - Ts ; p = constant

Daca este pozitiv, procesul este endoterm ∆H > 0

Daca ∆H < 0 sistemul cedeaza caldura deci este exoterm.

Variatia potentialelor termodinamice.

(∆G, D, F) reprezinta criteriul de apreciere a posibilitatilor de desfasurare, de realizare a unei reactii chimice cu un anumit sistem de reactanti si un anumit sistem de produsi/

Pt ecuatii se pot intalnii 3 situatii:

∆G = 0 sistemul este in echilibru

∆G = ∆H - TDS > 0 reactia nu este posibila d.p.d.v. termodinamic in conditiile date

∆G = ∆H - TDS < 0 reactia este posibila, in acest caz sunt 2 situatii:

- reactii endoterme (∆H > 0) reactiile sunt posibile de la o anumita

temperatura T in sus pt care TDS > ∆H.

- reactii exoterme, reactiile se producin mod spontan.

Cursuri la Chimie fizica an 2, Facultatea de Metalurgie din Galati