- •Разработчик
- •Зав. Кафедрой Химии
- •Предисловие (общие методические указания)
- •Рекомендуемая литература Основная
- •Дополнительная
- •Примерный тематический план
- •Содержание программы и методические указания к самостоятельной работе по изучению дисциплины
- •1. Введение: основные понятия физической химии
- •2. Химическая термодинамика
- •3. Химическое равновесие
- •4. Применение термодинамики к фазовым переходам
- •5. Растворы неэлектролитов
- •6. Растворы электролитов
- •7. Электропроводность растворов электролитов
- •8. Электродные процессы и электродвижущие силы
- •9. Химическая кинетика и катализ
- •Методические указания к выполнению расчётно-графических заданий (ргз)
- •Контрольные вопросы
- •1. Вопросы к коллоквиуму №1 «Химическая термодинамика. Химическое равновесие»
- •2. Вопросы к экзамену
- •Контрольные задачи, выносимые на экзамен
- •A. Химическая термодинамика
- •1. Закон Гесса и следствия из него
- •2. Изменение термодинамических параметров при нагревании (охлаждении) вещества
- •3. Расчёт абсолютной энтропии вещества
- •4. Расчёт термодинамических параметров химических реакций и фазовых переходов
- •B. Фазовое равновесие
- •1. Переход между конденсированными фазами
- •2. Испарение
- •3. Сублимация
- •C. Коллигативные свойства растворов
- •1. Давление насыщенного пара
- •2. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения
- •3. Осмотическое давление
- •D. Растворы электролитов
- •1. Изотонический коэффициент и степень диссоциации электролита
- •2. Ионная сила, средний коэффициент активности
- •3. Электропроводность растворов
- •4. Доннановское равновесие
Содержание программы и методические указания к самостоятельной работе по изучению дисциплины
1. Введение: основные понятия физической химии
Предмет и содержание курса физической химии. Философские и общенаучные основы дисциплины. Роль физической химии в биологии. Методы физической химии в экологии и охране окружающей среды. Основные термодинамические понятия и определения (термодинамическая система, типы систем, термодинамические параметры, функции состояния и процессы). Понятие о термодинамическом равновесии. Равновесные (обратимые) и неравновесные процессы. Квазистатический процесс. Проблема уравнения состояния. Уравнения состояния идеального газа и газа Ван-дер-Ваальса.
Литература: [6], гл. 1.1-2; [7], гл. 7.1-2; [12], гл. 1, 2.1-6.
2. Химическая термодинамика
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и её свойства. Теплоемкость. Работа расширения идеального газа при различных процессах. Энтальпия. Зависимость энтальпии от температуры. Термохимия. Закон Гесса и следствия из него. Расчет тепловых эффектов химических процессов. Калориметрия. Зависимость теплового эффекта химического процесса от температуры. Закон Кирхгофа. Значение первого закона термодинамики для изучения биологических процессов. Биоэнергетика.
Второй закон термодинамики. Энтропия. Изменение энтропии в необратимых процессах. Изменение энтропии как критерий самопроизвольности и равновесия процесса в изолированной системе. Термодинамические расчеты изменения энтропии в различных обратимых процессах. Энтропия и термодинамическая вероятность системы. Термодинамические потенциалы. Критерии направления самопроизвольного процесса и равновесия. Характеристические функции. Связь максимальной полезной работы с тепловым эффектом процесса. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Применение метода термодинамических потенциалов в биологии.
Химический потенциал идеального и реального газа, фугитивность и активность. Постулат Планка. Абсолютная энтропия. Многокомпонентные системы и системы с переменной массой. Условия равновесия и самопроизвольного протекания процессов в многокомпонентных системах.
Литература: [6], гл. 1.3-22; [7], гл. 7.3-10, 8.1-8, 9; [12], гл. 12.12.
3. Химическое равновесие
Закон действующих масс. Константа равновесия. Влияние внешних условий на состояние равновесия. Кинетический и термодинамический выводы константы равновесия. Связь между КР, КС и KN. Связь константы равновесия и энергии Гиббса. Уравнение изотермы химической реакции. Химическое сродство. Принцип Бертло-Томсена. Выражения для стандартного химического сродства. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнения изобары и изохоры химической реакции.
Экспериментальное определение и расчет константы равновесия по таблицам стандартных термодинамических величин. Расчёт энергии Гиббса и константы равновесия по методу Темкина-Шварцмана. Расчёт химического равновесия в системах при одновременном протекании нескольких реакций. Химическое равновесие в гетерогенных системах. Особенности изучения химического равновесия в биохимических системах.
Литература: [6], гл. 2; [7], гл. 8.9-15; [12], гл. 12.12.