Темы рефератов и докладов:

1. История атомистики.

2. Доказательства сложного строения атома.

3. Опыты Э. Резерфорда, доказывающие планетарную модель атома.

4. Характеристика элементарных частиц.

5. Виды взаимодействий между частицами.

Семинарское занятие №4 Квантовая теория атома.

Классическая наука переживала в конце XIX века серьезный кризис. Многие открытия не могли быть объяснены в рамках созданных к тому времени теорий.

1. фотоэффект — выбивание электронов из заряженной отрицательно пластинки под действием света

2. давление света

3. прямолинейное распространение света

4. планетарная модель атома Резерфорда

Для теоретического описания наблюдаемых эффектов необходимо было изменить привычные представления о непрерывности энергетических процессов. В микромире необходимо вести счет порциям энергии — квантам — любое количество энергии может быть лишь кратно целому числу квантов.

Теория Бора позволила разрешить очень важный вопрос о расположении электронов в атомах и установить зависимость свойств элементов от строения электронных оболочек. В настоящее время разработаны схемы строения для атомов всех химических элементов.

Квантовые постулаты строения атома по Бору не выводились из классики:

1. В атоме есть прерывистая последовательность стационарных состояний. На каждой из этих орбит, вращаясь вокруг ядра, электрон вовсе не излучает света.

2. При переходах между этими состояниями атом излучает или поглощает кванты энергии.

Для каждого атома возможно неограниченное количество состояний, отличающихся по своей энергии. Нижнее по уровню энергии состояние является наиболее устойчивым — основным (по Бору) называется нормальным или невозбужденным.

На основе гипотез Планка и Де Бройля австрийский ученый Эрвин Шредингер использовал волновое уравнение из классической механики в качестве модели для описания поведения электрона в атоме. Физический смысл имеет квадрат волновой функции Ψ² в этом уравнении: это вероятность нахождения электрона в элементарном объеме атомного пространства.

Литература:

1. Азимов А. Путеводитель по науке. От египетских пирамид до космических станций. / Пер с англ. — М.: Центрполиграф, 2004.- 788 с.

2. Дубнищева, Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебник./ Т.Я. Дубнищева -М.: ИВЦ «Маркетинг»,2000.-832 с.

3. Миронов, А.В. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для вузов / А.В.Миронов.-М.: МЗ Пресс, 2003.- 204 с.

4. Лексин Г.А. Кварки в ядрах. Соросовский образовательный журнал. № 12,1996.-с. 69-75.

Темы рефератов и докладов:

1. Волнообразность и корпускулярность объектов микромира и макромира.

2. Детерминизм (однозначная причинность) классической физики и вероятностный характер законов микромира (статистическое описание).

3. Электронная структура атома.

4. Модель атома Бора.

5. Волновая теория атома Шредингера.

6. Принцип неопределенности Гейзенберга.

7. Принцип дополнительности Бора.

Семинарское занятие №5 Химическая термодинамика.

Термодинамика возникла в 1-й половине XIX века в связи с развитием теории тепловых машин (Сади Карно) и установлением закона сохранения энергии (Ю. Р. Майер, Дж. Джоуль, Г. Гельмгольц). Основные этапы развития термодинамики связаны с именами Р. Клаузиуса и У. Томсона (формулировки второго начала термодинамики), Дж. Гиббса (метод термодинамических потенциалов), В. Нернста (третье начало термодинамики) и др.

Разработанная вначале для объяснения физических процессов, термодинамика вскоре нашла применение и в химии, и в биологии. Универсальность и общенаучная значимость термодинамики позволяют считать ее не чисто физической, а пограничной между всеми естественными науками, фундаментальной, базовой наукой, являющейся основой для всех естественнонаучных исследований.

Термодинамика основана на нескольких фундаментальных законах, обобщающих накопленный человечеством опыт наблюдений над превращениями энергии.

Первый закон термодинамики известен как закон сохранения энергии — энергия не создается и не уничтожается, а лишь передается из одной части Вселенной в другую, или превращается из одной формы в другую.

Американский математик и термодинамик Джозайя Уиллард Гиббс (1839-1903) ввел в химическую термодинамику понятие энтропия (от греческого en — в, внутри, и thrope — поворот, превращение). Энтропия характеризует степень неупорядоченности системы. Чем строже порядок, тем меньше энтропия. Любое вещество характеризуется определенной энтропией. При изменении состояния вещества его энтропия также изменяется.

Первооткрывателем второго закона термодинамики считается Рудольф Клаузиус: Вселенная в целом должна повышать свою энтропию при любом процессе (или в другом варианте — невозможно осуществить процесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в работу.).

Самопроизвольность реакции определяется при помощи двух термодинамических понятий — энтальпии и энтропии. Третья функция связывает между собой эти два понятия, и, кроме того, содержит температуру (выраженную по шкале Кельвина). Эта функция — свободная энергия Гиббса G — таким образом, объединяет три критерия, сочетание которых может предсказать будет ли самопроизвольна та или иная реакция.

G = H - Т S

Для химических процессов незыблем следующий закон: реакция может протекать только тогда, когда свободная энергия G (энергия Гиббса) исходных веществ больше свободной энергии продуктов реакции, т.е. когда свободная энергия реакционной системы уменьшается.

ΔG = G_{продуктов} - G_{реагентов} < 0

Установление законов классической термодинамики Больцманом сыграло революционную роль в физике и технике XIX века

В 20-е годы ХХ века появились первые работы по термодинамике неравновесных процессов. Статьи Ларса Онсагера (норвежца по происхождению) заложили основы феноменологической термодинамики неравновесных процессов и далеко опередили свое время.

Лишь в конце 40-х годов начал проявляться интерес к термодинамике необратимых процессов, и это в значительной степени связано с исследованиями бельгийского ученого Ильи Пригожина.

Литература

1. Азимов А. Путеводитель по науке. От египетских пирамид до космических станций. / Пер с англ. — М.: Центрполиграф, 2004.- 788 с.

2. Коровин, Н.В. Общая химия: Учебник для вузов /Н.В. Коровин.- М.: Высшая школа, 2002.-558 с.

3. Низкотемпературные процессы в химии технологии. Соросовский образовательный журнал. № 4,1996.-с. 45-52

4. Угай, Я.А. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов/ Я.А. Угай. - М.: Высшая школа, 2002.-519 с.

5. Зайцев, О.С. Химия. Краткий современный курс: Учебное пособие Семенов, И.Н. Химия: Учебник для вузов/ И.Н Семенов, И.Л. Перфилова.-СПб.: Химиздат, 2000.-470 с.