МІНІСТЕРСТВО ОСВІТІ І НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНІЙ УНІВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

ФІЗИЧНА ХІМІЯ

посібник

для самостійної роботи студентів заочної форми навчання

напрямків підготовки 0513 – хімічна технологія

та 1202 - фармація

КИЇВ КНУТД 2012

Фізична хімія. Посібник для самостійної роботи студентів заочної форми навчання хіміко-технологічних спеціальностей. Упор. В.І. Лисін, О.А.Крюкова.- К.: КНУТД, 2012. – с. Укр.мовою.

Упорядники: В.І.Лисін, к.х.н., доцент

О.А.Крюкова, к.т.н.. доцент

Рецензент: к.х.н., проф. Мустяца О.Н.

Графічний дизайн: к.т.н., ст. наук. співр. Лихницький К. В.

Відповідальний за випуск: проф. Барсуков В. З.

Затверджено на засіданні кафедри електрохімічної енергетики та хімії протокол № від р.

Загальні методичні вказівки

Фізична хімія – це природнича наука, що вивчає закони поводження матеріальних систем, у яких можуть відбуватися зміни, що залежать від взаємодії складових частин системи і від умов, у яких знаходиться система. У хімічних реакціях тісно пов'язані фізичні і хімічні явища, вивчення цього взаємозв'язку - основна задача фізичної хімії.

Метою вивчення навчальної дисципліни “Фізична хімія” є надання студентам сучасних уявлень про матерію і основні форми її руху, про речовини і механізми їх перетворень. Головна увага у фізичній хімії приділяється дослідженню законів протікання хімічних процесів, стану хімічної рівноваги, що дозволяє вирішувати основну задачу фізичної хімії - передбачення ходу хімічного процесу і кінцевого результату і дає можливість управляти хімічним процесом, тобто забезпечити найбільш швидке і повне проведення реакції. В цьому курсі будуть розглянуті основні розділи фізичної хімії.

Будова речовини. Вивчає будову і властивості молекул, природу хімічного зв'язку, будову і властивості речовин у різних агрегатних станах. Хімічна термодинаміка. Вивчає можливості і напрямки протікання хімічних процесів і енергетичні співвідношення при цих процесах. Відповідає на питання, коли і при яких умовах можливий даний хімічний процес, доки він може йти, потрібна чи для його протікання енергія або вона буде виділятися. У свою чергу хімічна термодинаміка розділяється на ряд відділів: а) основні закони термодинаміки; б) термохімія; в) вчення про розчини; г) вчення про фазові переходи і рівновагу між фазами; д) хімічна рівновага. Хімічна кінетика. Вивчає швидкості хімічних реакцій і їхню залежність від різних умов. До хімічної кінетики можна віднести також особливі випадки протікання хімічних реакцій: а) каталіз; б) ланцюгові реакції; в) фотохімія; г) газова електрохімія й ін. Електрохімія. Вивчає взаємозв'язок хімічних і фізичних процесів у розчинах з електричними явищами. Ділиться у свою чергу на вивчення електропровідності розчинів і вивчення електрорушійних сил, тобто виникнення різниці потенціалів при хімічних процесах.

Завданням навчальної дисципліни є формування наступних знань умінь та навичок: після вивчення курсу студенти повинні одержати знання з теорії будови атому, будови речовини, теоретичних основ фізико-хімічних методів аналізу і контролю якості сировини, уявлення про закономірності протікання хімічних процесів (енергетика, кінетика, рівновага хімічних процесів) і термодинамічної можливості перебігу будь-якого процесу, його напрямку, з теорій хімічної кінетики та каталізу, знання з теорії розчинів та електролітичної дисоціації, з теорії термодинамічної теорії розчинів сильних електролітів, знати головні закони, які поєднують різні види енергії, зокрема хімічну і електричну, закономірності руху іонів у розчині, термодинаміку гальванічних елементів.

Фізична хімія охоплює питання, які знаходяться на стику фізики і хімії.

Хімічні (пов’язані із зміною складу) процеси супроводжуються та ініціюються фізичними. Хімічні реакції можуть бути джерелом тепла, світла, електричної енергії, а також приводити до вибуху. Протікання і кінцевий результат хімічних реакцій суттєво залежить від підведення теплової, світлової або електричної енергії і від фізичного стану реагентів.

Механізм хімічних процесів може бути зрозумілим лише на основі фізичних теорій, які описують рух реагуючих молекул і здійснюють акт хімічної реакції електронів.

Всі фізичні властивості тіл суттєво залежать від їх хімічного складу.

Отже, фізична хімія охоплює всі питання теорії хімічних перетворень і розглядає вплив фізичних параметрів на хімічні процеси і хімічного складу на фізичні властивості.

Інженер-хімік і хімік-технолог повинні не тільки знати фізико-хімічні закони, але і вміти застосовувати їх для розв’язання конкретних задач. Рішення задач допомагає засвоїти і глибше зрозуміти теоретичні положення курсу фізичної хімії. Автори намагались підібрати задачі, що охоплюють практично всі теоретичні питання програми курсу фізичної хімії і які представляють інтерес для різних спеціальностей.

При підготовці посібника автори врахували основні зміни в програмі курсу фізичної хімії і деякі тенденції її розвитку. Були враховані також намагання посилити загальну теоретичну підготовку інженера-хіміка і хіміка-технолога, а також загальні тенденції розвитку вищої школи.

В зв’язку з загальною тенденцією зменшення числа годин занять предметом в аудиторії і переносом центру ваги познання на самостійну позааудиторну роботу студента здійснена зміна акцентів в посібнику. Значно зменшені теоретичні відомості. В цьому відношенні посібник не повинен підмінями підручник. Головна увага приділена задачам з розв’язками, бо студент, який виконує самостійно практичне завдання, зустрівши утруднення при розв’язку завдання, повинен знайти допомогу у вигляді таких задач з розв’язками.

Кожний розділ посібника починається із стислого викладення теоретичного матеріалу з теми. Після цього наводяться декілька прикладів розв’язку типових задач, а вже потім – набір індивідуальних завдань для самостійної роботи студентів. Після кожної задачі наводиться відповідь для перевірки студентом правильності розв’язку.

Набір індивідуальних завдань може бути використаний викладачем для видачі домашніх завдань студентам, проведення поточних та модульних контрольних робіт.

Своєчасне та успішне розв'язання завдань для самостійної роботи гарантує глибоке засвоєння студентами курсу фізичної хімії.

Задачі курсу. Основний вид учбових занять студентів-заочників – самостійна робота над навчальним матеріалом.

Робота студента над курсом фізичної хімії складається з наступних елементів: самостійне вивчення матеріалу за підручниками і навчальними посібниками, виконання контрольних завдань, лабораторного практикуму, індивідуальні консультації (усні та письмові), відвідування лекцій, складання заліку по лабораторному практикуму і екзамену по всьому курсу.

Самостійні заняття з книгою. Приступаючи до вивчення курсу, перш за все ознайомтесь з його змістом за програмою, об’ємом кожної теми і послідовністю питань, що містяться в ній. Вивчати курс рекомендується за окремими темами. При вивченні теми засвойте всі теоретичні положення, математичні залежності і їх висновки, а також принципи складання рівнянь реакцій. З’ясовуйте суть того чи іншого питання, а не намагайтесь запам’ятати окремі факти і явища. Вивчення будь-якого питання по суті, а не на рівні окремих явищ сприяє більш глибокому і міцному засвоєнню матеріалу. Щоб краще запам’ятати і засвоїти матеріал, треба обов’язково мати робочий зошит і заносити в нього формулювання законів і основних понять фізичної хімії, нові незнайомі терміни і назви, формули і рівняння реакцій, математичні залежності і їх висновки, тобто створити короткий конспект курсу. Поки той чи інший розділ не засвоєно, переходити до вивчення нових розділів не треба. Короткий конспект курсу буде корисним при повторенні матеріалу в період підготовки до іспиту. Вивчення курсу повинне обов’язково супроводжуватись виконанням вправ і розв’язанням задач (див. список рекомендованої літератури). Розв’язання задач – один з найкращих методів міцного засвоєння, перевірки і закріплення теоретичного матеріалу.

Контрольні завдання. В процесі вивчення курсу фізичної хімії студенти хіміко-технологічних спеціальностей повинні виконати дві контрольні роботи. Кожна робота включає по 6 задач. Варіанти робіт наводяться на с.6.

До виконання контрольної роботи можна приступати тільки тоді, коли буде вивчена певна частина курсу.

Розв’язання задач і відповіді на теоретичні питання повинні бути коротко, але чітко обґрунтовані. При розв’язанні задач потрібно наводити всі математичні перетворення, обираючи найпростіший шлях розв’язання.

Кожна контрольна робота має бути акуратно оформлена. Писати треба чітко і ясно. В роботах номери і умови задач слід переписувати в тому порядку, в якому вони вказані в завданні.

Контрольні роботи повинні виконуватись в окремих зошитах. Перша контрольна робота представляється студентами на рецензію до початку зимової сесії, а друга – до початку весняної сесії. Рецензуючи контрольні завдання, викладач ВНЗ заочно керує самостійною роботою студента. Якщо контрольна робота не зарахована, її треба виконати другий раз у відповідності із вказівками рецензента і представити на повторне рецензування разом з незарахованою роботою. Виправлення слід виконувати в кінці зошита, а не в рецензованому тексті. Контрольна робота, виконана не за своїм варіантом, викладачем не рецензується і не зараховується.

Робота має бути датована і підписана студентом.

Кожний студент виконує варіант контрольних завдань, позначений двома останніми цифрами його номеру студентського квитка (шифру). Наприклад, номер студентського квитка 485147. Останні дві цифри 47. Таким чином, студент повинен виконати завдання, включені у варіант 47.

Лабораторні заняття. Для глибокого вивчення фізичної хімії як науки, основаної на експерименті, необхідно виконати лабораторний практикум – обов’язковий елемент навчального процесу. Лабораторний практикум виконується в період лабораторно-екзаменаційної сесії.

Консультації. У випадку яких-небудь труднощів, виникаючих при вивченні курсу, слід звертатись за консультацією (через факультет) до викладача, який рецензує контрольні роботи. Консультації можна одержати за питаннями організації самостійної роботи та іншими організаційно-методичними питаннями.

Лекції. Для студентів читаються лекції по найважливішим розділам курсу. Лекції читаються в період установчих або лабораторно-екзаменаційних сесій.

Залік. Виконавши лабораторний практикум, студент складає залік. Під час складання заліку необхідно викласти хід лабораторної роботи, пояснити результати виконаних дослідів і висновки з них, вміти складати рівняння реакцій і розв’язувати відповідні задачі. Студенти, що складають залік, пред’являють лабораторний журнал з поміткою викладача про виконання всіх робіт, передбачених планом практикуму.

Екзамен. До складання екзамену допускаються студенти, які виконали контрольні завдання і одержали залік по лабораторному практикуму. При складанні іспиту пред’являються залікова книжка, направлення на екзамен і зараховані контрольні роботи.

Таблиця варіантів контрольних завдань

Номер варіанту	Номери контрольного завдання	Номери задач
01	1 2	1	25	49	73	97	121
		145	169	193	217	241	265
02	1 2	2	26	50	74	98	122
		146	170	194	218	242	266
03	1 2	3	27	51	75	99	123
		147	171	195	219	243	267
04	1 2	4	28	52	76	100	124
		148	172	196	220	244	268
05	1 2	5	29	53	77	101	125
		149	173	197	221	245	269
06	1 2	6	30	54	78	102	126
		150	174	198	222	246	270
07	1 2	7	31	55	79	103	127
		151	175	199	223	247	271
08	1 2	8	32	56	80	104	128
		152	176	200	224	248	272
09	1 2	9	33	57	81	105	129
		153	177	201	225	249	273
10	1 2	10	34	58	82	106	130
		154	178	202	226	250	274
11	1 2	11	35	59	83	107	131
		155	179	203	227	251	275
12	1 2	12	36	60	84	108	132
		156	180	204	228	252	276
13	1 2	13	37	61	85	109	133
		157	181	205	229	253	277
14	1 2	14	38	62	86	110	134
		158	182	206	230	254	278
15	1 2	15	39	63	87	111	135
		159	183	207	231	255	279
16	1 2	16	40	64	88	112	136
		160	184	208	232	256	280
17	1 2	17	41	65	89	113	137
		161	185	209	233	257	281
18	1 2	18	42	66	90	114	138
		162	186	210	234	258	282
19	1 2	19	43	67	91	115	139
		163	187	211	235	259	283
20	1 2	20	44	68	92	116	140
		164	188	212	236	260	284
21	1 2	21	45	69	93	117	141
		165	189	213	237	261	285
22	1 2	22	46	70	94	118	142
		166	190	214	238	262	286
23	1 2	23	47	71	95	119	143
		167	191	215	239	263	287
24	1 2	24	48	72	96	120	144
		168	192	216	240	264	288