Основные понятия. Фаза, компонент, независимый компонент, степень свободы системы. Термодинамика растворов. Основной закон фазовых равновесий (правило фаз Гиббса). Фазовые равновесия в однокомпонентных системах — правило фаз, вариантность системы. Двухкомпонентные системы. Нерастворимые друг в друге твёрдые компоненты. Эвтектика. Системы, образующие твёрдые растворы. Трехкомпонентные системы. Треугольник Гиббса. Физико-химический анализ. Диаграммы «состав — температура». Методы построения диаграмм плавкости двухкомпонентной системы.
Раздел 9. растворы
растворы неэлектролитов. Термодинамика растворов. Понятие «раствор», способы выражения концентраций растворов. Химический потенциал компонента в идеальных растворах. Активность и коэффициент активности компонента растворов. Молекулярная структура растворов. Молекулярное взаимодействие в растворах, ассоциации молекул. Методы физико-химического анализа растворов. Теория растворов . Уравнение Дюгема. Равновесие «жидкий раствор — насыщенный пар». Давление насыщенного пара бинарных жидких растворов. Закон Рауля. Идеальные растворы. Положительные и отрицательные отклонения от закона Рауля, причина отклонений. Диаграмма равновесия «жидкость-пар» в бинарных системах. Законы Коновалова. Азеотропные растворы. Теория перегонок. Фракционная перегонка, ректификационные колонны. Давление пара над смесью взаимно нерастворимых жидкостей. Перегонка с водяным паром. Эбуллиоскопия. Термодинамический вывод эбуллиоскопической постоянной. Растворы твердых веществ в жидкостях. Криоскопия. Термодинамический вывод криоскопической постоянной. Идеальная растворимость твердых веществ в жидкостях. Зависимость растворимости твердых веществ от температуры. Осмос и осмотическое давление. Физические основы осмоса. Работы Вант-Гоффа. Изотонические растворы. Роль осмотического давления в биологических процессах. Распределение третьего компонента между двумя несмешивающимися жидкостями. Экстрагирование (экстракция). Равновесие «жидкость-жидкость». Диаграммы состояния ограниченно смешивающихся жидкостей. Использование его в технике. Равновесие «жидкость-газ». Зависимость растворимости газов от температуры и давления. Закон Генри. Основные положения теории электролитической диссоциации. Изотонический коэффициент и его связь со степенью диссоциации. Ионное равновесие: связь между концентрацией, константой диссоциации и степень диссоциации. Электрическая проводимость растворов электролитов. Удельная и молярная электропроводности. Подвижность ионов и числа переносов. Закон Кольрауша. Классификация электролитов на сильные и слабые. Аномальная подвижность ионов водорода и гидроксид-ионов. Кондуктометрия. Основные положения теории сильных электролитов Дебая-Хюккеля. Активность и коэффициент активности. Ионная сила растворов. Предельное и расширенное уравнение Дебая-Хюккеля. Определение коэффициентов активности. Электрофоретический и релаксационный эффекты. Ионная атмосфера, время релаксации электронного облака. Среднеионный коэффициент активности электролитов. Гидратация ионов. Сольватация ионов в неводных растворителях. Числа сольватации. Влияние свойств растворителя на растворимость и произведение растворимости. Единство свойств сильных и слабых электролитов. Аномальная электрическая подвижность в неводных растворах. Ассоциация ионов. Отрицательные числа переноса. Комплексообразование. Сольватированный электрон. Протолитическая теория кислот и оснований. Основные положения теории Бренстеда.
Раздел 10. поверхностные явления и адсорбция
свободная поверхностная энергия. поверхностное натяжение и природа вещества. Термодинамика поверхностных явлений. Когезия и адгезия. Смачивание. Термодинамика неравновесных процессов в дисперсных системах. Капиллярность. Ребиндера. Адсорбция. Общие закономерности. Тепловой эффект адсорбции, интегральная и дифференциальная теплота адсорбции. Адсорбенты: активированные угли, гели, цеолиты. Адсорбция на границе жидкость — газ. Уравнение Гиббса. поверхностная активность. Правило Траубе. поверхностно-активные вещества. Свойства поверхностных плёнок. Ориентация молекул на границе раздела фаз. Адсорбция на границе твёрдое тело — газ и твёрдое тело — жидкость. Динамический характер адсорбционного равновесия. Уравнения Фрейндлиха и Ленгмюра. Переход от уравнения Гиббса к уравнению Ленгмюра. Адсорбция из смесей. Адсорбция ионов. Адсорбция электролитов в почвах. Природа адсорбционных сил. Теория полимолекулярной адсорбции. Потенциальная теория адсорбции Поляни. Теория объёмного заполнения Дубинина. Хемосорбция. Кинетика адсорбции. Ионообменная адсорбция. Иониты и их применение. Хроматография. Основы метода. Виды хроматографического анализа.
Раздел 11. химическая кинетика и катализ
предмет и метод химической кинетики. Соотношение термодинамики и кинетики. Классификация химических процессов. Закон действия масс. Константа скорости. Молекулярность и порядок реакции. Простые реакции первого и второго порядков. Время полупревращения. Полное время реакции. Определение порядка и константы скорости реакции. Сложные реакции первого порядка: обратимые, параллельные, последовательные. Автокаталитические реакции. Кинетика реакций в проточных системах. Понятие о стационарном состоянии. Влияние температуры на скорость химических реакций. Активация молекул, энергия активации. Уравнение Аррениуса, определение энергии активации. Температурная оптимизация селективности сложных реакций. Тепловые взрывы. Теория бинарных соударений. Теплота и энергия активации. Бимолекулярные и мономолекулярные реакции. Стерический фактор. Кинетика гетерогенных процессов. Стадийность, определяющая стадия, роль диффузии. Первый и второй законы Фика. Процессы стационарные, нестационарные, квазистационарные. Диффузионная и кинетическая области реакции. Катализ. Основные положения. Катализ и равновесие. Влияние на механизм реакции, снижение энергетического барьера. Селективность. Важнейшие задачи, стоящие перед наукой о катализе, повышение скорости и селективности реакций. Гомогенный катализ. Газовый катализ. Катализ в растворах. Кислотно-основный катализ. Биокатализ, ферменты. Основные представление о механизме гетерогенного катализа. Роль переходного состояния. Краткий обзор теории: роль промежуточных соединений и адсорбции. Активные центры и теории пресыщений. Мультиплетная теория. Роль аморфной фазы. Отравление, промотирование и модифицирование катализаторов. Кинетика гетерогенного катализа. Стадийность. Влияние внешней и внутренней диффузии, пористая структура катализаторов. Адсорбционная кинетика гетерогенного катализа. Реакции нулевого и дробного порядков. Влияние неоднородности поверхности. Роль кинетики гетерогенного катализа в современной химической технологии. Типы процессов и требования к катализаторам.
Раздел 12. Электрохимия
Реакции нулевого и дробного порядков. Влияние неоднородности поверхности. Роль кинетики гетерогенного катализа в современной химической технологии. Типы процессов и требования к катализаторам. введение. Общая характеристика электрохимических процессов. Термодинамика электрохимических процессов. Связь между электродвижущей силой и тепловым эффектом процесса, между электродвижущей силой и константой равновесия в обратимых электрохимических системах. Уравнение Гиббса-Гельмгольца в приложении к электрохимическим процессам и его анализ. Электродное равновесие. Возникновение электродного потенциала. Уравнение Нернста, его анализ. Равновесный электродный потенциал. Стандартный (нормальный) электродный потенциал. Классификация электродов. Электроды первого и второго рода. Окислительно-восстановительные электроды. Определение направления реакции с помощью окислительно-восстановительных потенциалов. Газовые электроды. Амальгамные электроды. Стандартный потенциал водородного электрода. Электрохимический ряд напряжений. Электрохимические цепи (гальванические элементы). Химические цепи. Концентрационные цепи с переносом и без переноса ионов. Контактный потенциал на границе двух металлов. Электродвижущая сила как сумма отдельных скачков потенциала. Электроды сравнения: каломельный, хлорсеребряный. Электрохимический метод определения рН среды. Потенциометрическое титрование. Электрохимическая кинетика. Законы Фарадея. Выход вещества по току. Изменение электродных потенциалов и электродвижущей силы под действием электрического тока. Понятие об электродной поляризации. Химическая поляризация. Диффузионная поляризация. Предельный ток. Полярография. Потенциал нулевого заряда и его роль в электрохимических процессах.
Раздел 13. Общая характеристика дисперсных систем
Характеристика дисперсных систем. Дисперсная фаза, дисперсионная среда. Особенности дисперсных систем (большая поверхность раздела, искривленная поверхность, проявление поверхностных явлений). Удельная поверхность, дисперсность, численная конц., массовая конц., объемная конц., медианный размер, средний размер, эквивалентные размеры. Трехмерные, двумерные и одномерные системы. Классификация по дисперсности. Классификация по агрегатному состоянию. Классификация по структуре (свободнодисперсные, связнодисперсные, биконтинуальные). Классификация по межфазному взаимодействию (лиофильные, лиофобные). Классификация по фазовой различимости (суспензоиды, молекулярные коллоиды). Классификация по концентрации дисперсной фазы (концентрированные, разбавленные). Внутреннее давление. Закон Лапласа. Приращение энергии Гиббса искривленной поверхности. Давление над искривленной поверхностью. Уравнение Кельвина(Томсона). Уравнение Гиббса-Фрейндлиха-Освальда. Смачивание: линия смачивания, краевой угол смачивания. Термодинамика смачивания. Уравнение Юнга. Условие смачивания по значению краевого угла, по косинусу краевого угла. Лиофильные (гидрофильные и олеофильные жидкости) и лиофобные (гидрофобные и олеофобные) жидкости (поверхности). Растекание. Адгезия. Когезия. Работа адгезии и работа когезии. Уравнение Юнга через работу адгезии и когезии. Работа растекания. Избирательное смачивание. Теплота смачивания. Коэффициент шероховатости. Гистерезис смачивания. Флотация. Капиллярное поднятие жидкости. Формула Жюрена. Получение и очистка дисперсных систем. Получение лиофильных и лиофобных коллоидных систем. Термодинамическое обоснование. Критерий Ребиндера-Щукина. Получение лиофобных систем: общее условие, методы получения: диспергационные (механические, электрический, ультразвуковой), конденсационные (физическая конденсация, химическая конденсация), пептизация. Теории гомогенного и гетерогенного зародышеобразования. Кинетика зародышеобразования. Получение лиофильных систем: общее условие, способы получения. Структура мицеллы лиофильного золя. Прямые и обратные мицеллы. Мицеллы Гартли. Мицеллы Мак-Бена. Число ассоциации. Мицеллярная масса. Способность лиофильных ПАВ снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз, ГЛБ. Солюбилизация, солюбилизат, солюбилизатор, мольная солюбилизация. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), факторы, влияющие на величину ККМ. Методы определения ККМ: кондуктометрия, спектрофотометрический, фотонефелометрический, на основе измерения поверхностного натяжения. Очистка коллоидных систем: диализ, электродиализ, ультрафильтрация. Аппарат искусственная почка. Общие свойства коллоидных систем. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем: броуновское движение, диффузия, осмос, седиментация. Седиментационный анализ. Оптические свойства коллоидных систем. Эффект Фарадея-Тиндаля. Теория светорассеяния Рэлея. Количественная оценка интенсивности рассеянного света. Теория светопоглощения. Закон Бугера-Ламберта-Бера для дисперсных систем. Ультра микроскопия. Электронная микроскопия. Турбидимитрия. Нефелометрия. Электрокинетические свойства коллоидных систем. Структура ДЭС. Пути образования ДЭС: избирательная адсорбция с достройкой кристаллической решетки, избирательная адсорбция без достройки кристаллической решетки, ионизация поверхностных молекул твердой фазы. Термодинамический потенциал, диффузионный потенциал, электрокинетический потенциал. Факторы влияющие на величину электрокинетического потенциала: влияние электролитов (индифферентный, неиндифферентный); влияние рН; влияние концентрации золя; влияние температуры, влияние природы дисперсионной среды. Электрокинетические явления: электроосмос, электрофорез, потенциал течения, потенциал оседания (описание опытов по Рейсу, механизм явлений, практическое использование электрокинетических явлений). Количественная оценка электрокинетического потенциала. Устойчивость дисперсных систем. Устойчивость лиофобных систем. Седиментационная устойчивость. Гипсометрический закон распределения среднедисперсных коллоидных частиц. Агрегативная устойчивость. Коагуляция (правила коагуляции). Кинетическая теория коагуляции Смолуховского. Теория ДЛФО. Влияние электролитов на коагуляцию. Сенсибилизация. Гетеро - и гетероадагуляция. Защита золей. Свойства микрогетерогенных систем. Образование структурированных систем. Коагуляционные и конденсационно-кристаллизационные контакты. Тиксотропия. Виды деформации. Прочность и вязкость дисперсных систем. Анализ полной реологической кривой. Студни и гели. Структура. Получение. Набухание. Синерезис. Гистерезис. Тиксотропия. Влияние температуры, времени, электролитов, рН. Растворы ВМС на примере белков. Белки как полиэлектролиты. Белки как коллоидные частицы. Особенности молекулярно-кинетических свойств. Особенности оптических свойств. Особенности электрокинетических свойств. Особенности реологических свойств вязкость). Классификация суспензий. Методы получения разбавленных суспензий. Свойства разбавленных суспензий: оптические, электрокинетические, молекулярно-кинетические. Стабилизация суспензий. Разрушение разбавленных суспензий. Ситовой анализ. Особенности осадков и паст как структурированных систем. Устойчивость паст и осадков. Тиксотропия и набухание. Разрушение паст. Практическое применение суспензий и паст. Эмульсии. Классификация эмульсий. Методы получения эмульсий (конденсация из паров, замена растворителя, механическое диспергирование, эмульгирование ультразвуком, эмульгирование электрическими методами. Самопроизвольное эмульгирование. Основные характеристики эмульсий: дисперсность, устойчивость во времени, концентрация дисперсной фазы. Устойчивость эмульсий. Типы эмульгаторов: неорганические электролиты, коллоидные ПАВ, ВМС, тонкоизмельченные нерастворимые порошки. Определение типа эмульсий. Обращение фаз эмульсий. Разрушение эмульсий. Практическое применение эмульсий. Аэрозоли. Классификация аэрозолей. Получение аэрозолей: конденсационные (адиабатическое расширение газа, смешение газов и паров, имеющих разные температуры, охлаждение газовой смеси, содержащей пар., диспергационные методы. Свойства аэрозолей определяются: природой веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды; размером частиц и распределением частиц по размерам; формой первичных (неагрегированных) частиц, зарядом частиц. Молекулярно-кинетические (термофорез, термопреципитация, фотофорез), оптические, электрокинетические свойства аэрозолей. Устойчивость и разрушение аэрозолей. Практическое применение аэрозолей. Пены. Классификация пен. Методы получения: диспергационные, конденсационные. Структура пен. Характеристики пен: кратность, дисперсность, устойчивость во времени. Свойства пен: структурно-механические, электрические, оптические. Устойчивость пен. Стабилизация пен добавками. Методы разрушения пен. Практическое применение пен. Порошки. Классификация порошков (песок, пыль, пудра). Методы получения порошков (конденсационные, диспергационные). Общая характеристика порошков: природа вещества дисперсной фазы, размеры частиц порошка. Свойства порошков: способность к течению и распылению. Флуидизация (переход в состояние, подобное жидкому или псевдоожижение). Гранулирование: сухое гранулирование, мокрое окатывание, прессование. Слеживание. Пневмотранспорт. Практическое применение порошков. Капиллярно-пористые тела. Определение к.-п. тел. Классификация к.-п. структур. Методы получения. Капиллярное поднятие жидкостей. Свойства и применение к.-п. структур.
Раздел 14. Физико-химические основы медицинской технологии
