- •Физическая химия
- •Содержание
- •I. Рабочая программа дисциплины
- •1. Цели и задачи изучения дисциплины
- •2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
- •3. Объем дисциплины
- •3.1. Распределение часов по темам и видам учебной работы Форма обучения очная
- •3.2. Распределение часов по темам и видам учебной нагрузки Форма обучения очная
- •4. Содержание дисциплины Введение
- •Основы химической термодинамики
- •Равновесия Термодинамика химического равновесия
- •Фазовые равновесия
- •Растворы Растворы неэлектролитов
- •Растворы электролитов
- •Электрохимия
- •Химическая кинетика и катализ
- •Современная теория химического строения.
- •5. Темы практических/ семинарских занятий
- •6. Лабораторные работы (лабораторный практикум)
- •Тема 1. Предмет и метод термодинамики, основные понятия. Энергия. Закон сохранения и превращения энергии. Первый закон термодинамики. Энтальпия
- •Тема 2. Термохимия. Второй закон термодинамики. Энтропия
- •Тема 3. Фазовые переходы. Термодинамика химического равновесия
- •Тема 4. Фазовые равновесия
- •Тема 5. Растворы неэлектролитов
- •Тема 6. Растворы электролитов
- •Тема 7. Термодинамика и кинетикаэлектродных процессов
- •Тема 8. Химическая кинетика. Катализ
- •Тематика курсовых/контрольных работ/рефератов
- •Темы рефератов
- •Требования к оформлению реферата
- •8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
- •8.3. Методические указания студентам
- •Вопросы и задачи для самоконтроля
- •Подготовленности к проведению лабораторных работ
- •Лабораторная работа №1
- •Лабораторная работа №2
- •Лабораторная работа №3
- •Лабораторная работа №4
- •Лабораторная работа №5
- •Лабораторная работа №6
- •Лабораторная работа №7
- •Лабораторная работа №8
- •Лабораторная работа №9
- •Индивидуальные задания Законы идеального газа и идеальных газовых смесей
- •I. Теоретические вопросы (все каждому студенту)
- •II. Задачи (каждому студенту номера задач только своего варианта)
- •Приложение 1 закона термодинамики к термодинамическим и химическим процессам
- •Растворы
- •Электрохимия
- •Кинетика и катализ химических реакций
- •8.4. Методические указания преподавателям
- •Рейтинговая система обучения Общие положения
- •Текущий контроль
- •Самостоятельная работа
- •Обобщающий контроль
- •Итоговый контроль
- •Механизм формирования рейтинга
- •II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций
- •1. Тематика контрольных работ Химическая термодинамика
- •Фазовое равновесие
- •Химическое равновесие
- •Молекулярные растворы
- •Растворы электролитов
- •Кинетика и катализ
- •Электрохимия
- •2. Вопросы и задачи для самоконтроля Химическая термодинамика
- •Фазовые и химические равновесия
- •Кинетика и катализ химических реакций Вопросы
- •3. Тестовые задания Химическая термодинамика
- •Фазовое и химическое равновесие
- •Растворы
- •Электрохимия
- •Кинетика и катализ
- •Вопросы для подготовки к экзамену
Растворы электролитов
Отступление от законов Рауля и Вант-Гоффа в растворах электролитов. Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса. Причины и механизм электролитической диссоциации. Гидратация (сольватация) ионов. Энергия сольватации. Связь степени диссоциации с изотоническим коэффициентом. Недостатки теории Аррениуса и ее развитие в работах Дж. Бренстеда, Т. Лоури, Н.А. Измайлова.
Основные положения теории сильных электролитов Дебая-Хюккеля. Термодинамическая константа диссоциации. Активность, коэффициент активности, их определение. Ионная сила растворов. Основные понятия теории ассоциации ионов. Электрическая проводимость растворов электролитов. Удельная и молярная (эквивалентная) электрические проводимости. Зависимость их от различных факторов. Закон Кольрауша. Теория электрической проводимости растворов Дебая-Онзагера. Электрофоретический и релаксационный эффекты. Ионная атмосфера, время релаксации ионного облака. Подвижность ионов и числа переноса. Аномальная подвижность ионов Н+и ОН–. Методы определения электрической проводимости растворов. Кондуктомерия, ее применение. Роль растворов электролитов в жизнедеятельности организмов.
Электрохимия
Общая характеристика электродинамических процессов и систем. Термодинамика электрохимических процессов.
Равновесные электродные процессы и электродвижущие силы.Электрод. Электродный потенциал. Теории возникновения скачка потенциала на границе металл – раствор электролита. Строение двойного электрического слоя на границе электрод – раствор электролита. Стандартные (нормальные) электродные потенциалы. Электрохимический ряд напряжений. Классификация электродов. Роль мембранных и диффузных потенциалов в биологических процессах. Использование окислительно-восстановительных потенциалов для определения направления реакции.
Электрохимические цепи (гальванические элементы): химические и концентрационные. Изменение ЭДС гальванических элементов. Насыщенный элемент Вестона. Электроды сравнения: каломельный, хлорсеребряный. Электрохимический метод измерения pH. Электроды для измеренияpH: водородный, хингидронный, стеклянный. Потенциометрическое титрование.
Неравновесные электродные процессы. Закон Фарадея. Электрохимические эквиваленты. Выход вещества по току. Скорость электрохимических процессов. Поляризация электродов при прохождении электрического тока. Перенапряжение электрохимической реакции и перенапряжение концентрации. Уравнение Тафеля. Перенапряжение восстановления. Электрохимическая коррозия металлов и методы защиты. Пассивность металлов. Ингибиторы коррозии. Химические источники тока. Аккумуляторы.
Химическая кинетика и катализ
Необратимые процессы. Феноменологическая (формальная) кинетика. Предмет, задачи и метод кинетики. Гомогенные и гетерогенные реакции, их скорость. Основной постулат химической кинетики. Кинетическая классификация химических реакций. Элементарные (простые) реакции. Молекулярность и порядок реакции. Типы сложных реакций. Кинетическое уравнение сложных химических реакций.
Метод определения порядка и константы скорости реакции по экспериментальным данным. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Энтальпия и энтропия активации.
Теория молекулярных столкновений и ее применение к бимолекулярным реакциям. Теория переходного состояния или активного комплекса.
Кинетический анализ простых необратимых реакций. Реакции первого, второго, третьего, нулевого, n-ного порядка. Кинетический анализ сложных реакций. Принцип независимости элементарных реакций.
Особенности кинетики обратимых и последовательных реакций. Механизм сложных реакций. Принцип стационарных концентраций.
Особенности кинетики гетерогенных реакций. Диффузия и адсорбция в гетерогенных процессах. Кинетическая и диффузная области гетерогенного процесса.
Цепные реакции. Классификация элементарных стадий. Разветвленные и неразветвленные цепные реакции. Ингибиторы цепных реакций. Реакции с выраженным разветвлением цепей.
Фотохимические и радиационно-химические реакции. Закон эквивалентности. Квантовый выход. Сенсибилизированные реакции. Хемилюминисценция. Биолюминисценция. Значение фотохимических и радиационно-химических реакций в природе и химической промышленности.
Катализ. Влияние на механизм реакции снижения энергетических барьеров. Селективность. Классификация каталитических процессов. Гомогенный катализ. Кислотно-основной катализ. Автокатализ. Теории гетерогенного катализа. Отравление, промотирование и модифицирование катализаторов. Важнейшие технические каталитические реакции.
Биокатализаторы. Примеры ферментативных реакций.