нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Хімічна фізика

   
 

Хімічна фізика, наукова область, прикордонна між хімією і новими розділами фізики. Виникнення Х. ф. було підготовлено багатьма видатними відкриттями у фізиці початку 20 в. (Див. Атомна фізика , Квантова механіка ). Як наслідок швидкого прогресу фізики з'явилися нові можливості теоретичного та експериментального рішення хімічних проблем, а це, в свою чергу, призвело до розширення досліджень із застосуванням фізично методів. Складалися сучасні уявлення про будову і електричних властивостях атомів і молекул, природі міжмолекулярних сил і елементарного акту хімічної взаємодії. Після відкриття ньому. вченим М. Боденштейном нерозгалужених ланцюгових реакцій (1913) і встановлення В. Нернстом принципового хімічного механізму таких реакцій почався новий етап розвитку кінетики хімічної . Механізм хімічних реакцій розглядається як складна сукупність елементарних хімічних процесів за участю молекул, атомів, вільних радикалів, іонів, збуджених частинок. Відкриті і вивчені раніше невідомі типи хімічних реакцій, наприклад ланцюгові розгалужені реакції (Н. Н. Семенов , С. Хиншелвуд ), і явища, властиві цьому типу реакцій; створена теорія процесів горіння і вибухів, що базується на хімічній кінетиці (Семенов).

Вперше термін "Х. ф. " в розумінні, близькому до сучасного, ввів німецький вчений А. Ейкен, опублікувавши "Курс хімічної фізики" (1930). До цього (1927) вийшла книга В. Н. Кондратьєва, Н. Н. Семенова і Ю. Б. Харитона "Електронна хімія", назва якої певною мірою розкриває зміст терміну "Х. ф.". У 1931 був організований інститут хімічної фізики АН СРСР; з 1933 в США видається "Журнал хімічної фізики" (Journal of Chemical Physics).

Вже з 20-30-х рр.. до Х. ф. стали відносити роботи з вивчення будови електронної оболонки атома; квантово-механічної природи хімічних сил; будови і властивостей молекул, кристалів і рідин; проблем хімічної кінетики - природи елементарних актів хімічної взаємодії, властивостей вільних радикалів, квантовомеханічною теорії реакційної здатності сполук, фотохімічних реакцій і реакцій в розрядах, теорії горіння і вибухів.

Сучасний етап у розвитку Х. ф. характеризується широким застосуванням численних дуже ефективних фізичних методів, що дають великий обсяг інформації про структуру атомів і молекул і механізми хімічних реакцій. Це спектрально-оптичні методи, мас-спектрометрія, метод молекулярних пучків, рентгеноструктурний аналіз, електронна мікроскопія, електромагнітні методи визначення поляризуемости, магнітної сприйнятливості, електронографія і іонографія, нейтронографія і нейтроно-спектроскопічні методи, електронний парамагнітний резонанс, ядерний магнітний резонанс, ядерний квадрупольний резонанс, подвійні резонанси, метод спінового луни, хімічна поляризація електронів і ядер, гамма-резонансна спектроскопія, методи встановлення структурних і динамічних властивостей молекул за допомогою мезонів і позитронів, методи визначення імпульсів електронів в молекулах, імпульсні методи вивчення швидких процесів (імпульсний радіоліз, імпульсний, в тому числі лазерний, фотоліз), ударно-хвильові та ін методи.

Зростає значення квантової хімії , застосування ЕОМ для розрахунку електронної будови і властивостей хімічних сполук і виконання ін розрахунків, необхідних для розвитку теорії хімічних реакцій.

Велика увага приділяється вивченню механізмів елементарних актів хімічних перетворення в газовій і конденсованої фазах. Стосовно до газофазним реакцій інтенсивно досліджується кінетика нерівноважних процесів, важливих в умовах високих температур і глибокого вакууму, з'ясовується роль коливального збудження молекул. Розробляється теорія тунельних переходів в кінетиці хімічних реакцій, встановлюються критерії, що характеризують температури, нижче яких тунельні переходи переважають над бар'єрними. Вивчаються особливості процесів при температурах, близьких до абсолютного нуля. Розвивається хімія низьких температур (низькотемпературні реакції протікають направлено, з вельми високим виходом цільових продуктів, з великими, іноді вибуховими, швидкостями).

Інтенсивно ведуться роботи по хімії високих енергій - області Х. ф., Пов'язаної з дослідженнями кінетики, механізму та практичних додатків процесів, в яких енергії окремих атомів, молекул, радикалів перевищують енергію теплового руху, а часто і енергію хімічних зв'язків.

Важливим розділом хіміко-фізичних досліджень є фотохимия , що має велике значення для теорії хімічних процесів, вирішення проблем фотосинтезу, фоторецепції, фотографії, светостабілізациі полімерних матеріалів. За допомогою сучасних імпульсних методів досліджуються вельми швидкі фотопроцеси, що важливо для встановлення механізму елементарних реакцій. Вивчається механізм Фотохромізм , знання якої необхідне у зв'язку з широким застосуванням фотохромних матеріалів в техніці.

Ведуться теоретичні та прикладні дослідження в галузі низькотемпературної плазми, розробляються загальні принципи нерівноважної кінетики хімічних реакцій в плазмі і наукові основи плазмо-хімічної технології (див. Плазмохимія ).

Порівняно новий напрямок Х. ф. - Вивчення хімічних перетворень конденсованих речовин в результаті їх стиснення під дією ударних хвиль. Вивчається кінетика швидких неізотермічних реакцій в умовах адіабатичного розширення і стиснення газів.

Зростає роль і значення робіт з ядерної хімії, яка займається вивченням хімічних наслідків ядерних процесів (ядерні реакції, радіоактивний розпад), дослідженнями в галузі хімії нових трансуранових елементів, а також своєрідних систем (зокрема, мезоатомів), що виникають при впливі на речовину позитронів і мезонів. Розвиваються методи радіаційної хімії .

Одним з фундаментальних наслідків теорії ланцюгових процесів є висновок про утворення високих концентрацій вільних атомів і радикалів в ході ланцюгових розгалужених реакцій. Цей висновок лежить в основі численних теоретичних і експериментальних робіт, що мають велике практичне значення. Розвиваються дослідження ланцюгових процесів з енергетичними розгалуженнями ланцюга. На основі таких процесів створюються хімічні лазери. Новим науковим напрямком стає вивчення впливу магнітних полів на механізм реакцій за участю вільних радикалів. Зберігає своє велике теоретичне і практичне значення вивчення теплового вибуху, горіння і детонації.

Велика увага приділяється вивченню кінетики та механізму хімічних реакцій в твердому тілі (див. також Топохимічеськие реакції ) і хіміко-фізичним аспектам каталізу . В області гетерогенного каталізу Х. ф. зосереджує увагу на вивченні властивостей частинок, адсорбованих на поверхні каталізатора, встановленні структури і розподілу активних центрів на поверхні твердих тіл, розробці елементарного акту гетерогенного каталізу. Перспективним об'єктом хіміко-фізичного вивчення стає металокомплексні каталіз, що наближається по ефективності до ферментативного.

В області електрохімії Х. ф. розробляє квантовохімічне обгрунтування особливостей електрохімічних реакцій, займається експериментальним вивченням механізму елементарного акту електродних реакцій, а також процесів в об'ємі розчину, що супроводжуються переносом електронів, дослідженням сольватованих електронів, теоретичним аналізом темнової і фотоемісії електронів з металу в розчин.

Хіміко-фізичні методи і підходи стають ефективним інструментом наукових досліджень у всіх розділах хімічної науки. Сучасна фізична хімія також у все зростаючій мірі використовує при вирішенні хімічних проблем новітні досягнення фізики і фізичні методи дослідження.

Літ. : Кондратьєв В. Н., Семенов Н. Н., Харитон Ю. Б., Електронна хімія, М. - Л., 1927; Ейкен А,, Курс хімічної фізики, пров. з нім., вип. 1-3, М. - Л., 1933-1935; Семенов Н. Н., Кондратьєв В. Н., Емануель Н. М., Хімічна фізика в Академії наук СРСР, "Вісник Академії наук СРСР", 1974,? 2, с. 49; Семенов Н. Н., Хімічна фізика. (Фізичні основи хімічної кінетики), Черноголовка, 1975.

© Н. М. Емануель.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка