Физическая химия (стр. 3 )

Тема5 «Второе начало термодинамики» Термодинамическая вероятность состояния. Термодинамика обратимых и необратимых процессов.

Понятие об энтропии. Энтропия обратимых и необратимых процессов. Изменения энтропии в химических реакциях. Статистическая трактовка энтропии. Абсолютная энтропия. Постулат Планка.

Тема6 «Теплоемкость. Зависимость теплового эффекта, теплоемкости от температуры»

Уравнение Кирхгофа. Аналитические и интерполяционные уравнения.

Термодинамические потенциалы. Критерии самопроизвольности процессов.

Способы расчета изобарно-изотермических и изохорно-изотермических потенциалов. Химический потенциал. Активность, фугитивность. Основные законы термодинамики в природе, обществе, жизни.

Раздел 4. Химическое равновесие в реальных системах

Тема7 «Максимальная константа равновесия химической реакции. Смещение химического равновесия при изменении внешних условий проведения реакций (давление, температура)»

Тема8 «Уравнения изобары, изохоры, изотермы химических реакций. Определение констант равновесия химических реакций»

Раздел 5. Фазовые равновесия

Тема9 «Характеристика фазового равновесия»

Основные правила и понятия. Правило фаз Гиббса. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса. Диаграммы однокомпонентных систем. Диаграмма состояния воды. Моно - и энантиотропные фазовые переходы.

Тема10 «Диаграммы состояния двухкомпонентных систем»

Термический анализ. Системы с эвтектикой. Системы конгруэнтно и инконгруэнтно плавящимися химическими соединениями. Системы с твердыми растворами. Системы с ограниченной растворимостью в жидкой фазе.

Тема11 «Диаграммы трехкомпонентных систем»

Трехкомпонентные жидкие системы. Трехкомпонентные системы с тройной эвтектикой.

Раздел 6. Термодинамика растворов

Тема 12 «Общие свойства растворов»

Растворы идеальные и реальные. Свойства растворов. Давление насыщенного пара над разбавленным раствором. Законы Рауля и Генри.

Химические потенциалы и стандартные состояния компонентов растворов.

Температура замерзания растворов. Криоскопия. Температура кипения. Эбуллиоскопия. Осмотическое давление. Термодинамика жидких летучих смесей. Законы Коновалова.

Раздел 7. Электрохимия. Растворы электролитов

Тема13«Свойства растворов электролитов»

Отступление от закона Рауля и Вант Гоффа в растворах электролитов. Теория сильных электролитов. Электропроводность растворов. Скорость движения ионов, активность, ионная сила, подвижность и числа переноса ионов. Удельная и эквивалентная электропроводность растворов.

Тема14 «Электрохимическая система»

Двойной электрический слой. Возникновение электродного потенциала. Стандартный электродный потенциал. Ряд напряжений. Диффузионный потенциал. Типы гальванических цепей.

Тема15 «Классификация электродов. Измерение ЭДС гальванических элементов»

Уравнение Нернста. Термодинамика электрохимических систем. Электролиз. Законы Фарадея. Выход по току. Химические источники тока. Промышленное применение электрохимии. Очистка и опреснение воды электролизом. Очистка воздуха - метод газовой электрохимии. Электролиз и определение степени загрязнения почвы, воды, воздуха. Биоэлектрохимия.

Раздел 8. Химическая кинетика

Тема16 «Классификация химических реакций. Скорость химической реакции и методы ее определения»

Основные понятия. Зависимость скорости реакции от различных факторов. Зависимость скорости гомогенной химической реакции от концентрации реагирующих веществ. Порядок реакции. Способы определения порядка реакции и константы скорости химической реакции. Реакция с целочисленным порядком.

Тема17 «Зависимость скорости реакции от температуры»

Уравнение Аррениуса. Уравнение Вант-Гоффа. Определение энергии активации. Кинетика цепных и фотохимических реакций. Влияние температуры на скорость биохимических процессов и на эффективность технологических процессов.

Раздел 9. Катализ

Тема18«Катализаторы»

Механизм действия катализатора. Теории, объясняющие действие катализаторов. Свойства катализаторов. Гетерогенный и гомогенный катализ.

Каталитическая селективность и активность» Адсорбция на поверхности катализатора. Промотирование и отравление катализаторов. Ферменты – естественные катализаторы.

6. Планы семинарских занятий (не предусмотрено)

7. Темы лабораторных работ

Методика выполнения лабораторных работ приведена в практикумах по физической химии.

1.  Практикум по физической химии: Учебное пособие/Под ред. . _СПб.:Изд-во «Лань», 2004.-256с.

2.  Практические работы по физической химии. Учебное пособие для вузов/Под ред. , , . – 5-е изд. перераб.-СПб. Изд-во «Профессия», 2002.- 382с.

Соответственно программе выполняются лабораторные работы:

Раздел 2 «Строение и свойства молекул»

1.  Определение строения молекулы жидкого органического вещества и ее полярности.

2.  Определение строения молекулы вещества в растворе.

Методика выполнения лабораторных работ приведена в практикуме по физической химии:

Практикум по физической химии: Учебное пособие/Под ред. . _СПб.:Изд-во «Лань», 2004.-С.64.

Раздел 3 «Химическая термодинамика»

1.  Определение термодинамических характеристик образования единицы площади поверхности.

2.  Определение тепловой постоянной калориметра и теплоты растворения хлорида калия в воде.

3.  Определение теплоты нейтрализации сильной кислоты сильным основанием.

4.  Определение теплоты гидратообразования сульфата меди.

Методика выполнения лабораторных работ приведена в практикуме по физической химии:

Практикум по физической химии: Учебное пособие/Под ред. . _СПб.:Изд-во «Лань», 2004.-С.96.

Раздел 4,5 «Химическое и фазовое равновесие»

1.  Построение диаграммы плавкости двухкомпонентной системы легкоплавких веществ (нафталин - n-нитротолуол).

2.  Построение диаграммы взаимной растворимости системы фенол – вода.

3.  Влияние третьего компонента на взаимную растворимость н-гексана и метанола.

4.  Определение коэффициента распределения.

Методика выполнения лабораторных работ приведена в практикуме по физической химии:

Практические работы по физической химии. Учебное пособие для вузов/Под ред. , , . – 5-е изд. перераб.-СПб. Изд-во «Профессия», 2002.-С. 63.

Раздел 6 «Термодинамика растворов неэлектролтитов»

1.  Определение молекулярного веса неэлектролита методом криометрии

2.  Определение осмотической концентрации раствора методом криометрии.

3.  Эбуллиоскопический метод определения молекулярного веса вещества.

Методика выполнения лабораторных работ приведена в практикуме по физической химии:

Практические работы по физической химии. Учебное пособие для вузов/Под ред. , , . – 5-е изд. перераб.-СПб. Изд-во «Профессия», 2002.-С. 87.

Раздел 7 «Электрохимия»

1.  Измерение ЭДС концентрационного гальванического элемента.

2.  Определение рН раствора при помощи стеклянного электрода.

3.  Определение удельной электропроводности воды.

4.  Исследование электропроводности водных растворов слабых электролитов.

5.  Кондуктометрическое титрование раствора кислот и оснований различных типов.

Методика выполнения лабораторных работ приведена в практикуме по физической химии:

1.  Практические работы по физической химии. Учебное пособие для вузов/Под ред. , , . – 5-е изд. перераб.-СПб. Изд-во «Профессия», 2002.-С.99.

2.  Практикум по физической химии: Учебное пособие/Под ред. . _СПб.:Изд-во «Лань», 2004.-С.123

Раздел 8 «Химическая кинетика»

1.  Определение константы скорости инверсии тростникового сахара.

2.  Определение константы скорости реакции окисления иодистоводородной кислоты перекисью водорода.

3.  Фотометрическое изучение кинетики разложения комплексного иона триоксалата марганца.

4.  Каталитическое разложение пероксида водорода.

Методика выполнения лабораторных работ приведена в практикуме по физической химии:

1.  Практические работы по физической химии. Учебное пособие для вузов/Под ред. , , . – 5-е изд. перераб.-СПб. Изд-во «Профессия», 2002.-С.156.

2.  Практикум по физической химии: Учебное пособие/Под ред. . _СПб.:Изд-во «Лань», 2004.-С.147

Требования к оформлению лабораторных работ:

1.  Тема лабораторной работы

2.  Цель лабораторной работы

3.  Теоретическая часть

4.  Ход проведения эксперимента

5.  Отчет о работе (таблицы, графики, расчеты)

6.  Выводы к лабораторной работе

Примеры лабораторных работ прилагаются.

Раздел 2 «Строение и свойства молекул»

Лабораторная работа № 1

Изучение строения молекул методом молекулярной рефракции.

Цель работы:

1.  Определить удельную и молярную рефракцию органической жидкости и по эмпирической формуле вещества определить наиболее вероятную структурную формулу вещества.

2.  Определить удельную рефракцию смеси и ее состав по удельным рефракциям компонентов.

Теоретические основы:

Поляризация полярных молекул складывается из ориентационной, атомной и электронной:

П = Пэл + Пат + ПОР (1)

Сумма электронной и атомной поляризаций называется деформационной поляризацией Пдеф. Таким образом, поляризация молекулы складывается из ориентационной и деформационной:

П = Пор + Пдеф. (2)

Атомная и электронная поляризации не зависят от температуры, а ориентационная поляризация уменьшается с повышением температуры. Между молярной поляризацией и диэлектрической проницаемостью e установлена зависимость:

П = * (3)