Равновесия Термодинамика химического равновесия

Химическое равновесие как частный случай общей проблемы равновесия. Термодинамический вывод для константы химического равновесия. Химические равновесия в гетерогенных реакциях. Различные способы выражения констант равновесия. Соотношение между К_р, К_с, К_χ.

Принцип смещения химического равновесия. Уравнение изотермы химической реакции. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца в стандартных условиях, способы их расчета. Зависимость константы химического равновесия от температуры. Уравнение изобары и изохоры химической реакции. Расчеты константы химического равновесия, состава исходной и равновесной смеси, равновесного выхода продукта реакции. Примеры равновесий, имеющих большое техническое (синтез аммиака, доменный процесс) и экологическое значение.

Фазовые равновесия

Основные понятия и определения. Характеристика агрегатных состояний вещества. Распределение молекул газа по скоростям и энергиям. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критические состояния. Изотермы уравнения реального газа. Сжижение газов. Характеристика жидкого состояния. Поверхностные явления. Поверхностное натяжение, вязкость, испарение. Переход жидкого состояния в твердое. Характеристика твердого состояния. Жидкие кристаллы. Полиморфизм и изоморфизм. Условия равновесия между фазами. Критические фазы. Одно-, двух- и трехкомпонентные системы. Правило фаз Гиббса. Давление пара твердых и жидких тел. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. Диаграмма состояния чистого вещества.

Двухкомпонентные жидкие и твердые системы. Диаграммы сотав-температура кристаллизации бинарных неизоморфных смесей с простой эвтектикой и смесей, образующих устойчивое и неустойчивое химическое соединение. Диаграммы состав-температура кристаллизации бинарных изоморфных смесей. Термический анализ. Применение фазовых диаграмм и правил фаз в производстве и для исследования биологических систем.

Растворы Растворы неэлектролитов

Общая характеристика растворов. Способы выражения состава растворов. Современные представления о природе растворов и механизме растворения. Термодинамические и молекулярно-кинетические условия образования растворов. Классификация растворов по агрегатному состоянию, размеру частиц, способности к диссоциации. Особенности газообразных, жидких и твердых растворов. Природные растворы. Термодинамическая классификация растворов. Идеальные растворы. Законы Рауля и Вант-Гоффа. Предельно разбавленные растворы. Закон Генри и вытекающие из него следствия. Реальные растворы. Растворы с положительным и отрицательным отклонением от закона Рауля. Причины отклонений. Химические потенциалы и стандартные состояния компонентов раствора. Парциальные молярные величины. Уравнение Гиббса-Дюгема и Гиббса-Дюгема-Маргулеса.

Коллигативные свойства разбавленных растворов. Криоскопия и эбулиоскопия, их применение. Осмос, его роль в биологических процессах. Изотонические растворы. Зависимость температуры кипения и давления пара бинарного раствора от его состава. Законы Коновалова. Азеотропные растворы. Законы Вревского. Методы разделения азеотропных смесей. Разделение неограниченно растворимых жидкостей методом простой перегонки. Фракционная перегонка. Разделение ограниченно растворимых летучих смесей не образующих азеотропа и взаимно не растворимых жидкостей. Перегонка с водяным паром. Распределение третьего компонента между двумя несмешивающимися жидкостями. Коэффициент распределения. Экстрагирование.