- •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
4. Применение термодинамики к фазовым переходам
Основные понятия и определения (гомогенная и гетерогенная системы, компонент, независимый компонент, степень свободы). Правило фаз Гиббса. Фазовые переходы первого и второго рода. Равновесие чистого вещества в двух фазах однокомпонентной системы. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Применение правила фаз к анализу диаграммы состояния однокомпонентных систем. Диаграммы состояния воды, диоксида углерода и серы. Энантиотропные и монотропные фазовые переходы.
Метод физико-химического анализа. Принципы непрерывности и соответствия. Термический анализ. Построение диаграммы «состав-температура кристаллизации». Точка эвтектики, эвтектическая смесь. Применение правила фаз Гиббса к двухкомпонентным системам. Правило рычага. Диаграмма состояния системы с инконгруэнтно плавящимся соединением (на примере системы «хлорид натрия - вода»).
Трёхкомпонентные системы. Закон распределения Нернста. Уравнение Нернста-Шилова. Графическое представление состава тройных систем. Треугольник Гиббса.
Литература: [6], гл. 3; [7], гл. 13, 14, 15.7.2-3; [9], гл. 10.127-131, 10.136
5. Растворы неэлектролитов
Общая характеристика растворов. Классификация растворов. Концентрация растворов. Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри. Закон Дальтона. Уравнение Сеченова. Давление насыщенного пара над растворами. Закон Рауля. Идеальные, реальные и предельно разбавленные растворы. Состав пара над идеальным раствором из двух жидкостей. Коллигативные свойства растворов. Осмос и осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа. Обратный осмос. Роль осмоса в биологических процессах.
Состав пара над идеальным раствором из двух жидкостей. Первый закон Коновалова. Диаграммы «состав – температура кипения». Второй закон Коновалова. Азеотропные смеси. Перегонка и ректификация. Особености ректификации реальных растворов, образующих азеотропы. Первый закон Вревского. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей. Перегонка с водяным паром.
Литература: [6], гл. 4; [7], гл. 12.1-16, 15.3-6; [12], гл. 13.1-3, 13.6.
6. Растворы электролитов
Специфика растворов электролитов. Теория электролитической диссоциации Аррениуса и ее недостатки. Степень диссоциации. Изотонический коэффициент. Константа диссоциации слабого электролита. Закон разбавления Оствальда. Применение метода активностей к растворам электролитов. Средняя ионная активность и коэффициент активности. Ионная сила раствора. Правило ионной силы. Основные понятия электростатической теории сильных электролитов Дебая и Гюккеля. Предельный закон Дебая – Гюккеля.
Зависимость растворимости аминокислот и белков от ионной силы раствора. Полиэлектролиты. Эффект высаливания. Доннановское равновесие. Диализ. Перенос ионов и молекул через биологические мембраны.
Литература: [5], гл. 1-3; [8], гл. 17.2-5; [12], гл. 14.
7. Электропроводность растворов электролитов
Проводники первого и второго рода. Законы Фарадея. Движение ионов в электрическом поле. Числа переноса. Электрическая проводимость электролитов. Удельная и молярная (эквивалентная) электропроводность. Закон Кольрауша. Уравнения Кольрауша – Онзагера. Релаксационный и электрофоретический эффекты. Электрическая проводимость ионов гидроксония и гидроксида. Электрическая проводимость неводных растворов, твёрдых и расплавленных электролитов.
Определение электропроводности растворов электролитов. Мост Кольрауша. Схема кондуктометрической ячейки. Кондуктометрия, кондуктометрическое титрование.
Литература: [5], гл. 4-7; [8], гл. 18.