Оскорбин А.А. | Физическая химия. Термодинамика и кинетика. Электрохимия и квантовая химия.

YOUTUBE · 30.11.2025 05:54

Ключевые темы и таймкоды

Введение в физическую химию

0:00

Александр Аскорбин, ассистент и аспирант Технологического университета, рассказывает о физической химии.
Физическая химия изучает вещества и их свойства, включая реакции и смешение материалов.
Дисциплина сложная, но продуктивная, позволяет рассчитывать количественные результаты.

Определение физической химии

1:18

Физическая химия объединяет физику и химию, изучая вещество.
Разделение наук на физику и химию условно и зависит от восприятия людей.
Физическая химия описывает поведение систем, включая химические реакции, с использованием квантовой механики.

Применение физической химии

4:02

Физическая химия изучает, как происходят химические реакции и как описывать их количественно.
Она важна для технологий, включая микроэлектронику и производство материалов.
Физическая химия выступает фундаментом для всех технологий, включая процессы и аппараты.

Процессы и аппараты

6:15

Процессы и аппараты описывают технологии промышленного оборудования, включая сушку материалов и ректификацию.
Дисциплина была создана в начале XIX века и описывает физическую химию в практическом применении.
Физическая химия включает как теоретические, так и практические аспекты.

История физической химии

9:45

Физическая химия началась с атомно-молекулярного учения, которое было разработано в 1861 году.
В 1864 году Бутлеров опубликовал теорию химического строения, что позволило описывать химические реакции и структуры веществ.
Квантовая механика сделала значительный шаг в понимании химических связей и реакций.

Деление на органическую и неорганическую химию

11:19

Деление на органическую и неорганическую химию условно и не всегда применимо.
Физическая химия изучает молекулы, включая неорганические, которые могут быть в живых организмах.
Вопросы о том, как молекулы проникают через стенки кишечника, относятся к физической химии.

Органическая и неорганическая химия

12:14

Органическая химия изучает соединения углерода, неорганическая - все остальное.
Физическая химия объединяет обе науки, используя общие уравнения и закономерности.
В технологическом институте обучают различным химическим дисциплинам, включая азотистые соединения и наноматериалы.

Химия и биология

14:00

Химия и биология тесно связаны, как и физическая химия.
Использование смежных инструментов в этих науках приведет к новым результатам.
Ньютон был физиком, философом и алхимиком, что подчеркивает важность математики в науке.

Математика в науке

15:57

Математика является инструментом и языком для описания научных процессов.
Современная наука невозможна без математики.
Математика отражает реальность, хотя причины этого неизвестны.

Термодинамика

19:34

Термодинамика изучает передачу и запасание энергии в химических реакциях.
Пример: реакция обжига известняка для получения извести и кальция.
Термодинамика предсказывает температуру начала реакции и выход продуктов.

Фазовые равновесия

24:18

Теория фазовых равновесий описывает сосуществование различных фаз.
Диаграммы плавкости и перегонки помогают понять, как разные фазы взаимодействуют.
Эти диаграммы могут быть сложными и многомерными, особенно для сложных систем.

Введение в физическую химию

25:04

Четырехкомпонентная система имеет пятимерный базис из-за необходимости учета температуры или давления.
Физическая химия занимается перегонкой и ректификацией, что позволяет получать различные концентрации веществ.
Диаграммы плавкости, такие как диаграмма железа-углерод, помогают понять свойства сталей и методы их обработки.

Теория фазовых равновесий

25:59

Теория фазовых равновесий объясняет, как вещества ведут себя при различных условиях.
Пример: почему жидкость кипит при определенной температуре и как это можно предсказывать.
Усложнение задач помогает решать конкретные задачи, такие как получение пара или извлечение спирта.

Примеры из повседневной жизни

28:04

Соль используется для понижения температуры плавления, что помогает создавать безопасные тротуары.
Теория фазовых равновесий вытекает из химической термодинамики, которая изучает условия проведения химических реакций.

Химическая кинетика

29:03

Химическая кинетика изучает скорость химических реакций и их зависимость от температуры.
Пример: реакция в печи, где температура и время влияют на скорость и качество продукта.
Основное уравнение кинетики описывает зависимость концентрации от времени и позволяет регулировать процесс.

Химическая кинетика и уравнение

33:35

Химическая кинетика изучает скорость и механизм химических реакций.
Основное уравнение: экспонента в степени минус энергия активации на RT.
Энергетические диаграммы показывают изменения энергии и координат химических реакций.

Энергия активации и переходное состояние

34:34

Энергия активации — это минимальная энергия, необходимая для начала реакции.
Переходное состояние определяет энергию активации.
Изменение структуры переходного состояния может влиять на энергию активации.

Влияние электронных акцепторов

36:04

Электронные акцепторы могут перетягивать электронную плотность, уменьшая энергию активации.
Это увеличивает скорость реакции при тех же условиях.
Квантовая химия позволяет изучать механизмы реакций расчетным путем.

Совместный термодинамический кинетический анализ

37:58

Квантовая механика помогает предсказывать реакции и энергии активации.
В лаборатории молекулярной фармакологии в технологическом институте используют квантовую химию для анализа белков и структур.
Энергия активации и энергия гидратации не связаны напрямую.

Целенаправленный органический синтез

38:54

Использование компьютерных расчетов для выбора наиболее реакционноспособных реагентов.
Химики синтезируют выбранные вещества, а биологи проверяют их биологическую активность.
Это позволяет предсказывать и создавать лекарства без длительных экспериментов.

Электрохимия и аккумуляторы

39:53

Электрохимия изучает химические реакции, приводящие к переносу электронов или ионов.
Это позволяет запасать энергию в аккумуляторах и высвобождать её при необходимости.
Гальванические элементы и аккумуляторы являются частью электрохимии.

Уравнение Нернста

42:42

Уравнение Нернста описывает потенциал электрода в зависимости от активности окисленной и восстановленной форм.
Это уравнение важно для создания аккумуляторов и физико-химических методов анализа.

Потенциометрия и кондуктометрическое титрование

43:41

Потенциометрия измеряет потенциал электрода для определения концентрации веществ.
Кондуктометрическое титрование измеряет электрическую проводимость растворов для определения концентрации веществ.

Квантовая химия и спектроскопия

46:35

Квантовая химия включает структурную химию, спектроскопию и уравнение Шредингера.
Это позволяет рассчитывать механизмы химических реакций и биологические системы.

Исследования профессора Дмитрия Неруха

47:54

Профессор Дмитрий Нерух из Великобритании провел расчеты вируса, заморозив его и сняв рентген.
Он получил модель вируса и рассчитал его термодинамическую стабильность.
Затем вирус был помещен в воду, и расчеты показали, как он проходит через стенку бактерии.

Применение квантовой химии

50:37

Квантовая химия изучает механизмы химических реакций и биологические системы.
Спектры веществ, такие как ИК, КР, ЯМР, используются для идентификации веществ.
Химики могут рассчитывать молекулы по уравнениям и проверять их на практике.

Разделы физической химии

51:35

Основные разделы физической химии включают термодинамику, кинетику, квантовую химию и другие.
Эти разделы охватывают различные аспекты химии, такие как наноразмерные системы и радиохимия.
Физическая химия является фундаментом теоретической химии.

Начало изучения физической химии

52:34

Рекомендуется начинать с термодинамики и кинетики, так как они являются ключевыми понятиями.
Учебники по физической химии, такие как книга Ильи Пригожина, помогают понять основы.
Термодинамика может быть выведена без атомно-молекулярных представлений, но с ними легче.

Различия между термодинамикой в физике и химии

55:21

Термодинамика в физике и химии различается, но границы между ними условны.
Химическая термодинамика изучает химические реакции и поведение веществ.
Физика интересуется количеством тепла, а химия — управлением продуктами реакции.

Объем и сложность учебников

56:36

Учебники по физической химии могут быть очень объемными, до 1500 страниц.
Для понимания физики и химии нужно читать много статей и учебников.
Важно концентрироваться на определенных темах и продолжать учиться всю жизнь.

Заключение

58:46

Призыв к зрителям читать, подписываться и поддерживать научно-популярные материалы.
Это поможет развивать научно-популярную работу и получать новые знания.