U savremenim uslovima organizovanja nastave i паučпоg, rada na univerzitetu, kada individualan rad studenata dobija prevashodan značaj, pitanje udžbenika postaje posebno važno, kako u disciplinama u kojima oskudevamo u domaćoj stručnoj literaturi, tako i u disciplinama za koje je napisan i preveden na naš jezik velik broj udžbenika. I u jednom, i u drugom slučaju skripta imaju svoje prednosti i svoje nedostatke.

Prednosti skripti su pre svega u pristupačnosti gradiva, prilagođavanju nivoa izlaganja određenom auditorijumu i selekciji izvršenoj u jednoj široj oblasti koju student još dovoljno ne poznaje. U vremenu kada se nauka veoma brzo razvija značajna prednost skripata može da bude i njihova aktuelnost. Ali skripta imaju i svoje neizbežne nedostatke. To је neminovno uprošćen i sužen pristup materiji u čijem, izboru pored pedagoškog i naučno- stručnog iskustva autora ima i dosta subjektivnog. Zbog toga bi svaka skripta trebalo prihvatiti kao osnovnu literaturu, која treba da olakša studentu pristup određenoj problematici, ali ne treba i ne sme da bude jedini izvor njegovog studiranja.

U oblasti fizičke hemije napisan je veći broj dobrih udžbenika, od kojih je nekoliko prevedeno na naš jezik. Ali i vrlo iscrpni udžbenici predstavljaju na svoj način ograničen izbor materije, u kome su pojedine uže oblasti različito obrađene, prema naučnom interesu autora prema potrebama studenata kojima je udžbenik prvenstveпо namenjen zbog toga se naučne discipline na univerzitetu ne mogu učiti iz jednog udžbenika, пеgо ih treba studirati, tj. obavezno konsultovati širu literaturu.

Ova skripta predstavljaju izbor iz nekoliko najpoznatijih udžbenika fizicke hemije, dорипјеп podacima iz odgovarajuće literature. Ova materija predavana je na Tehnološkom, fakultetu u Novom Sadu tokom četiri školske godine, pa su redosled i način izlaganja u izvesnoj meri i rezultat mnogobrojnih diskusija sа studentima ove četiri generacije.

Prvi deo nastavnog programa3 obuhvaćen ovom sveskom sadrži uvod u strukturu materije, prikaz najvažnijih osobina materijalnih stanja sistema i osnove hemijske termodinamike. Ovaj redosled treba da stvori kod studenata naviku da posmatrane fenomene uvek povezuju sa njihovim uzrocim koji vode do osobina materije određenih prirodom hemijske veze, odnosno strukturom atoma, i do osobina energije koje određuju odnose posmatranog sistema sa okolinom. U drugom delu skripate biće obrađeni problemi fizičkih i hemijskih ravnoteža, osobine rastvora, uvod u hemijsku kinetiku sa posebnim osvrtom na površinske fenomene, adsorpciju i katalizu, i osnovi elektrohemije.

Način obrade pojedinih poglavlja nije istovetan iz više razloga. Zbog prostornog ograničenja praktično je nemoguće da svi problemi budu prikazani sa više aspekata. S druge strane, korisno je da studenti uoče različite metode obrade materije, a iskustvo je pokazalo i nesumjive pedagoške prednosti ponavljanja nekih ključnih zakona ili instruktivnih eksperimenata, upoznatih u ranijim godinama. Zbog toga je u poglavlju o strukturi materije dato više prostora opisu eksperimentalnih otkrića, na čijoj se osnovi izvode važni zaključci o osobinama materije i energije. Kvantno-mehanička interpretacija prikazana je uglavnom opisno, vodeći rаčипа o matematičkom aparatu kojim raspolažu slušaoci. Matematički tretman je detaljnije primenjen u poglavljima o hemijskoj termodinamici; ponavljanje sličnih matematičkih transformacija pri ispitivanju termodinamičkih funkcija ima za cilj ne samo uvežbavanje studenata u jednom maniru, nego i sticanje navike povezivanja termodinamičkih pojmova.

Sličan način obrade ovih poglavlja primenjuje se, sa većim i manjim razlikama u akcentu, u svim savremenim udžbenicima fizičke hemije. Ali ovaj način je više uslovljen prethodnom spremom, slušalaca, nego prirodom materije, pa savlađujući osnovno gradivo studenti treba da znaju da se u savremenoj fizičkoj hemiji problemi uglavnom ne rešavaju opisno nego uz pomoć vrlo osetljivih instrumentalnih metoda i više matematike.

Znaci i simboli kojima se obeležavaju pojedine veličine nažalost još nisu unificirani u našoj a ni u svoj stranoj literaturi; ovaj problem, kao i uvođenje nove terminologije mora se rešavati u okviru celog nastavnog programa.

Uslovi izdavanja i namena drugog izdanja ovog udžbenika nisu omogućili ozbiljnije izmene obima i osnovne programske orijentacije. Međutim, progres ostvaren tokom ovih sedam godina, naročito u pojedinim oblastima fizičke hemije, iskustva generacija studenata Tehnološkog fakulteta koji su koristili u svojim studijama prvo izdanje3kao i obaveza tešnjeg povezivanja nastave sa naučnim radom i prenošenjem znanja u praksu nametnuli su potrebu da se pojedina poglavlja detaljnije prerade i dopune. To se pre svega odnosi na poglavlje o strukturi materije, u kome je posvećeno više pažnje talasno mehaničkoj interpretaciji, osobinama atoma i molekula i hemijskoj vezi. To je neophodno za razumevanje pristupa mehanizama hemijskih reakcija, naročito onih koje se danas koriste u prehrambenoj, hemijskoj i petrohemijskoj industriji. Isto tako, posvećena je, u granicama mogućnosti, veća pažnja savremenim fizičkohemijskim metodama koje se sve više koriste u analitici, primenjenoj kinetici i u teorijskim istraživanjima. U poglavljima koja se odnose na stanja materijalnih sistema malo je više naglašena praktična orijentacija. U poglavlju o termodinamici deo u kome se ponavlja već poznato gradivo skraćen je, ali, na osnovu iskustva u radu sa prethodnim generacijama, nije izostavljen.

U tehničkoj pripremi ovog izdanja veoma mnogo su mi pomogli saradnici sa predmeta Fizička hemija i Kataliza. Međutim u opštem zalaganju da se udžbenik pripremi za junski ispitni rok eventualne greške i propusti sigurno nisu mogli biti izbegnuti, pa će morati da budu ispravljeni u procesu nastave.

PREDGOVOR

UVOD U STRUKTURU MATERIJE

Atom

(1) Periodično ponavljanje osobina eleitienata
(2) Elektron
(3) Katodni zraci
(4) Masa i naelektrisanje elektrona
(6) Thomsonov model atoma
(9) Kanalskl zraci. Proton
(9) X zraci
(10) Radio-aktivni zraci
(11) Jezgro atoma
(11) Rutherfordov model atoma
(13) Spektralna analiza X zraka. Neutron
(14) Kvantna teorija zračenja
(17) Atomski spektri. Spektar vodonika
(20) Pobuđivanje atoma sudarom
(22) Fotoelektrični efekat
(25) Bohrov atomski model
(28) Kvantni brojevi
(33) Popunjavanje elektronskog omotača atoma
(37) Elektronska konfiguracija i osobine atoma
(42) Osnovi talasno-mehaničke interpretacije strukture materije
(46) Schrodingerova jednačina
(50) čestice u prostoru
(54) čestica u kutiji
(57) Atomi slični vodoniku
(60) Atomske orbitale
(64) Atomsko jezgro
(69) Korekcija atomskih težina
(72) Radioaktivni nizovi
(73) Brzina radioaktivnog raspadanja
(74) Defekt mase
(76) Veštačka radioaktivnost
(78) Tipovi nuklearnih reakcija
(79) Pozitron
(79) Druge elementarne čestice
(81) Cepanje jezgra – nuklearna fisija
(84) Spajanje jezgra – fuzija
(86) Nuklearna hemija u primeni

HEMIJSKA VEZA

(88) Jonska veza
(92) Kovalentna veza
(96) Talasno mehanička interpretacija kovalentne veze
(98) Jon molekula vodonika
(99) Molekul vodonika
(101) Upoređivanje metode valentne veze i metode molekulskih orbitala
(103) Molekulske orbitale
(105) Polarnost kovalentne veze
(109) Hibridizacija atomskih orbitala
(111) Teorija kristalnog polja
(113) Redosled popunjavanja molekulskih orbitala
(117) Molekul hlorovodonika
(120) Molekul ugljenmonoksida
(122) Molekul vode
(123) Kompleksna jedinjenja
(125) Delokalizacija veze
(130) Metalna veza
(133) Vodonikova veza

OSOBINE MOLEKULA

(140) Molekulska refrakcija
(144) Električna polarizacija molekula (145) Molekulski spektri
(151) Ramanovi spektri
(157) Difrakcija elektrona
(158) Spektrofotometrija
(158) Fotohemijska aktivacija molekula (159) Magnetne osobine molekula
(167) Nuklearni spin orto i para molekuli
(175) Rezonantne magnetne metode
(176) Nuklearna magnetna rezonanca (176) Elektron – spin rezonanca
(180) Međumolekulske sile

GASNO STANJE
(181) Stanje materijalnih sistema
(185) Idealno gasno stanje
(186) Boyle Mariotteov zakon
(187) Gay Lussacov zakon
(188) Сlареуronova jednačina
(190)Daltonov zakon
(192) Amagatov zakon
(194) Grahamov zakon
(194) Avogadrov zakon
(195) Kinetička teorija gasova
(195) Pritisak gasa
(198) Srednja translaciona kinetička energija molekula
(200) Srednja brzina molekula
(201) Statistička raspodela energija (202) Boltzmannova raspodela brzina (203) Kvadrat srednje brzine, prosečna i najverovatnija brzina molekula
(208) Srednja slobodna putanja i učestanost sudara molekula
(209) Kinetička teorija viskoziteta gasova
(212) Realni gasovi
(214) Van der Waalsova jednačina
(217) Druge jednačine realnog gasnog stanja
(218) Kondenzovanje gasova i kritični fenomeni
(219) Princip kontinuiteta stanja
(223) Eksperimentalno dobijene izoterme realnih gasova
(224) Izračunavanje van der Waalsovih konstanti
(226) Princip korespondentnih stanja (228) Određivanje molekulske težine gasova

ČVRSTO STANJE

(229) Najvažnije osobine čvrstog stanja (232) Osnovni zakoni kristalografije (233) Sistematizacija kristala
(236) Ispitivanje kristalne strukture metodom difrakcije X zraka
(239) Ispitivanje kristalne strukture metodom difrakcije elektrona i neutrona (242) Vrste kristalnih rešetki
(243) Pakovanje čvrstih sfera u kristalnoj rešetki
(245) Polimorfija
(247) Izomorfija
(249) Anizotropija

TECNO STANJE

(249) Struktura tečnosti
(251) Unutrašnji pritisak tečnosti (253) Pritisak zasićene pare
(254) Viskozitet tečnosti
(257) Površinski napon
(262) Razlika pritisaka na stranama krive dodirne površine
(265) Razlika napona pare па ravnoj i na krivoj površini
(267) Izračunavanje površinskog napona čistih supstanci
(268) Parahor

OSNOVI HEMIJSKE TERMODINAMIKE

(269) Opšte definicije
(271) Prvi zakon termodinamike
(274) Unutrašnja energija
(274) Rad i toplota
(275) Reverzibilni procesi
(277) Maksimalan rad
(278) Entalpija sistema
(279) Toplotni kapacitet
(280) Zavisnosti funkcija stanja od promenljivih
(282) Termodinamička interpretacija idealnih gasova
(284) Izotermska ekspanzija idealnog gasa
(286) Adijabatska ekspanzija idealnog gasa
(287) Izobarno – izotermski proces
(289) Joule-Thomsonov efekat
(290) Termohemija
(294) Osnovni zakoni termohemije
(297) Toplota stvaranja
(299) Toplota sagorevanja
(301) Toplota rastvaranja
(302) Toplota stvaranja u rastvoru
(306) Toplota neutralizacije
(306) Standardne toplote stvaranja jona
(307 ) Izračunavanje toplote reakcije pomoću entalpije veza
(309) Zavisnost toplote hemijske reakcije od temperature
(310) Mogućnost iskorišćenja toplote pri prevodjenju u rad
(313) Termodinamička skala temperature (315) Entropija
(316) Promene entropije u izolovanom sistemu
(318) Drugi zakon termodinamike
(321) Termodinamička verovatnoća sistema
(322) Promena entropije supstance koja vrši rad
(324) Zavisnost entropije sistema od promenijivih P, V i T
(325) Promene entropije u zavisnosti od temperature i zapremine
(325) Promene entropije u zavisnosti od temperature i pritiska
(327) Promene entropije idealnog gasa (329) Entropija mešanja idealnih gasova
(331) Promena entropije u fizičkim transformacijama
(332) Promene entropije u hemijskim reakcijama
(333) Treći zakon termodinamike
(335) Slobodna energija
(338) Helmholtzova slobodna energija ili funkcija rada
(339 ) Zavisnost funkcije rada od nezavisno promenljivih T i V
(340) Promene funkcije rada u hemijskim reakcijama
(342) Gibbsova slobodna energija
(343) Zavisnost Gibbsove slobodne energije od nezavisno promenljivih P i T
(334) Izračunavanje promena slobodne energije čistih sup- stanci
(345) Promene slobodne energije u hemijskim reakcijama
(347) Gibbs – Helmholtzova jednačina (348) Fugasnost i aktivnost
(351) Standardno stanje čistih supstanci
(353) Reakcione izoterme
(355) Standardne slobodne energije stvaranja
(357) Termodinamički kriterijumi ravnoteže
(358) Fizičke ravno- teže čistih supstanci – Clapeyronova jednačina (361) Promena napona pare u zavisnosti od temperature, Clausius – Clapeyronova jednačina
(363) Pritisak sublimacije
(365) Otvoren termodinamički sistem. (366) Parcijalne molarne veli- čine
(368) Hemijski potencijal

LITERATURA