Seminarii Chimie-Fizica

Proiectul planului de dezvoltare a economiei noastre naţionale pe anul 1959 asigură dezvoltarea continuă, într-un ritm intens, a industrializării socialiste a ţării, în cadrul căreia un accent deosebit se pune pe dezvoltarea industriei chimice. În ultimii ani s-au construit uzine de mare capacitate pentru diferite produse chimice pe tot cuprinsul patriei noastre şi astfel producţia globală a industriei chimice în plin avânt a atins în 1958 de opt ori volumul celei din 1938.

Dezvoltarea permanentă a tehnicii reprezintă azi o caracteristică a industriei noastre chimice în drumul ei către tehnica cea mai avansată.

Inginerii şi cercetătorii din institutele de cercetări şi proiectări trebuie să ştie că progresul tehnicii este strâns legat de preocuparea şi de pasiunea lor pentru tehnica cea mai înaintată. Datoria importantă a tuturor tehnicienilor este ridicarea nivelului de cunoştinţe la cerinţele tehnicii moderne.

Studiul teoretic al fenomenelor chimice, studiu care constituie obiectul chimiei fizice, trebuie să ajute pe chimişti la clarificarea problemelor esenţiale ale cercetării şi ingineriei chimice, să creeze posibilitatea unei aplicări cât mai raţionale a ştiinţei în practică.

Legile stabilite de chimia fizică permit

a) Cunoaşterea stării de echilibru pe care o atinge un sistem chimic în anumite condiţii şi, invers, stabilirea condiţiilor necesare pentru atingerea unei stări dorite de echilibru.

b) Stabilirea variaţiei de energie care însoţeşte transformarea.

c) Determinarea drumului urmat de sistem şi a mecanismului elementar al transformării.

d) Determinarea vitezei de transformare şi a factorilor care o influenţează.

e) Cunoaşterea structurii moleculare, atomice şi subatomice a substanţelor şi a relaţiilor cu proprietăţile macroscopice caracteristice. În special prin rezolvarea acestei probleme chimia modernă a căpătat un avânt deosebit, ceea ce confirmă cuvintele lui A.M. Butlerov.

„Realitatea a putut fi interpretată şi reprezentată în mod clar, abia atunci când gândirea a pătruns în particulă până la relaţiile reciproce dintre atomii individuali, adică atunci când s-a născut ipoteza structurii” 1 ).

Prin rezolvarea acestor probleme, chimia a trecut de la treapta de ştiinţă descriptivă şi experimentală, la treapta superioară de ştiinţă deductivă.

D.I. Mendeleev a remarcat importanţa studiului cantitativ al chimiei, alături de studiul calitativ, scriind: „Legătura între aceste două aspecte (calitativ şi cantitativ) constituie, după părerea mea, un fir care trebuie să călăuzească pe chimişti în labirintul materialului experimental adunat ” 2 ).

Cu caracterul general şi informativ al cursurilor de chimie fizică, acestea permit o cunoaştere a aspectului cantitativ al transformărilor chimice. Dificultăţile de înţelegere a chimiei fizice nu constau în metodele matematice utilizate (în general simple), ci în aplicarea acestor metode matematice simple la rezolvarea unor probleme complicate ca fenomenele fizico-chimice.

Scopul acestei culegeri de „Calcule şi probleme de chimie fizică” este tocmai de a ajuta pe cititor să învingă dificultăţile de trecere de la x, y, z, obişnuiţii demonstraţiilor matematice, la mărimile măsurate în experienţă.

Prin rezolvarea problemelor cititorul va înţelege mai bine definirea matematică a mărimilor utilizate în chimia fizică. În cercetarea experimentală, chimistul îşi va da seama de imperfecţiunea metodelor de măsură, de mărimea abaterilor rezultatelor experimentale de la valorile teoretice. Cel ce rezolvă problemele de chimie fizică îşi va da seama de ordinul de mărime al anumitor efecte şi totodată de posibilităţile de neglijare a acestora în aplicaţiile tehnice.

Volumul I conţine probleme referitoare la gaze, lichide şi solide şi de termodinamică chimică, adică problemele clasice ale chimiei fizice.

Volumul II va cuprinde probleme referitoare la termodinamica radiaţiilor şi a fenomenelor speciale probleme referitoare la aplicarea teoriei cuantice, relaţii între structură şi proprietăţi, electrochimice, echilibru chimic, fenomene superficiale cinematică chimică. În acest volum se vor găsi, de asemenea, probleme de structură electronică a combinaţiilor şi de teoria legăturii chimice, de structura combinaţiilor complexe şi structura soluţiilor apoase.

Culegerea a fost alcătuită în aşa fel, încât prin urmărirea ei, pagină cu pagină , cititorul să-şi poată însuşi raţionamentele principale ale chimiei fizice şi să înveţe să le aplice imediat. Cititorul va găsi la începutul fiecărui capitol o scurtă expunere, o definire a mărimilor şi stabilirea ecuaţiilor utilizate în rezolvarea problemelor.

Paragrafele şi problemele notate prin asterisc se adresează numai unui cititor cu un anumit nivel de pregătire în acest domeniu şi pot fi omise la prima citire.

În câteva cazuri, unele probleme sunt rezolvate prin diferite metode, tocmai pentru a obişnui cititorul cu mai multe posibilităţi de transpunere a imaginii fizice într-o formă matematică.

Problemele sunt rezolvate complet sau schematic, iar în unele cazuri sunt însoţite de discuţii. Cea mai mare parte a problemelor propuse pentru rezolvare au răspunsuri date; în câteva cazuri, culegerea conţine numai enunţuri de probleme care se pot rezolva pe căile indicate, dar pe care cititorul le poate complica, completa sau simplifica, discuta după voie, fiind obligat, în acelaşi timp, să găsească o metodă de verificare a rezolvării propuse.

LISTA PRINCIPALELOR SIMBOLURI UTILIZATE ÎN TEXT

masa atomică acceleraţia pământească

g coeficient osmotic

A - amper

Ǻ - unitatea Angstrom (10-8 cm) entalpie

a - activitate H intensitatea câmpului magnetic

B – inducţie magnetică

coulomb constanta lui Planck

C centigrad h înălţime

capacitate electrostatică moment de inerţie

C capacitate calorică molară intensitatea curentului electric

(căldura molară) I intensitatea luminii

tăria ionică

concentraţie J - echivalentul mecanic al caloriei

viteză c (u ,v, w) J - unitatea Joule

c viteza luminii în vid K - constanta de echilibru chimic

căldura specifică K - grade Kelvin (absolute)

constanta lui Boltzmann

D – coeficient de difuziune k constanta de viteză a unei reacţii

chimice

diametru

d distanţă L - căldura latentă (cu indice dreapta

diferenţial (operator) jos: vap, vaporizare ; t, topire)

- Diferenţială parţială (operator) lungime

l drumul liber mijlociu al

moleculelor

energie

gradientul de potenţial în câmpul electric M masa moleculară

E forţa electromotoare a pilei galvanice moment magnetic

potenţial de electrod

masă

sarcina electrică elementară m masa unei particule

e baza logaritmilor naturali molalitatea soluţiei

F - constanta lui Faraday numărul lui Avogadro

forţă F ( x ,y, z ) N numărul de molecule în volumul V

F energie liberă numărul de molecule în unitatea

de volum

funcţie n - concentraţia în normalitate

F fugacitate

G – entalpie liberă

număr de moli gradul de disociere

n Număr de transport α rotaţia optică

Indicele de refracţie coeficient de dilataţie

P - presiune [α] - rotaţia optică specifică

Q cantitate de electricitate β - coeficient de presiune

căldură schimbată de sistem Г - coeficientul de adsorbţie Gibbs

Q - căldură necompensată raportul căldurilor molare

constanta generală a gazelor conductivitate

R constanta lui Rydberg γ coeficient de activitate

rezistenţa electrică coeficient de fugacitate

refracţia moleculară