Федеральное агентство по образованию

ФГАОУ ВПО «Уральский Федеральный университет имени Первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Кафедра физической и коллоидной химии

Брусницына Людмила Александровна

Физическая химия неравновесных процессов (курс лекций)

Екатеринбург

Содержание

Введение 4

I. Химическая кинетика 5

1. Основные понятия химической кинетики 5

1.1. Классификация химических реакций 5

1.2. Элементарные химические реакции 6

1.3. Скорость химических реакций 6

1.4. Кинетические кривые и уравнения 7

1.5. Молекулярность и порядок реакции 8

2. Элементарный акт химического превращения 9

2.1. Теория переходного состояния или активированного

комплекса 9

2.2. Односторонние (необратимые) реакции первого порядка 11

2.3. Односторонние реакции второго порядка 13

2.4. Односторонние реакции n-го порядка 14

2.5. Методы определения порядка реакции 15

3. Сложные химические реакции 17

3.1. Обратимые (двусторонние) химические реакции 18

3.2. Параллельные химические реакции 19

3.3. Односторонние последовательные реакции 21

4. Зависимость скорости химической реакции от

температуры 23

5. Гетерогенные химические реакции 25

6. Каталитические реакции (катализ) 29

6.1. Свойства катализаторов 29

6.2. Каталитическая активность и избирательность 32

6.3. Кислотно-основной катализ 33

6.4. Гетерогенный катализ. Теории гетерогенного катализа 36

II. Электрохимия 41

1. Общие понятие об электрохимических системах 41

1.1. Предмет электрохимии 41

1.2. Проводники электрических зарядов 41

1.3. Электролиз. Законы Фарадея. 41

2. Растворы электролитов, их свойства 43

2.1. Сильные и слабые электролиты 43

2.2. Электролитическая диссоциация в растворе 44

2.3. Механизм переноса тока в растворах электролитов.

Числа переноса 47

2.4. Удельная и эквивалентная электрические проводимости

растворов электролитов 48

2.5. Молярная электрическая проводимость 50

2.6. Молярная электрическая проводимость ионов гидроксония

и гидроксида 51

2.7. Влияние природы растворителя на предельную

подвижность ионов 53

2.8. Зависимость молярной электропроводимости от

температуры 54

3. Ионные равновесия в растворах электролитов 56

3.1. Термодинамическая константа диссоциации

растворов электролитов 56

3.2. Диссоциация воды. Ионное произведение воды 59

4. Электродные процессы и электродвижущие силы 61

4.1. ЭДС электрохимической системы, электродный потенциал 61

4.2. Строение двойного электрического слоя на границе

раствор – металл 62

4.3. Устройство и изображение гальванического элемента 63

4.4. Компенсационный метод измерения ЭДС 65

4.5. Термодинамика гальванического элемента 65

4.6. Вывод уравнения Нернста для расчёта ЭДС

гальванического элемента 67

Введение

Основными задачами учебной дисциплины «Физическая химия неравновесных процессов» является изучение и объяснение закономерностей, определяющих временные характеристики химических процессов, скорость их протекания, влияние на них параметров окружающей среды, условия получения максимального выхода продукта. Эта дисциплин формирует творческое инженерное мышление студентов, стремится к количественному описанию химических процессов, используя такие фундаментальные методы исследования как термодинамический, квантово – химический, статистический, поэтому для успешного усвоения кинетических закономерностей химических превращений студент должен владеть основами физики и высшей математики, а также иметь твердые знания по неорганической и органической химии.

Знание физико – химических закономерностей протекания химических реакций во времени открывает перед инженером широкие возможности для понимания функционирования экологических систем, разработки новых технологических процессов, удовлетворяющих современным требованиям экологической безопасности, для разработки методов и средств, необходимых для создания автоматизированных систем мониторинга окружающей среды.

Преподавание физической химии неравновесных процессов имеет цель дать студенту тот фундамент, с помощью которого можно провести количественный анализ любого физико-химического процесса.