Fiziki kimya
Fiziki kimya — Fizika və Kimyaya aid bütün ümumi qanunları öyrənir. Fiziki kimyada kimyəvi təsirləri öyrənən zaman kimya və fizikanın həm nəzəri, həm də eksperimental metodlarından istifadə edilir. Fiziki kimya elmi kimyəvi proseslərin mahiyyətini öyrənir. Kimyəvi reaksiyalar fiziki proseslərlə - istilikkeçirmə, istiliyin udulması və ya ayrılması, işığın udulması və şüalanması, elektrik hadisələri, həcmin dəyişməsi və s. ilə əlaqədardır. Məsələn, hər-hansı bir kimyəvi reaksiyada sistemi əmələ gətirən maddə molekullarının qarşılıqlı təsiri nəticəsində xarici mühitə enerji verilir və ya xaricdən enerji udulur. Buxarlanma və sublimasiya proseslərində, eləcə də, müxtəlif parçalanma reaksiyalarında maddənin temperaturunun artması molekul hissəciklərinin intensivləşməsinə və beləliklə də, molekulda atomlar arasındakı kimyəvi rabitənin zəifləməsinə və nəhayət onların parçalanmasına səbəb olur.
Qalvanik elementlərdə elektrodlarda gedən oksidləşmə-reduksiya prosesləri elektrik cərəyanının əmələ gəlməsinə səbəb olur. Yüksək temperaturlarda bərk maddələrin səthində adsorbsiya və desorbsiya prosesləri nəticəsində hidrogenləşmə, dehidrogenləşmə, izomerləşmə, polimerləşmə və s. reaksiyalar gedir. Bütün bu hallarda fiziki və kimyəvi proseslərin sıx əlaqəsi, onların qarşılıqlı təsiri meydana çıxır. Fiziki kimya, məhz belə qarşılıqlı əlaqələrlə yanaşı müxtəlif kimyəvi çevrilmələrin ümumi qanunauyğunluqlarını, kimyəvi tarazlıq qanunlarını, maddələrin quruluşu və xassələrinə dair nəzəriyyələri, kimyəvi hadisələrin və proseslərin əsaslarını öyrənir.[1]
Tarixi
redaktəFiziki kimya haqqında 1752-ci ildə M. V. Lomonosov deyirdi:
|
"Fiziki kimya – cisimlər qarışığında aparılan fiziki təcrübələr əsasında baş verən kimyəvi reaksiyaları izah edən elmdir". |
|
Fiziki kimyanın Lomonosov tərəfindən verilmiş tərifi ilə müasir tərifi müqayisə edilsə, aşağıdakı nəticə alınar:
|
|
"Fiziki kimya fizikanın ümumi prinsipləri əsasında kimyəvi hadisələri izah edən və onların qanunauyğunluqlarını müəyyən edən elmdir". |
|
.jpg)
Göründüyü kimi, bu təriflər görünüşcə oxşardır. Lomonosov fizika elmlərinin problemlərini sistematik tədqiq etdi. O, fiziki biliklərin və metodların kimyanın öyrənilməsində istifadə edilməsinin nə qədər mühüm olduğunu başa düşdü.
1752-ci ildə M. V. Lomonosov ilk dəfə tələbələr üçün "Həqiqi fiziki kimyanın kursu" (rus. Курс истинной физической химии) haqqında məlumat verdi. Lomonosov kimyanın əsas qanunlarından birini – kimyəvi çevrilmələr zamanı kütlənin saxlanması qanununu formalaşdırdı.[2]
Fizika kimyanı tədricən dəqiq elmə çevirdi. Maddələrin keyfiyyət xarakteristikaları və onların qarşılıqlı çevrilmələri kəmiyyət xarakteristikaları ilə tamamlandı.[3][4]
Fiziki kimyanın sonrakı inkişafı kimyəvi proseslərin gedişinə istiliyin, elektrikin təsirini öyrənən alimlərin tədqiqatları ilə bağlıdır. Kimyəvi reaksiyalarda istiliyin ayrılması və ya udulması proseslərinin öyrənilməsi termokimyanın başlanğıcını qoydu. Rus alimi Q.İ.Hess fiziki kimyanın fundamental qanunlarından birini – kimyəvi çevrilmələr zamanı istiliyin saxlanması qanununu formalaşdırdı.
1887-ci ildə alman alimi V.Ostvald Leypsiq Universitetində ilk fiziki kimya kafedrasının əsasını qoydu və fiziki kimya jurnalını çap etdirməyə başladı.[5]
XIX əsrin sonunda fiziki kimya müstəqil bir elm kimi formalaşdı. O özündə bir sıra elmi qaydaları birləşdirdi. Amerika alimi C.Gibbs kimyəvi termodinamikanın əsasını işlədi. Termodinamikanın qanunlarına əsasən, alimlər bu və ya digər kimyəvi reaksiyanın gedib-getməyəcəyinin mümkün olması haqqında fikir söyləmək imkanına nail oldular. Kimya burada ilk dəfə riyazi aparatdan geniş istifadə etməyə başladı.[6]
Kimyəvi və elektrokimyəvi hadisələrin qarşılıqlı əlaqəsini elektrokimya müəyyən etdi. Elektrik cərəyanının təsirindən suyun hidrogen və oksigenə parçalanması elektrolizin öyrənilməsinin başlanğıcı oldu. Elektrolizin miqdari qanunlarını M.Faradey kəşf etdi. Termokimya və elektrokimyanın nailiyyətləri müasir kimya istehsalatının əsasını qoydu. Fiziki kimyanın ilk istiqamətləri məhlulların tədqiq olunmasına, onların təbiətinin və xassələrinin düzgün başa düşülməsinə çox kömək etdi. S.Arrenius elektrolitlərin məhlullarda müsbət və mənfi yüklü ionlara ayrılması fərziyyəsinə əsasən elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsini yaratdı.
İşığın təsiri ilə gedən kimyəvi çevrilmələri fotokimya öyrənir. Radioaktivlik hadisəsinin kəşfi radioaktiv şüaların müxtəlif maddələrə təsirini tədqiq etməyə imkan verdi. Bunun əsasında da fiziki kimyanın yeni qolu – radiasiya kimyası yarandı.
Təsnifatı
redaktəArtıq çoxdan məlum idi ki, müxtəlif kimyəvi reaksiyalar müxtəlif sürətlə gedir: biri çox yavaş, digəri ani zamanda. Kimyəvi reaksiyanın sürəti anlayışı kimyəvi kinetikanın əsasını qoydu. Məlum oldu ki, kimyəvi reaksiyanın sürəti bir çox faktorlardan – reaksiyaya girən maddələrin qatılığından, təzyiqdən, temperaturdan, bərk maddənin səthinin sahəsindən və s.-dən asılıdır. Katalizatorlar reaksiyanın sürətinə nəzərəçarpacaq dərəcədə təsir edir. Katalizatorun təsiri ilə reaksiyanın sürətinin artması kataliz hadisəsinin mahiyyətini təşkil edir. Yəni katalizatorun iştirakı ilə gedən reaksiyalara katalitik reaksiyalar və ya kataliz deyilir. Hazırda həm laboratoriyada, həm də sənayedə bir çox kimyəvi reaksiyaları sürətləndirmək üçün katalizatorlardan istifadə edilir. Kimyəvi kinetika və kataliz maddənin reaksiya qabiliyyəti haqqında müasir təlimin əsasını təşkil edir. Bu da fiziki kimyanın daha böyük bölmələrindən biridir.[7][8][9][10]
Atomun quruluşunun elektron modeli işləndikdə (elektronun kəşfindən sonra) fiziki kimyada prinsipcə yeni dövr başladı. Əvvəllər alimlər yalnız mikroskopik obyektlər üzərində tədqiqatlar zamanı müşahidə edilən kimyəvi hadisələr və proseslərin bilavasitə öyrənilməsi ilə kifayətlənirdilər. İndi isə reaksiyaya girən molekulların elektron quruluşlarının dəyişməsini nəzərə alaraq istənilən kimyəvi prosesi izah etmək olar. Kimyəvi rabitənin, valentliyin, molekulun quruluşu və xassəsinin elektron nəzəriyyəsi işlənildi.
Müasir fiziki kimyanın əsas xüsusiyyəti – fiziki tədqiqat üsullarının geniş tətbiq olunması, baş verən kimyəvi reaksiyaların mexanizminin dəqiq müəyyən edilməsidir. Fiziki kimya kimya elminin digər sahələri, kimya texnologiyasının inkişafı üçün nəzəri əsaslar verir.
Güclü elektrik cərəyanı təsiri altında gedən kimyəvi reaksiyaları tədqiq edən fiziki kimyanın yeni istiqaməti inkişaf edir. Aşağı temperaturlu plazmada gedən proseslər (plazmokimya), polimerlər kimyası, qazların elektrokimyası, səth hadisələrinin bərk cisimlərin xassələrinə təsiri və s. proseslər öyrənilir.
Fiziki kimyanın öyrənilməsi metodu
redaktəFiziki kimya müasir kimyanın əsas fundament nəzəriyyəsi hesab olunur. Burada nəzəri metodları öyrənilən zaman fizikanın mühüm sahələrindən termodinamika, statik fizika və kvant fizikası kimi sahələrindən istifadə olunur. Kimyanın isə fotokimya, elektrokimya, kimyəvi kinetika və kataliz, kimyəvi termodinamika kimi mühüm sahələrindən istifadə edilir.
Fiziki kimya ilə kimyəvi fizikanın fərqi
redaktəFiziki kimya ilə kimyəvi fizika kimya və fizika elmlərinin birləşməsidir. Lakin onların fərqli cəhətləri vardır. Onların əsas fərqini tam tapmaq olmur. Amma aşağıdakı mühüm cəhətləri ilə onlar arasındakı fərqli cəhətləri tapmaq mümkündür:
- Fiziki kimya eyni müddətdə çoxlu hissəciklərin axınını öyrənir;
- Kimyəvi fizika hissəciklərə ayrı-ayrılıqda baxır. Bu səbəbdən burada "İdeal qaz" anlayışı yoxdur.
Fiziki kimya bölmələri
redaktə- Fotokimya - işığın təsiri ilə hissəciklərin çevrilmə proseslərini öyrənir.
- Elektrokimya - elektrolitlərin elektrik cərəyanını keçirməsi proseslərini, hərəkətli ionları olan bərk və maye cisimlərin həcm, səth xassələrini tədqiq edən fiziki kimyanın bölməsidir.
- Radiokimya - radioaktiv maddələri və onların qanunlarını öyrənir.
- Nüvə kimyası - radioaktiv reaksiyaları öyrənir.
- Səs kimyası - möhkəm akustik dalğaları öyrənir.
- Kimyəvi termodinamika - termodinamik metodlarla reaksiyaların birləşməsi proseslərini öyrənir.
Ədəbiyyat
redaktə- Химическая энциклопедия НИ «Большая российская энциклопедия», М., 1998;
- Некрасов, В. В. «Основы общей химии» в 2-х т., том 1, М.: «Химия», 1973. — 656 c.
- Вайс Е.Ф., Буйкр Е.В., Салмина А.Б. "Физическая химия" 2008
- Peter W. Atkins (Chemiker): Physikalische Chemie. Wiley-VCH, 2006, ISBN 978-3-527-31546-8.
- Gerd Wedler: Lehrbuch der Physikalischen Chemie. Wiley-VCH, 2004, ISBN 3-527-31066-5.
- T. Engel, P. Reid: Physikalische Chemie. Pearson Studium, 2006, ISBN 978-3-8273-7200-0
İstinadlar
redaktə- ↑ "Kimya dərsliyi: Fiziki kimya". 2021-06-24 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2012-06-24.
- ↑ Landau, L. D. and Lifshitz, E. M. (1980). Statistical Physics, 3rd Ed. p. 52. Elsevier Butterworth Heinemann, New York. ISBN 0750633727.
- ↑ Atkins, Peter and Friedman, Ronald (2005). Molecular Quantum Mechanics, p. 342. Oxford University Press, New York. ISBN 0199274983.
- ↑ Josiah Willard Gibbs, 1876, "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances", Transactions of the Connecticut Academy of Sciences
- ↑ Schmidt, Lanny D. (2005). The Engineering of Chemical Reactions, 2nd Ed. p. 30. Oxford University Press, New York. ISBN 0195169255.
- ↑ Chandler, David (1987). Introduction to Modern Statistical Mechanics, p. 54. Oxford University Press, New York. ISBN 9780195042771.
- ↑ "100 Years of Physical Chemistry". 2021-03-13 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2012-06-24.
- ↑ "Physical Chemistry: neither Fish nor Fowl?". 2021-02-20 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2012-06-24.
- ↑ "Cathedrals of Science". 2013-05-08 tarixində orijinalından arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2012-06-24.
- ↑ "The Cambridge History of Science: The modern physical and mathematical sciences". 2015-01-22 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2012-06-24.
Xarici keçidlər
redaktə