Рабочая программа, методические указания и индивидуальные задания к изучению дисциплины “Физическая химия и аналитический контроль” (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА,

методические указания и индивидуальные задания

к изучению дисциплины “Физическая химия и

аналитический контроль”

Часть I

Днепропетровск НМетАУ 2009

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
НАЦИОНАЛЬНАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА,

методические указания и индивидуальные задания

к изучению дисциплины “Физическая химия и

аналитический контроль”

Часть I

  Утверждено

на заседании Ученого Совета

  академии

  Протокол  №  9 от 30.12.08 

Днепропетровск НМетАУ 2009

УДК 541.1:536 (07)

Рабочая программа, методические указания и индивидуальные задания к изучению дисциплины “Физическая химия и аналитический контроль”. Часть I. Сост.: , , . - Днепропетровск: НМетАУ, 2009 -  126 с.

Представлены рабочие программы, изложены основные законы физической химии. Даны рекомендации по расчетам типовых задач, задания для индивидуальной и контрольной работы студентов. Предназначены для самостоятельного изучения студентами теоретических основ физической химии, приобретения навыков решения практических задач.

Рекомендована для студентов направлений: металлургия черных металлов, литейное производство, инженерное материаловедение, профессиональное обучение, химическая технология и инженерия заочной  формы обучения.

  Ил. 11. Табл. 8. Библиогр.: 14.

Составители:  , канд. хим. наук, доц.

  , канд. техн. наук, доц.

  , ассист.

Ответственная за выпуск  , д-р. техн. наук,  проф. 

Рецензент  , канд. хим. наук, доц. (НМетАУ)

Подписано к печати 27.04.09. Формат 60х84 1/16.  Бумага типогр. Печать плоская. Уч.-изд. л. 7,41. Усл. печ. л. 7,32.Тираж 300 экз. Заказ №

Национальная металлургическая академия Украины

49600, г. Днепропетровск - 5, пр. Гагарина, 4

______________________

Редакционно-издательский отдел НМетАУ

СОДЕРЖАНИЕ

  Стр.

ВВЕДЕНИЕ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Распределение учебных часов и содержание дисциплины «Физическая

химия и аналитический контроль» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

1. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

  1.1.Первый закон термодинамики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

  1.1.1. Законы идеальных газов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

  1.1.2. Формулировки первого закона термодинамики и его

  применение к термодинамическим процессам. . . . . . . . . . . . . . . 20

  1.1.3. Теплоемкость. Теплота нагревания  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

  1.1.4. Решение типовых задач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

  1.1.5. Задачи для контрольных работ, домашних заданий и

  самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

  1.2. Термохимия. Тепловой эффект реакции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

  1.3. Второй закон термодинамики. Энтропия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

  1.4. Термодинамические потенциалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

  1.5. Химическое равновесие. Константа равновесия  . . . . . . . . . . . . . . . . .32

  1.6. Решение типовой задачи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

  1.7. Многовариантная задача для контрольных работ. . . . . . . . . . . . . . . . 36

2. РАСТВОРЫ. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ. . . . . . . . . 38 

  2.1. Идеальные растворы. Законы идеальных растворов. . . . . . . . . . . . . . 42

  2.2. Реальные растворы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

  2.3. Решение типовых задач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

  2.4. Задачи для контрольных работ, домашних заданий и

  самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3. ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ

  РАВНОВЕСНЫХ СИСТЕМАХ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

  3.1. Правило фаз Гиббса. Фазовые переходы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

  3.2. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем. . . . . . . . . . . . . . . .55

  3.3. Решение типовых задач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

  3.4. Многовариантная задача для контрольных работ. . . . . . . . . . . . . . . . .66

4. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68

  4.1. Адсорбция. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

  4.2. Смачивание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

  4.3.Решение типовых задач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73

  4.4. Задачи для контрольных работ, домашних заданий и

  самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82

  5.1. Скорость химической реакции. Кинетическая классификация

  и кинетические уравнения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

  5.2. Зависимость скорости химической реакции от температуры.

  Энергия активации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86

  5.3. Кинетика сложных химических реакций. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87

  5.4. Решение типовых задач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93

  5.5. Задачи для контрольных работ, домашних заданий и

  самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95

6. ЭЛЕКТРОХИМИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99

  6.1. Растворы электролитов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

  6.2. Электрическая проводимость растворов электролитов. . . . . . . . . . . 102

  6.3. Электродные потенциалы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

  6.4. Гальванические элементы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

  6.5. Термодинамика гальванических элементов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106

  6.6. Решение типовых задач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

  6.7. Задачи для контрольных работ, домашних заданий и

  самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

7. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

  7.1. Коллоидные растворы. Методы получения коллоидных

  растворов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112

  7.2. Строение коллоидных мицелл. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .113

  7.3. Свойства коллоидных растворов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114

  7.4. Решение типовых задач. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

  7.5. Задачи для контрольных работ, домашних заданий и

  самостоятельной работы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

ЛИТЕРАТУРА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

ВВЕДЕНИЕ

       Возникновение физической химии как науки уходит своими корнями в середину XVIII столетия. Основоположником физической химии можно считать , но только через сто лет идея плодотворного слияния физики и химии получила признание в трудах многих выдающихся ученых. Огромный вклад в развитие данной области научной деятельности внесли Оствальд, Фарадей, Менделеев, Гиббс, Рауль, Нернст, Аррениус, Коновалов, Вант – Гофф. В Украине первое отделение физической химии было организовано в 1863г. на базе Харьковского университета.

       Знание физической химии дает теоретическую основу для изучения химических процессов в металлургии, химической, пищевой, фармацевтической и многих других отраслях промышленности, открывает возможности изучения путей протекания процессов и их интенсификации.

       Данные методические указания содержат 7 основных разделов, материал которых соответствует принятым для студентов металлургических вузов рабочим программам. При составлении методических указаний были использованы материалы наиболее распространенных учебников, задачников, монографий и справочников. Материалы переработаны в соответствии с современной терминологией, обозначениями, единицами измерения физических величин в системе СИ.

       В методических указаниях, после изложения теоретических вопросов, представлены решения типовых задач с пояснениями. 

       При изучении курса студентам рекомендуется следующий порядок. Материал необходимо изучать последовательно, используя рекомендуемую литературу. Содержание и объем дисциплины для каждой специальности определяется учебным планом и программой, в которой учтены особенности курса физической химии применительно к металлургическим специальностям.