физик химийн үүсэл хөгжлийн үндсэн чиглэл

6,388 views

Published on

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
6,388
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
5
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

физик химийн үүсэл хөгжлийн үндсэн чиглэл

  1. 1. ФИЗИК ХИМИЙН ҮҮСЭЛ ХӨГЖЛИЙН ҮНДСЭН ЧИГЛЭЛ Химийн урвалууд нь физикийн янз бүрийн процессуудтай үргэлж холбоотой байдаг.Тухайлбал: Дулаан дамжуулалт, дулаан шингээх буюу ялгаруулах, гэрэл цацруулах буюушингээх, цахилгааны үзэгдэл, эзэлхүүний өөрчлөлт зэрэг үзэгдлийг нэрлэж болно. Химийн ямар нэг урвал бодисын хольц дотор явагдахад уг хольц гадаад орчиндоодулааныг ялгаруулах буюу гаднаас дулааныг шингээнэ. Фото зургийн пленк (хальс) гэрэл,шингээснээр далд байгаа зураглал үүсэх химийн процесс тэнд явагдана. Аккумлятор доторх уусмал ба электродын хооронд явагдаж байгаа химийн урвал ньцахилгаан гүйдэл үүсэх шалтгаан болно. Этилийн спиртийг устай холиход эзэлхүүн багасдагявдлыг тэдгээрийн хооронд харилцан үйлчлэл явагддагаар тайлбарлана. Иймээс физик-химинь энэхүү харилцан холбооны мөн чанарыг нээж өгдөг юм. Физик ба химийн үзэгдлийнхарилцан холбоог судлах явдал нь физик-химийн үндсэн зорилт болдог. Физик-хими нь химиба физикийн онол, туршлагын аргыг өргөн хэрэглэж, математик аргачлалаар физикийнүзэгдлийг дагуулж явагдах химийн урвалын зүй тогтлыг судалдаг. Тэгэхээр физик-хими ньхими ба физикийн завсрын шинжлэх ухаан юм. Физик-химийн үүсэл. Физик-хими нь 18-р зууны дундуур буюу одоогоос 200 гаруй жилийы өмнө бие даасан шинжлэх ухаан болон үүсчээ. Физик, математикийн шинжлэх ухааныг химид гүнзгий хэрэглэсний дүнд анх М.В.Ломоносов (1711-1765) химийн өргөн их мэдлэгээс нэг хэсгийг ялган салгаж " Физик-хими" гэж нэрлэн, " Физик- хими бол физикийн хууль дурэм, туршлага дээр үндэслэн, нийлмэл биет (молекул) дотор химийн процессоор юу үүсч, явагдаж байгаа шалтгааныг тайлбарладаг ухаан юм." хэмээн тодорхойлжээ.Ингэснээр физик-хими нь химийн процессын физик шалтгааныг илчилдэг онол, туршлагыншинжлэх ухаан болохыг заасан байна. М.В.Ломоносов нь 1752-1754 онуудад физик-химийн курсыг оюутнуудад уншиж"Введение в истинную физическую химию" гэсэн уг курсыи лекцийн гарын авлагыгүлдээжээ. "Опыт физической химии" гэсэн туршлагын ажлын хөтөлбөр, "План к курсуфизической химии гэсэн түүний зохиосон төлөвлөгөөпий дагуу М.В.Ломоносов судалгааныолон ажил гүйцэттэжээ. М.В.Ломоносов физик-химийн судалгааны лаборатори байгуулан,физик-химийн хэмжилт хийж, туршилтын шинжилгээ, судалгаа явуулснаас гадна түүнийудирдлагын дор физик-химийн дипломын болон оюутны лабораторийн ажлууд хийгдэжбайжээ. М.В.Ломоносов онолын болон туршлагын чухал судалгаагаар физик-химийн 1
  2. 2. тулгуур болох хэд хэдэн нээлт хийсэн. М.В.Ломоносов химийн хувиралын үед бодисын жинтогтмол байх тухай хуулийг нээснээс гадна матери ба хөдөлгөөний хадгалагдах хуулийгтомъѐолж, материйн кинетикийн онолыг бүрдүүлж, молекулынхөдөлгөөний илрэлээр дулааны үзэгдлийг тайлбарласан юм. Мөн Н.Н.Бекетов (1826-1911) нь М.В.Ломоносовын физик-химийнонол, үзлийг цааш үргэлжлүүлж, физик-химийг биеэ даасан шинжлэхухаан болгон хөгжүүлэхийн төлөө өөрийн үнэтэй хувь нэмрээ оруулжээ.Н.Н.Бекетов химийн процессын чиглэлд урвалд орж байгаа бодисын концентрацийнүзүүлэх нөлөөг хатуу тогтоож, металлын ангижрах чадварыг судалж, металлыг хүдрээс гарган авах алюминотермийн аргын үндсийг боловсруулжээ, Ийм учраас Н.Н.Бекетовыг физик-химийг үндэслэгчдийн нэгэнд зүй ѐсоор тооцдог . Петербургийн уулын институтын профессор Г.И.Гесс (1802- 1850) химийн урвалын дулааны эффект нь тогтмол байдаг тухай хуулийг нээснээр термохимийг үндэслэгч гэж үздэг. А.М.Бутлеров (1828-1886)-ын ажил нь бодисын химийн бүтцийи тухай зөв төсөөлөл бүрэлдэн тогтоход агуу их нөлөө үзүүлж органикмолекулын химийн бүтцийн онолыг боловсруулжээ. Д.И.Менделеев (1826-1911) элементүүдийн шинж чанар тэдгээрийн атом жингээс зүйтогтоолтой хамаарах тухай үелэх хуулийг нээж, элементүүдийн үелэх системийг зохиосон ньфизик-химийн хөгжилтөнд том байр эзэлдэг юм. Д.И.Менделеев ууссан бодис бауусгагчийн молекулуудын хоорондох химийн харилцан үйлчлэлийн мөн чанарыгтайлбарласан уусмалын гидратын онолыг нээж, критик температур байдгийг болон хийнорших байдлыг тогтоож, хийн орших байдлын тэгшитгэлийг бодож гарган, хийн уурындаралт, янз бүрийн температурын үе дэх шингэний гадаргуугийн таталцлыг судлах зэрэгсудалгааны бусад ажлыг гүйцэтгэжээ. Физик-химийн цаашдын хөгжилтөнд Оросын олон эрдэмтэд өөрсдийн шалгарсанбүтээлээр үнэтэй хувь нэмрээ оруулсан юм. И.А.Каблуков (1857-1942) нь физик-химийг олонжил дээд сургуулиудад уншсан физик-химийн гурван боть "курсыг хэвлүүлснээс гаднаөөрийн судалгаа шинжилгээний ажлаар усан уусмал дахь электролитийн ионы гидротацийнүзэгдлийг тогтоож, электролит диссоциацийн процесст химийн харилцан үйлчлэлийн чухлыгзаасан юм. Физик-химийн янз бүрийн салбарт Н.А.Шалов (1872-1930) маш сонирхолтойсудалгаа явуулсан юм. Үүнд хорт хийн багийи ажлын кинетикийг судалж, түүний доторявагдаж байгаа процессын онолын үндсийг боловсруулснаас гадна химийн зарим нийлмэл(дагалдах) урвалын кинетик болон уусмал дахь ууссан бодисын адсорбцийн сонирхолтой 2
  3. 3. судалгааг явуулжээ. Н.С.Курнаков (1860-1941) системийн найрлагаас түүний физик-химийн шинж чанархамаарах хамаарлыг судалж гетероген системийн тэнцвэрт орших байдлын нөхцлийнерөнхий онолыг нээж, фазат тэнцвэрийн диаграммын бүтцийн дүрмийг математикийнхувьд үндэслэсэн юм. Н.С.Курнаков орчин үеийн физик-химийн анализын аргын үндсэнзарчмыг боловсруулсан юм. Өнгөрсөн зууны дундуур хүчтэй электролитийн сулруулсан уусмалын оршихбайдлыг тайлбарласан электростатик онол (Д.П.Дебай, Э.Хюккель), термодинамикийн онол(Дж.Н.Льюис), электролит уусмалын цахилгаан дамжуулах чанар (Ф.Кольрауш, Т.Грогус),ионы шилжилт (В.Гитторф), электрод-электролитийн зааг дээр үүсч байгаа тэнцвэрийнпроцесс (В.Нернст, Л.Гальвани, Б.П.Никольский, М.М.Щульц), элсктродын тэнцвэрийн бишпроцесс (М. Фарадей), электродын урвалын кинетик (Я.Гейровский, А.Н.Фрумкин)-ийн зэрэгонол зүй тогтолын асуудлууд нээгдэж, судалгаа шинжилгээний нарийн аргууд боловсрогдсон ньфизик-химийн цаашдын хөгжилд хүчтэй нөлөөлсөн болно. Д.П.Коновалов (1856-1929) холимог шингэний буцлах онолыг боловсруулж контактийнүзэгдэл /гетероген катализ/-ийг судалсан юм. Мөн салбарласан гинжин урвалын онол(Н.Н.Семенов) гетероген катализын онол (А.А.Баландин)-ыг боловсруулсан зэрэг томоохонсудалгаа нь физик-химийн хөгжилд чухал байр эзэлдэг юм. Физик-химийн цаашдынхөгжилтөнд бусад орны эрдэмтэд томоохон гавъяа байгуулсан юм. Жишээ нь: Я.Вант-Гофф, В.Оствальд нар уусмалын онолын зүй тогтоолыг боловсруулсан. С.Аррениусэлектролит диссоциацийн тооны онолыг нээж, химийн урвалын хурдад температурынүзүүлэх нөлөөг судалжээ. М.К.Гульдберг, П.Вааге нар урвалд орж байгаа бодисынконцентрацаас химийн урвалын хурд тооны хувьд хамаарах хамаарлыг илрүүлэх хуулийгнээжээ. Бодисын бүтцийн тухай сургаалаар XIX, XX зууны үед атомын бүтцийн нарийнболохыг хүлээн зөвшөөрөхөд эарчмын ач холбогдол бүхий хэд хэдэн чухал нээлтүүдхийгдсэн юм. Үүнд электроныг нээсэн (Б.Перрон У.Томсон) цахилгааны атомын төрх байдал,болон гэрлийн цахилгаан соронзон чанарыг (Дж.Максвелл), гэрлийн квант чанар (М.Планк),гэрлийн даралт (Н.П.Лебедев)-ыг нээсэн зэрэг нээлтүүд хамаарагдана. Мөн цацраг идэвхит чанарыг нээж судалсан (Л.Беккерель) нь онцгой ачхолбогдолтой бөгөөд П.Кюри, М.Складовский-Кюри нарын цацраг идэвхит чанарынсудалгаа нь нэг элементийн атомыг нөгөө элементийн атомд хувиргаж болохыг харуулсан юм. Эдгээр бүх нээлтүүд нь атом энгийн эгэл хэсэг биш, нилээд энгийн жижиг хэсгүүдээсбүрддэгийг харуулж байна. Үүний үндсэн дээр атомын цөмийн бүтцийн загварыг(Э.Резерфорд) боловсруулж үүнийг квант механикийн онолын үүднээс тайлбарласан 3
  4. 4. таамаглал (Н.Бор) гарлаа. Мөн атомын цөмийн бүтцийн протон нейтроны онол (Е.Н.Гапон,Д.Д.Иваненко), зохиомол цацраг, идэвхит чанар (Фредерик-Жалио-Кюри, Ирен Жолио Кюри)-ын үзэгдлүүд нээгдэж бодисын бүтцийг тайлбарлаж өгсөн. Ийм маягаар 20-р зууны эхэнд бодисын бүтэц, янз бүрийн төлөв байдал дахь түүнийшинж чанар, термохими, химийн термодинамик, уусмал, тэнцвэрийн тухай сургаал, коллоидхими, электрохими, химийн урвалын кинетик зэрэг салбаруудыг судалсан физик-химийнүндсэн чиглэлүүд бүрэлджээ. Орчин үед физик-хими нь судалгааны өөрийн аргуудтай, химитэйхолбоо бүхий бусад хавсарга ухааны онолын суурь болсон бие даасан шинжлэх ухаан болтлоохөгжжээ. Физик-химийн судлах зүйл. Орчин үед физик-хими нь судалгааны өөрийн аргуудтайшинжлэх ухааны биеэ даасан маш том салбар болжээ. Ерөнхий хими, органик хими, биохимизэрэг химийн салбар ухаанууд материйн тодорхой хэлбэр, бодит материалыг судлажбайхад, физик-хими нь химийн үзэгдлийн ерөнхий зүй тогтол түүнд хэрэглэгддэг физикийнхуулиуд болон шинжилгээний аргуудыг судалдаг. Физик-химийн судлах зүйлийг хэд хэдэнүндсэн бүлгүүдэд хувааж болно. Бодисын бүтэц. Атом, молекулын бүтэц, бодисын агрегат төлөв байдал, болонтэдгээрийн шинж чанарыг судална. Атомаас молекул үүсэх, химийн холбооны шинж чанар,молекулын дотоод бүтэц, мөн хий шингэн хатуу бодисын чухал шинж чанар, бүтцийгсудалдаг. Химийн термодинамик. Химийн процесс дахь энергийн хувирал, химийн энерги,дулааны энерги гэх мэт энергүүдийн хэлбэрүүдийн хоорондох холбоо, энергийн балансынүндсэн харьцааг судлах бөгөөд ингэснээр шингээж байгаа ба ялгаруулж байгаа дулаанытоо хэмжээг бодож гаргадаг. Мөн үүнд гадаад нөхцөл хэрхэн нөлөөлөх, уг процесс хэрхэнявагдах, түүний тэнцвэр, тэнцвэрийг эвдэх нөхцлүүдийг судалдаг. Химийн термодинамикнь ерөнхий термодинамикийн хууль, зүй тогтоол, аргыг химийн янз бүрийн асуудлыгсудлахад хэрэглэгддэг. Үүнд химийн урвалын дулааны эффектийн тухай сургаал электродынпроцессын онол, гадаргуугийн үзэгдлийн термодинамик гэх мэт бусад асуудлуудыгсудлахад өргөн хэрэглэгддэг. Уусмалын тухай сургаал. Янз бүрийн уусмалын төрх байдал, тэдгээрийн термодинамикийн шинж чанар, уусмалын шинж, найрлагын хоорондох холбооны ерөнхий зүй тогтол, уусмалын дотоод молекул бүтцийг судлана. Химийн кинетик ба катализ. Гомоген ба гетероген орчин дахь химийн урвалын хурдныүндсэн зүй тогтоол, механизм, урвалын хурдны гадаад нөхцлөөс хамаарах хамаарал, 4
  5. 5. молекулын энергийн төлөв байдал ба бүтэцтэй химийн урвалын хурдын хоорондоххолбоо болон катализийн үзэгдэл, түүний механизмыг судлана. Электрохими. Сул ба хүчтэй электролитийн шинж чанар, орших байдал, түүний онол, зүйтогтолыг судлана. Химийн урвал ба цахилгааны үзэгдлийн харилцан үйлчлэлийг(электролиз, тогтмол гүйдэл үүсгэгчид, электросинтез) судалдаг. Металл, уусмал, хийнцахилгаан дамжуулах чанар, түүнд нөлөөлөх хүчин зүйлс, электролитийн уусмалын шинж чанар,электродын тэнцвэрийн ба тэнцвэрийн биш процессийн механизм, кинетикийг судална. Коллоид хими. Бодисын коллоид төлөв байдлын шинж чанар, батжил, адсорбци багадаргуугийн үзэгдлүүд, том молекулт нэгдлийн уусмалын термодинамик шинж чанарыгсудлах ба энэ нь биеэ даасан томоохон салбар ухаан болон хөгжиж байна. Физик-химийн судлахзүйлийг ийнхүү ялгах боловч өөр хоорондоо нягт холбоотой бөгөөд аль нэгийг нь нөгөөсалбаргүйгээр судалж болохгүй юм. Физик-химийн судалг ааны аргууд: Химийн үзэгдлийн ерөнхий зүй тогтоолыгтанин мэдэхийн тулд физик ба химийн онолын болон туршлагын аргыг өргөн хэрэглэдэг.Физик-химид бодисын шинж чанарын гадаад нөхцлөөс хамаарах хамаарлыг болонхимийн тэнцвэрийн ба өгөгдсөн хугацаанд химийн урвалын явагдах хуулийг судлахадтуршлагын аргыг өргөн хэрэглэдэг. Бодисын шинж чанарын тухай мэдээллийг ерөнхийлж дүгнэх, туршлагын материалыгонолын хувьд задлан шинжлэх нь онолын физикийн гурван аргаар гол төлөвгүйцэтгэгдэнэ. Эдгээр арга бүхэн өөрийн хууль, ойлголт болон туршлагын аргатай байдаг. Термодинамикийн арга нь бодисын хувирлын үе дэх энергийн янз бүрийн тооцоо бахимийн тэнцвэрийн тооцоо хийхэд хэрэглэгдэх бөгөөд бодисын янз бүрийн шинж чанарыгтооны хувьд холбох, эдгээр шинж чанараас аль нэгийг нь бусад шинж чанарын туршлагынхэмжигдэхүүн дээр тулгуурлан тооцоолох боломжийг өгдөг. Энэ нь энергийн янз бүрийнхэлбэрийн хувирал ба харилцан холбооны талаархи туршлагын асар их материалыг нэгтгэндүгнэх термодинамикийн хоѐр хууль дээр тулгуурлах бөгөөд процессын молекулынмеханизмын тухай дүгнэлт зүй тогтоол хэрэглэдэггүйгээрээ онцлог юм. Энэ арга нь ямарнэг процессын явагдах боломж, чиглэл, төгсгөлийн тухай асуудлыг шийдэж өгдөг юм. Статистик арга нь нэг биетийн макро шинж чанарыг молекулын микро шинжчанартай холбох боломж бүхий, биетийн молекул төрх байдлын тухай сургаал дээртулгуурладаг. Олон тооны жижиг хэсгээс тогтож байгаа системийг магадлалын онолын үүднээссудлахад энэ аргыг өргөн хэрэглэдэг. Жишээ нь: хийн молекулын эмх замбараагүйхөдөлгөөнийг авч үзэхдээ молекул тус бүрийн хөдөлгөөнийг судлах бус тэдгээрээс аль нэг 5
  6. 6. бололцоот хөдөлгөөнийг тодорхойлох замаар тогтооно. Энэ арга нь XVIII зууны II хагастнээгдэж одоо маш эрчимтэй хөгжсөн бөгөөд хөгжих тутам нарийн төвөгтэй болжээ. Квант-механикийн арга нь атом, молекулын бүтцийн тухай, болон тусгайлан авсанатом, молекулын шинж чанар, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийп тухай сургаал дээртулгуурлах бөгөөд зарим тохиолдолд долгионы механикийн арга гэж нэрлэдэг. Энэ арга ньквантын-механикийн хуулиудыг ашиглах бөгөөд энэ арга ѐсоор химийн үзэгдэл нь атоммолекулын дотоод хөдөлгөөн юм. Энэхүү атом молекулын дотоод хөдөлгөөн нь квантынмеханикийн судлах үндсэн зүйл юм. Дээр дурьдсан онолын аргуудыг химийн хувирлынявагдах хурд, чиглэл, хязгаарын гадаад нөхцөл ба химийн урвалд оролцогч молекулын бүтцээсхамаарах хамаарлыг тайлбарлахад ашигладаг. Физик-химийн ач холбогдол. Физик-хими нь хөдөлгөөнт материйн хөгжлийн үндсэндээрх ерөнхий хуулиудыг танин мэдэх шинжлэх ухааны нийтлэг ач холбогдолтой. Физик-химийн хуулиуд, зүй тогтолыг химийн шинжлэх ухаан болон түүнтэй холбоотой бусад шинжлэхухаануудад өргөн хэрэглэж байна. Физик-химийн хууль зүй тогтол дээр бусад холбоо бүхийшинжлэх ухаан, түүний судлах зүйл, судалгааны арга үндэслэж байна. Энэ бүхнээс аваад үзэхэд янз бүрийн процессын үүсэл, хөгжил, түүнд нөлөөлөх зүйл, оршихбайдлыг гүнзгий ойлгох, эдгээр процессын механизм, чухал үйлчлэлийг тайлбарлах ба судлахадфизик-химийн онолын ач холбогдол оршино. Физик-хими зөвхөн онолын төдийгүй практикийнач холбогдолтой. Үүний зэрэгцээгээр физик-химийн хууль зүй тогтол, түүний ололтыг зөвтусган хэрэглэснээр эх орны баялагийг бүрэн ашиглах үйлдвэрийн аргыг өөрчлөх бүрэн боломжтойюм. Физик-химийн зарим нэг салбар, чиглэл нь биеэ даасан шинжлэх ухаан болон хөгжиж байна.Үүнд физик-химийн шинжлэх ухааны олон тооны салбар нь техникийн шинжлэх ухааны биеэдаасан бүлэг болсон байна. Жишээ нь: металл боловсруулах процесс, металлын зэврэл, түүнээсхамгаалах тухай асуудал зэргийг нэрлэж болно. Химийн технологийн бүх салбарууд дахь процессын онолын үндэс нь физик-хими болжбайна. Химийн технологийн янз бүрийн салбарын хөгжилд физик-химийн шинжилгээний аргаонцгой ач холбогдолтой юм. Энэ бүгдээс аваад үзэхэд физик-хими нь үйлдвэрлэлийн асар их ачхолбогдолтой. Мөн хөдөө аж ахуйн үйлдвэр зэрэг улс ардын аж ахуй голлон анагаах ухаан,биологи, геологи, агрохими зэрэг бусад шинжлэх ухаанд онол ба практикийн ач холбогдолтойюм. 6

×