Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.kge.msu.ru/stud/emelprog.doc Дата изменения: Sat Jan 26 00:57:25 2002 Дата индексирования: Mon Oct 1 20:10:09 2012 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: п п п п п п п п п п п п п п

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
П Р О Г Р А М М А
дисциплины "ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ "
Ф И З И Ч Е С К А Я Х И М И Я

Программа курса расс?итана на 72 ?аса, в том ?исле лекции - 36 ?асов,
лабораторные работы - 36 ?асов.
Введение
Предмет физи?еской химии. Основные этапы развития физи?еской химии.
Методы исследования. Роль физи?еской химии в по?воведении.
Основы хими?еской термодинамики
Основные термодинами?еские понятия и определения: система,
термодинами?еские параметры, функции состояния, обратимые и необратимые
процессы, квазистати?еский процесс. Уравнения состояния идеальных и
реальных газовых систем: уравнение Менделеева-Клапейрона, уравнения ван-дер-
Ваальса и с вириальными коэффициентами. Уравнения изотермы и адиабаты и их
графи?еское изображение.
Первый закон термодинамики. Основные формулировки и аналити?еское
выражение. Внутренняя энергия системы, ее определение и свойства. Рас?ет
изменения внутренней энергии при изменении температуры и объема, при
фазовых переходах. Внутренняя энергия идеальных и реальных систем.
Энтальпия, определение, свойства. Рас?ет изменения энтальпии при фазовых
переходах, при изменении температуры и давления ( идеальные и реальные
системы ).
Работа расширения при разли?ных процессах. Максимальная работа.
Графи?еское изображение работы при разли?ных процессах
Теплота процесса. Закон Гесса и следствия из него: рас?ет теплового
эффекта хими?еской реакции путем комбинирования уравнений реакций, по
энтальпиям образования и сгорания веществ, по энергиям связи. Закон Гесса
как следствие первого закона термодинамики и условия его выполнения.
Стандартное состояние вещества. Стандартные энтальпии образования. Связь
тепловых эффектов при постоянном объеме и постоянном давлении.
Интегральная и дифференциальная теплоты растворения. Энтальпия образования
ионов. Энтальпия образования раствора. Калориметри?еский метод
определения теплоты процесса.
Теплоемкость и ее зависимость от температуры. Теплоемкость идеальных
газов. Зависимость теплоты процесса от температуры, формула Кирхгофа.
Разли?ные приближения при рас?ете.
Второй закон термодинамики. Его формулировки и аналити?еские
выражения. Цикл Карно. Теорема Карно-Клаузиуса. Абсолютная температура.
Энтропия, ее определение и свойства. Рас?ет энтропии при разли?ных
процессах. Энтропия как термодинами?еский критерий равновесия и
самопроизвольности процессов в изолированной системе. Теорема Нернста.
Постулат Планка. Рас?ет абсолютных энтропий. Стандартная энтропия.
Статисти?еское толкование энтропии. Статисти?еский характер второго закона
термодинамики. Формула Больцмана. Фундаментальное уравнение Гиббса.
Термодинами?еские функции: энергия Гельмгольца и энергия Гиббса.
Определение, свойства, связь с работой. Энергии Гиббса и Гельмгольца как
характеристи?еские функции системы. Рас?ет изменения этих функций при
протекании хими?еских реакций, при изменении температуры, при изменении
давления ( или объема ), в процессах смешения и растворения веществ, при
фазовых переходах.
Уравнение Гиббса - Гельмгольца. Приведенная энергия Гиббса. Соотношения
Максвелла и их использование при рас?етах изменения внутренней энергии,
энтальпии, энтропии в реальных системах.
Зависимость давления пара от температуры. Уравнение Клапейрона-
Клаузиуса.
Многокомпонентные системы и системы с переменной массой. Понятие о
хими?еском потенциале. Хими?еский потенциал в идеальных и реальных
системах. Метод Льюиса. Понятие об активности и лету?ести. Принципы рас?ета
этих вели?ин. Условия равновесия и самопроизвольного протекания процессов в
многокомпонентных системах. Уравнения Гиббса-Дюгема.
Применение метода термодинамики в по?воведении.
Хими?еское равновесие
Условия равновесия хими?еской реакции. Закон действующих масс.
Разли?ные выражения для константы равновесия. Уравнение изотермы хими?еской
реакции, вывод уравнения. Анализ условий равновесия и самопроизвольного
протекания реакции. Связь вели?ины стандартного изменения энергии Гиббса с
константой равновесия.
Рас?ет константы равновесия по табли?ным зна?ениям стандартных
термодинами?еских вели?ин. Принципы рас?ета состава равновесной смеси по
термодинами?еским данным. Применение закона действующих масс к гетерогенным
равновесиям. Принципы рас?ета состава равновесной смеси при протекании
реакции в реальных системах. Сложные равновесия. Зависимость константы
равновесия от температуры ( уравнение изобары Вант-Гоффа ). Зависимость КN
от давления. Ионные равновесия . Понятия фосфатного, калиевого,
известкового потенциалов.
Фазовые равновесия
Основные понятия : гомогенная и гетерогенная системы, фаза, составляющие
системы, компоненты, вариантность системы. Термодинами?еское уравнение
состояния фазы - уравнение Гиббса-Дюгема. Условия равновесия фаз. Правило
фаз Гиббса, его вывод. Однокомпонентные системы. Анализ диаграммы состояния
воды. Двухкомпонентные системы и их анализ на основе правила фаз. Правило
ры?ага. Трехкомпонентные системы Диаграмма растворимости двух солей с общим
ионом. Метод терми?еского анализа.
Растворы
Определение понятия " раствор ". Типы растворов. Теории растворов.
Термодинами?еские свойства идеальных растворов. Функции смешения. Закон
Рауля и его термодинами?еский вывод. Диаграммы; давление насыщенного пара
- состав раствора, давление пара - состав пара, состав раствора. Реальные
системы. Вид диаграмм: давление пара - состав пара, состав раствора;
температура кипения - состав пара, состав раствора. Термодинами?еские
свойства реальных растворов. Понятие об избыто?ных функциях. Стандартные
состояния растворов.
Парциальные мольные вели?ины и их зависимость от состава раствора. Методы
определения парциальных мольных вели?ин.
Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и их использование для
определения коэффициентов активности. Закон Генри. Растворимость газов и
твердых веществ в жидкостях. Взаимная растворимость жидкостей. Ограни?енная
растворимость. Закон распределения и метод экстракции.
Растворы электролитов.
Свойства растворов электролитов. Изотони?еский коэффициент. Теория
электролити?еской диссоциации Аррениуса. Основные положения, зна?ение
теории и недостатки. Закон разведения Оствальда. Теория Дебая-Гюккеля.
Основные положения, принятые допущения. Современные представления о
растворах электролитов. Активность электролитов. Средняя ионная активность,
средний ионный коэффициент активности. Выражение для общей активности
электролита ?ерез средний ионный коэффициент активности и моляльность
раствора. Выбор стандартного состояния для растворов электролитов. Понятие
о методах определения коэффициентов активности электролитов. Уравнение
Дебая-Гюккеля для рас?ета среднего ионного коэффициента активности.
Электропроводность электролитов.
Удельная электропроводность. Понятие, размерность, методы
экспериментального определения, влияние температуры. Зависимость удельной
электропроводности от концентрации для сильных и слабых электролитов.
Электрофорети?еское и релаксационное торможение. Эффекты Вина и Дебая-
Фолькенгагена.
Эквивалентная электропроводность. Понятие, размерность, связь с
удельной электропроводностью, экспериментальное определение, зависимость от
концентрации раствора: уравнения Аррениуса, Кольрауша, Онзагера. Понятия об
абсолютной скорости движения ионов, подвижности ионов, ?исле переноса
ионов. Аномальная подвижность ионов гидроксония и гидроксила. Закон
Кольрауша.
Применение метода электропроводности ( кондуктометрия).
Экспериментальное определение константы диссоциации слабой кислоты.
Кондуктометри?еское титрование сильных и слабых кислот. Определение
произведения активности ионов.
Электродные равновесия. Электродвижущие силы.
Электрохими?еские цепи. Гальвани?еские элементы. Схема и форма записи
простейшего элемента. Ска?ок потенциала на границе металл-раствор.
Контактный и диффузионный потенциалы. Электродвижущие силы. Компенсационный
метод их определения. Примеры простейших элементов. Уравнение Нернста -
уравнение зависимости ЭДС гальвани?еского элемента от активностей ионов в
растворе. Термодинамика гальвани?еского элемента. Зависимость ЭДС от
температуры.
Электродный потенциал. Зависимость от активности ионов в растворе.
Стандартный электродный потенциал. Нормальный водородный электрод.
Определение знака электродного потенциала. Электроды сравнения.
Классификация электродов: электроды первого и второго рода, газовые,
окислительно-восстановительные, мембранный электрод, стеклянный электрод.
Классификация электрохими?еских цепей. Хими?еские, концентрационные,
окислительно-восстановительные цепи ( примеры ).
Применение метода ЭДС ( потенциометрия): определение
термодинами?еских вели?ин, среднего ионного коэффициента активности, рН
растворов, потенциометри?еское титрование.
Кинетика реакций, Катализ.
Скорость хими?еской реакции и методы ее экспериментального
определения. Основной постулат хими?еской кинетики. Константа скорости
реакции, молекулярность и порядок реакции. Методы определения порядка и
константы скорости реакции. Кинети?еские уравнения реакций нулевого,
первого и второго порядков. Зависимость константы скорости от температуры.
Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Понятия о сложных, цепных и
фотохими?еских реакциях.
Катализ. Представление о механизме действия катализаторов.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ.
Термохимия.
Определение тепловых эффектов растворения разли?ных солей.
Определение теплоты сгорания органи?еского вещества.
Электропроводность.
Определение константы диссоциации слабых электролитов.
Определение растворимости малорастворимой соли.
Кондуктометри?еское титрование.
Электродвижущие силы.
Определение ЭДС хими?еских цепей.
Определение ЭДС концентрационных цепей.
Окислительно-восстановительные цепи.
Определение рН с помощью хингидронного и стеклянного электродов.
Потенциометри?еское титрование.
Хими?еская кинетика.
Определение константы скорости реакции первого порядка.
Определение константы скорости реакции второго порядка.
Определение энергии активации.
Изу?ение кинетики реакции фотохими?еского разложения перекиси водорода.
Правило фаз.
Терми?еский анализ и полу?ение диаграмм плавкости бинарной системы.
Изу?ение диаграмм взаимной растворимости двойных и тройных систем.
Хроматография.
Полу?ение изотерм адсорбции. Определение теплот адсорбции.
Л И Т Е Р А Т У Р А .
Основная.
Горшков В.И., Кузнецов И.А. Физи?еская химия. М.: Изд. Моск. ун-та., 1986,
263 С.
Филиппов Ю.В., Попови? М.П. Физи?еская химия. М.: Высш. шк., 1980,
400 С.
Еремин Е.Н. Основы хими?еской термодинамики. М.: Высш. шк. ,1978 ,
392 С
Cемиохин И.А. Физи?еская химия.
Дополнительная.
Уильямс В., Уильямс Х. Физи?еская химия для биологов. М.: Мир, 1976,
600 С.
Гаррел Р.М., Крайст Ч.Л. Растворы, минералы, равновесие. М.: Мир, 1968,
368 С.
Спозито Г. Термодинамика по?венных растворов. Л.: Гидрометеоиздат.1984,
240 С.