8. Электродные процессы и электродвижущие силы

ЭДС электрохимической системы. Электрохимический потенциал. Возникновение скачка потенциала на границе раздела «металл-раствор электролита». Контактный и диффузион­ный потенциал. Строение двойного электрического слоя на границе раздела «металл-раствор электролита». Гальванические элемен­ты. Обратимые и необратимые гальва­нические элементы. Термодинамика гальванического элемента. Уравнение Нернста. Общее выра­жение для ЭДС гальванического элемен­та и потенциала отдельного электрода.

Классификация обратимых электродов. Стандартный по­тенциал электрода. Водородная шкала стандартных потенциалов. Электродные потенциалы в неводных растворах. Электрохимические цепи. Измерение ЭДС гальванических цепей. Потенциометрия. Применение метода ЭДС для оп­ределения коэффициентов активности и pH растворов.

Биологическое окисление, мембранные потенциалы.

Литература: [4]; [8] гл. 19; [12], гл. 15.

9. Химическая кинетика и катализ

Скорость химической реакции и методы ее экспериментального опре­деления. Факторы, влияющие на скорость химической реак­ции. Формальная кинетика. Закон действующих масс и принцип независимости протекания реакций. Константа скорости химической реакции. Молекулярность и порядок реакции. Односторонние реакции 0-го, 1-го, 2-го и n-го порядков. Методы определения порядка и константы скорости реакции.

Теория элементарного акта химического взаимодействия. Зависимость скорости реакции от температуры. Теория активных соударений. Уравнение Аррениуса. Энергия активации и методы ее экспериментального определения. Теория активированного комплекса или переходного состояния. Теория абсолютных скоростей реакций. Кинетика реакций в растворах. Основы теории кинетики цепных реакций. Фотохимические реакции, радиационно-химические реакции. Кинетика гетерогенных реакций.

Принципы каталитического действия. Особенности кинетики каталитических реакций. Энергия активации каталитических реакций. Гетерогенный катализ. Гетерогенные катализаторы, адсорбция на поверхности катализатора. Теория гетерогенного катализа.

Гомогенный катализ: кислотно-основной и окислительно-восстановительный катализ. Ферментативный катализ. Уравнение Михаэлиса – Ментен. Ингибиторы ферментов. Влияние рН на кинетику ферментативных процессов.

Литература: [8], гл. 20, 21.1-4, 23.1-3, 24, 26, 27.1-3, 28.1-3; [12], гл. 17.11.

Методические указания к выполнению расчётно-графических заданий (ргз)

Для выполнения РГЗ№1 «Расчёт термодинамических функций реакций окисления различных веществ» и РГЗ№2 «Расчёт средней ионной активности и электропроводности растворов сильных электролитов» необходимо использовать методические указания и типовой пример расчёта, изложенные в [2], гл.1 – 2. Справочные данные приведены в [10]. Выбор варианта производится по номеру, под которым стоит фамилия студента в журнале студенческой группы.

Контрольные вопросы

1. Вопросы к коллоквиуму №1 «Химическая термодинамика. Химическое равновесие»

1. Предмет химической термодинамики. Классификация термодинамических систем. Функции состояния и процесса. Внутренняя энергия, энтальпия, теплота, работа.

2. Работа против внешнего давления и полезная работа. Первый закон термодинамики. Виды термодинамических процессов.

3. Теплоёмкость истинная и средняя, при постоянном объёме и постоянном давлении. Зависимость теплоёмкости от температуры. Связь между С_P и С_V.

4. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Закон Кирхгофа в дифференциальной и интегральной форме. Вывод развёрнутого уравнения Кирхгофа.

5. Термохимия. Закон Гесса, его следствия. Стандартные теплоты образования и сгорания.

6. Калориметрия, калориметры, назначение и классификация калориметров.

7. Бомбовый и пламенный калориметр. Значение первого закона термодинамики для изучения биологических процессов.

8. Равновесные и неравновесные процессы. Цикл Карно. Теорема Клаузиуса-Карно.

9. Второй закон термодинамики. Энтропия по определению Клаузиуса. Энтропия и термодинамическая вероятность системы.

10. Максимальная и максимальная полезная работа. Термодинамические потенциалы. Критерии самопроизвольности процесса и равновесия системы.

11. Характеристические функции. Уравнения Гиббса-Гельмгольца.

12. Понятие химического потенциала. Фундаментальные уравнения Гиббса. Химический потенциал идеального и реального газа.

13. Третий закон термодинамики. Тепловая теорема Нернста. Постулат Планка. Абсолютная энтропия.

14. Закон действующих масс. Константа равновесия. Химическое равновесие в гетерогенных системах.

15. Связь константы равновесия с максимальной работой реакции. Уравнение изотермы химической реакции.

16. Химическое сродство. Принцип Бертло-Томсена. Уравнения изохоры и изобары реакции.