Робоча навчальна програма

Предмет „Фізична хімія”

Спеціальність: Геохімія

Форма навчання: Денна

Розробив доцент Українець А.М.

Виписка з навчального плану

Семестр	Кількість годин				СР	КР	Залік	Іспит
	Всього	ЛК	ПР	ЛБ
V	72	32		32				І

Розглянуто на засіданні кафедри фізичної та колоїдної хімії „ 14 ” жовтня 2003р. (протокол № )

Програмний зміст курсу „Фізична хімія”

І. Фізична хімія, її предмет і завдання.

Виникнення, розвиток і сучасний стан фізичної хімії. Зв’язок фізичної хімії з іншими природничими науками. Методи фізичної хімії. Основні поняття. Роль фізичної хімії у вивченні геологічних систем і процесів у них.

ІІ. Хімічна термодинаміка.

Основні поняття і визначення. Перший закон термодинаміки і його наслідки. Внутрішня енергія і ентальпія. Закон Геса і його наслідки. Теплоємність. Залежність теплових ефектів від температури. Формула Кіргофа.

Другий закон термодинаміки. Ентропія як функція стану. Зміна ентропії при необоротних та рівноважних процесах. Ентропія – критерій самочинності процесів. Розрахунки зміни ентропії (ΔS) при різних процесах. Постулат Планка (ІІІ-й закон термодинаміки). Абсолютні значення ентропії та їх розрахунки. Статистична природа другого закону термодинаміки.

Термодинамічні потенціали. Енергія Гельмгольця і Гібса. Загальні умови термодинамічної рівноваги. Характеристичні функції і їх використання для визначення параметрів системи. Рівняння максимальної роботи. Термодинаміка систем змінного складу. Хімічний потенціал.

ІІІ. Вчення про рівновагу.

Поняття про рівновагу. Закон діючих мас. Константи рівноваги. Рівняння ізотерми хімічної реакції. Хімічна рівновага в гетерогенних системах. Залежність константи рівноваги від температури. Рівняння ізобари та ізохори. Методи розрахунку констант рівноваги.

Фазові переходи. Залежність тиску насиченої пари від температури. Рівняння Клаузіуса-Клапейрона. Методи розрахунку теплоти фазових переходів.

Фазові рівноваги. Правило фаз Гібса. Однокомпонентні системи. Діаграми стану однокомпонентних систем. Двокомпонентні системи. Фізико-хімічний аналіз і його застосування до геологічних систем. Термічний аналіз.

Системи з простою евтектикою. Системи з утворенням хімічних сполук. Конгруентні та інконгруентні діаграми. Системи з утворенням твердих розчинів. Кріогідрати. Рівновага кристалогідратів з розчином і парою. Трикомпонентні системи. Методи побудови діаграм стану трикомпонентних систем. Метод Гібса і Розебома. Діаграми стану розчинів двох солей із спільним іоном.

ІV. Розчини

Загальна характеристика розчинів. Класифікація. Рівняння Гібса-Дюгема. Ідеальні розчини. Закон Рауля. Закон Генрі. Відхилення від ідеальних розчинів. Спостереження Коновалова. Активність. Коефіцієнт активності. Колігативні властивості розведених розчинів. Кріоскопія, ебуліоскопія, осмос. Фракційна перегонка. Закон розподілу. Екстрагування.

V. Електрохімія

Теорія електролітичної дисоціації. Закон розведення Оствальда. Питома і еквівалентна електропровідність розчинів. Рухливість іонів. Закон Кольрауша. Числа переносу.

Основи теорії сильних електролітів. Іонні атмосфери. Наближене рівняння Дебая-Гюккеля. Електропровідність сильних електролітів. Релаксаційний і електрофоретичний ефекти. Рівняння Онзагера. Поняття про активність іонів. Загальна і середня активності електролітів.

Природа виникнення потенціалу на межі фаз. Подвійний електричний шар. Електродні потенціали. Рівняння Нернста. Типи електролітів. Стандартні потенціали.

Гальванічні елементи. Електрорушійна сила (ЕРС). Різні гальванічні ланцюги. Термодинаміка гальванічних елементів. Застосування методу ЕРС. Потенціометрія. Застосування для аналізу геологічних систем. Електродні процеси. Акумулятори. Явище перенапруги.

VІ. Хімічна кінетика і каталіз.

Предмет хімічної кінетики. Кінетична класифікація хімічних реакцій. Швидкість реакції. Основний постулат хімічної кінетики. Молекулярність і порядок реакції. Необоротні реакції нульового, першого, другого та n порядків. Складні реакції. Оборотні, паралельні і послідовні реакції першого порядку. Методи визначення порядку реакції. Залежність швидкості реакції від температури. Правило Вант-Гоффа. Рівняння Ареніуса. Енергія активації і методи її визначення. Поняття про теорію активних зіткнень та активного комплексу.

Реакції з нетермічним характером активації. Фотохімічні, радіаційні і ланцюгові хімічні реакції.

Каталіз. Загальні поняття. Гомогенний і гетерогенний каталіз. Кислотно-основний каталіз. Роль адсорбції в гетерокаталітичних реакціях.

Література

1. Филиппов Ю.В., Попович М.П. Физическая химия. М., МГУ, 1980, 399 с.

2. Кратний курс физической химии / под ред. С.Н.Кондратьева, М., „Высшая школа” 1978, 311 с.

3. А.С.Мороз, А.Г.Ковальова Фізична та колоїдна хімія, Львів, „Світ”, 1994, 178 с.

Лабораторні роботи

1. Дослідження взаємної розчинності трикомпонентної системи.

2. Електропровідність розчинів електролітів.

3. Кондуктометричне і потенціометричне титрування.

4. Дослідження реакції інверсії тростинного цукру.

5. Залежність електрорушійної сили гальванічного елемента від концентрації

6. Залежність тиску насиченої пари від температури.

7. Визначення РН різних розчинів.

8. Каталітичний розклад пероксиду водню.

Література

1.Практические работы по физической химии / под ред. К.П.Мищенко, А.А.Равделя, А.М.Пономаревой, Л. «Химия», 1982

2. Практикум по физической химии / под ред. В.В.Буданова, Н.К.Воробьева, М. «Химия», 1986