МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОЛЕДЖ ІМЕНІ ІВАНА КОЖЕДУБА

ШОСТКИНСЬКОГО ІНСТИТУТУ

СУМСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

ЗАТВЕРДЖУЮ

Директор

___________Т.І.Сорока

«___»_______ 200 р.

НАВЧАЛЬНО – МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

з предмету

ФІЗИЧНА ХІМІЯ

СПЕЦІАЛЬНОСТІ: 5.091617, 5.091618

Розглянуто і схвалено на засіданні Складено викладачем

Циклової комісії загально-хімічних дисциплін

Протокол №____від_______________200 р. ____ Г.І.Кокшайкиною

Голова циклової комісії

_____________ М.Д.Мозолевська

ПЕРЕЛІК МАТЕРІАЛУ

1. Навчальна програма

2. Робоча навчальна програма

3. Програма самостійної роботи

4. Методичне керівництво для лабораторних робіт

5. Методичне керівництво для практичних робіт

6. Методичне керівництво для самостійної роботи

7. Конспект лекцій

8. Контрольні роботи 1, 2

9. Перелік навчальної літератури з предмету

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОЛЕДЖ ІМЕНІ ІВАНА КОЖЕДУБА

ШОСТКИНСЬКОГО ІНСТИТУТУ

СУМСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

ЗАТВЕРДЖУЮ

Директор

___________Т.І.Сорока

«___»_______ 200 р.

ФІЗИЧНА ХІМІЯ

НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА

СПЕЦІАЛЬНОСТІ: 5.091617, 5.091618

Розглянуто і схвалено на засіданні Складено викладачем

Циклової комісії загально-хімічних дисциплін

Протокол №____від_______________200 р. ____ Г.І.Кокшайкиною

Голова циклової комісії

_____________ Г.І.Кокшайкина

Пояснювальна записка

Програма складена у відповідності до вимог освітньо-професійної програми, затвердженої Наказом Міністерства освіти і науки № 846 від 02.11.2004 року.

Мета курсу – вивчення основних термодинамічних і фізико – хімічних закономірностей та використання їх в хімічній технології; знайомство з сучасним природознавством і формування здібностей студентів до творчого мислення та самостійної роботи.

Завдання курсу – поширення та поглиблення знань загальних законів хімії; формування матеріалістичного розуміння явищ, законів природи, будови матерії на основі молекулярно – кинетичної теорії та головних положень термодинаміки і термохімії; розділи фізичної та колоїдної хімії повинні стати теоретичною базою для вивчення курсів фахових дисциплін.

Фізична хімія є теоретичною основою хімічного виробництва. Оволодіння основами фізичної та колоїдної хімії дає спеціалісту - технологу можливість усвідомлено керувати процесами, що знаходяться в основі сучасної хімічної технології та економічних відносин.

Курс викладається на основі останніх досягнень теоретичної хімії.

Засвоєння предмету опирається на знання, одержані студентами під час вивчення математики, фізики, загальної та неорганічної, органічної та аналітичної хімій, а також забезпечує вивчення на основі одержаних знань предметів: «Загальна хімічна технологія», «Процеси та апарати» та профілюючих дисциплін.

Передбачені програмою лабораторні роботи слід проводити паралельно з вивченням предмету, причому студенти допускаються до їх виконання тільки після співбесіди та інструктажу по техниці безпеки. Кількість годин, відведених на кожну тему курсу, кількість та зміст лабораторних робіт визначається цикловою комісією у залежності від спеціальності в межах кількості годин, затверджених навчальним планом з видів занять.

Програмою передбачено проведення двох контрольних робіт. Цикловим комісіям дозволяється вносити зміни та доповнення по окремих темах за умов збереження загальної кількості учбових годин на вивчення предмету з наступним затвердженням керівництвом учбового закладу.

Після вивчення курсу фізичної хімії студент повинен знати:

1 Основні одиниці вимірювання СІ.

2 Основні розмірності (молекулярної маси, універсальної газової сталої тощо 3 Основні поняття теплоємності, її види та визначення.

4 Фізичне значення першого началу термодінамики, ентальпії.

5 Формулювання та суть другого началу термодінамики.

6 Суть ентропії, її зміни в залежності від стану термодинамічної системи

7 Суть принципу вільної енергії.

8 Мати уяву про використання методу діаграм.

9 Мати уяву про поверхневу вільну енергію на межі розподілу фаз.

10 Мати уяву про використяння принципу мінімуму вільної енергії до явищ на межі розподілу фаз.

11 Фізичну суть процесу адсорбції, використання адсорбції.

12 Мати уяву про химічний потенціал.

13 Розуміти суть закону діючих мас

14 Вплив найважливіших технологічних факторів (тиск, температура, кількість реагуючих речовин) на рівновагу системи.

15 Розуміти поняття швидкості хімічної реакції, константи швидкості.

16 Знати основи теорії гомогенного та гетерогенного каталізу.

17 Мати уяву про принцип використання каталізаторів в хімічній технології.

18 Основні поняття та визначення фазової рівноваги, правило фаз.

19 Принцип побудови діаграм.

20 Фізико-хімічні властивості розчинів та бінарних рідких сумішей.

21 Суть процесів перегонки та ректифікації, адсорбції та екстракції.

22 Явища виникнення електродного потенціалу, рівняння Нернста.

23 Принцип роботи химічного джерела електричного струму.

24 Використання законів Фарадея для процесу електролізу.

25 Суть електрохімічної корозії.

26 Основні властивості дисперсних систем.

27 Причини термодинамічної нестійкості колоїдних систем.

28 Властивості грубодисперсних сістем, розчинів ВМС та їх використання.

Студент повинен вміти:

1 Аналізувати розмірності.

2 Використовувати довідникову літературу.

3 Обчислювати теплові ефекти, зміну термодинамічних потенціалів, користуючись даними таблиць.

4 Будувати та аналізувати графіки та діаграми.

5 Складати рівняння закону діючих мас для розрахунку виходу продукту.

6 Визначати температурний режим процесу по заданому виходу продуктів.

7 Визначати порядок реакції по серії експериментальних даних.

8 Розрахувати час для отримання заданної кількості продукту.

9 Визначати в'язкість рідини, константу швидкості реакції, швидкість корозії, швидкість каталітичної реакції, молекулярну масу кріоскопічним методом тощо в лабораторних умовах.

10 Використовувати правило Вант-Гоффа, рівняння Клапейрона -Менделєєва, Ван-дер-Вальса, Ареніуса, Клаузіуса-Клапейрона для розрахунків та аналізувати їх.

Орієнтовний тематичний план

Назва тем	Всього	Лекція.	Лабор.	Практ.	Самост. роб.
Вступ. Зміст предмету	2				2
Розділ І Фізична хімія	206	60	32	22	92
Тема 1.1 Молекулярно - кинетична теорія агрегатних станів речовин.	34	8	4	2	20
Тема 1.2 Основи хімічної термодинаміки.	46	20	2	6	18
1.2.1 Перше начало термодинаміки та термохімія.	24	8	2	2	12
1.2.1 Друге начало термодиаміки.	14	8		4	2
1.2.2 Елементи термодинаміки пари	8	4			4
Тема 1.3 Хімічна рівновага	12	4		2	6
Тема 1.4 Хімічна кінетика	20	4	2	2	12
Тема 1.5. Поверхневі явища та каталіз	28	8	10		10
Тема 1.6 Фазова рівновага	14	4	6		4
Тема 1.7 Розчини	28	6	6	6	10
Тема 1.8 Електрохімія	24	6	2	4	12
Розділ 2 Основи колоїдної хімії	35	8	4	4	19
Тема 2.1 Дисперсні системи	22	6		4	12
Тема 2.2 Розчини високомолекулярних сполук (ВМС)	13	2	4		7
Всього	243	68	36	26	113

ЗМІСТ ПРЕДМЕТУ

Вступ. Предмет фізичної хімії. Ломоносов М.В. - основоположник фізичної хімії. Внесок вітчизняних та закордонних вчених в розвиток фізичної та колоїдної хімії.

Досягнення сучасної фізичної хімії і нові напрямки її подальшого розвитку.

Загально-наукове та прикладне значення фізичної та колоїдної хімії.

Використання законів та висновків фізичної та колоїдної хімії для керування хіміко-технологічними процесами з метою підвищення ефективності виробництва та охорони навколишнього середовища.

Розділ І Фізична хімія

Тема 1.1 Молекулярно - кинетична теорія агрегатних станів речовин.

Агрегатні стани речовини. Порівняння агрегатних станів речовин з точки зору кінетичної енергії часток та потенційної енергії сил взаємодії між ними.

Газуватий стан. Ідеальний газ, параметри стану, головні положення теорії, основне рівняння молекулярно – кинетичної теорії. Основні газові закони та їх графічне зображення. Рівняння стану ідеального газу Клапейрона-Менделєєва. Універсальна газова стала, її фізичне значення. Абсолютна температура.

Швидкість поступального руху часток ідеального газу. Крива Максвела.

Суміш ідеальних газів. Спосіб виразу складу. Закон Дальтона. Парціальний тиск та парціальний об'єм. Густина та середня молекулярна маса суміші.

Реальні гази. Особливості реальних газів.Рівняння Ван-дер-Ваальса, ізотерми реальних газів. Критичні параметри речовини. Рівняння Ван-дер-Ваальса-Клаузіуса.

Рідина. Особливості будови, тиск пари, пароутворення, правило Троутона. Поверхнева енергія, поверхневий натяг. Поверхнево - активні речовини, їх практичне використання. В'язкість рідини. Засоби вимірювання в'язкісті та поверхневого натягу. Змочування. Коефіцієнт розтікання.

Тверде тіло. Особливості будови. Основні типи кристалічних решіток. Монокристали, їх властивості та використання в техниці. Дефекти кристалічних решіток.

Плазма. Загальна харакгеристика, властивості плазми. Засоби генерування, умови і існування високотемпературної плазми. Плазма в енергетиці майбутнього.

Практичне заняття №1

Вирішення прикладів та задач на основі газових законів. Обчислювання параметрів газової суміші.

Лабораторна робота № 1

Визначення в'язкості речовини при різних температурах та концентраціях.

Тема 1.2 Основи хімічної термодинаміки.

1.2.1 Перше начало термодинаміки та термохімія.

Предмет термодінамики, його суть та значення для вивчення хімічних процесів. Загальна характеристика, завдання термодинаміки. Основні поняття та визначення: стан термодинамічної системи, термодинамічний процес. Закон збереження енергії та перше начало термодинаміки. Внутрішня енергія, формулювання першого начала, аналітичний вираз першого начала.

Теплота та робота в різних термодинамічних процесах.

Теплоємність, види теплоємкості, зв'язок між ними. Теплоємність середня та істинна, ізобарна та ізохорна. Залежність теплоємності від температури; теплоємність суміші. Термодинамічні функції (теплота, робота, внутрішня енергія) в основних оборотних процесах: ізохорному; ізобарному, ізотермічному, адиабатичному. Ентальпія системи до кожного процесу.

Термохімія. Тепловий ефект реакції, термохімічні рівняння. Теплота утворення, згоряння, розчинення, нейтралізації. Закон Гесса та наслідки закону Гесса. Залежність теплового ефекту реакції від температури. Закон Кирхгоффа.

Практичне заняття №2

Визначення теплоємності речовин й теплових ефектів реакцій по емпіричним формулам, користуючись довідковою літературою.

Лабораторна робота № 2

Визначення теплоти розчинення солі

Визначення теплоти нейтралізації

1.2.2 Друге начало термодинаміки.

Необхідність в другому законі. Оборотні та необоротні процеси. Самочинні та несамочинні процеси. Межа протікання самочинних необоротних процесів.

Якісна нееквівалентність теплоти та роботи. Формулювання другого начала термодинаміки.

Фактор інтенсивності та фактор екстенсивності. Приведена теплота процесу.

Ентропія, зв'язок ентропії з параметрами робочого тіла. Критерії самочинного протікання процесів. Термодинамічні потенціали. Рівняння Гіббса - Гельмгольца.

Застосування другого начала термодинаміки до хімічних та фізико - хімічних процесів.

Практичне заняття №3

Обчислювання енергії Гіббса в результаті хімічного процесу з використанням довідкової літератури.Розрахунок зміни ентропії при зміні параметрів (Р,V,Т) при фазових переходах.

Практичне заняття №4

Контрольна робота № 1

Теоретичне питання з теми: «Основи хімічної термодинаміки»

Дві задачі. Зміст задач повинен обусловлюватись характером спеціальності та виявляти уміння, користуючись довідковою літературою, розрахувати величини теплоємності, витраченої роботи, теплового ефекту, зміни ентропії та ізобарного потенціалу.

1.2.3 Елементи термодинаміки пари

Характеристика вологої і сухої пари. Перегріта пара. Теплота перегріву. Ентальпія перегрітої пари. Процес пароутворення в координатах Р-V, Т-S, H-S - діаграм. Побудова та значення, розрахунок по ним. Вологе повітря: абсолютна та відносна волога, вологовміст, точка роси та їх визначення.