Растворы электролитов

Отступление от законов Рауля и Вант-Гоффа в растворах электролитов. Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса. Причины и механизм электролитической диссоциации. Гидратация (сольватация) ионов. Энергия сольватации. Связь степени диссоциации с изотоническим коэффициентом. Недостатки теории Аррениуса и ее развитие в работах Дж. Бренстеда, Т. Лоури, Н.А. Измайлова.

Основные положения теории сильных электролитов Дебая-Хюккеля. Термодинамическая константа диссоциации. Активность, коэффициент активности, их определение. Ионная сила растворов. Основные понятия теории ассоциации ионов. Электрическая проводимость растворов электролитов. Удельная и молярная (эквивалентная) электрические проводимости. Зависимость их от различных факторов. Закон Кольрауша. Теория электрической проводимости растворов Дебая-Онзагера. Электрофоретический и релаксационный эффекты. Ионная атмосфера, время релаксации ионного облака. Подвижность ионов и числа переноса. Аномальная подвижность ионов Н⁺и ОН^–. Методы определения электрической проводимости растворов. Кондуктомерия, ее применение. Роль растворов электролитов в жизнедеятельности организмов.

Электрохимия

Общая характеристика электродинамических процессов и систем. Термодинамика электрохимических процессов.

Равновесные электродные процессы и электродвижущие силы.Электрод. Электродный потенциал. Теории возникновения скачка потенциала на границе металл – раствор электролита. Строение двойного электрического слоя на границе электрод – раствор электролита. Стандартные (нормальные) электродные потенциалы. Электрохимический ряд напряжений. Классификация электродов. Роль мембранных и диффузных потенциалов в биологических процессах. Использование окислительно-восстановительных потенциалов для определения направления реакции.

Электрохимические цепи (гальванические элементы): химические и концентрационные. Изменение ЭДС гальванических элементов. Насыщенный элемент Вестона. Электроды сравнения: каломельный, хлорсеребряный. Электрохимический метод измерения pH. Электроды для измеренияpH: водородный, хингидронный, стеклянный. Потенциометрическое титрование.

Неравновесные электродные процессы. Закон Фарадея. Электрохимические эквиваленты. Выход вещества по току. Скорость электрохимических процессов. Поляризация электродов при прохождении электрического тока. Перенапряжение электрохимической реакции и перенапряжение концентрации. Уравнение Тафеля. Перенапряжение восстановления. Электрохимическая коррозия металлов и методы защиты. Пассивность металлов. Ингибиторы коррозии. Химические источники тока. Аккумуляторы.

Химическая кинетика и катализ

Необратимые процессы. Феноменологическая (формальная) кинетика. Предмет, задачи и метод кинетики. Гомогенные и гетерогенные реакции, их скорость. Основной постулат химической кинетики. Кинетическая классификация химических реакций. Элементарные (простые) реакции. Молекулярность и порядок реакции. Типы сложных реакций. Кинетическое уравнение сложных химических реакций.

Метод определения порядка и константы скорости реакции по экспериментальным данным. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Энтальпия и энтропия активации.

Теория молекулярных столкновений и ее применение к бимолекулярным реакциям. Теория переходного состояния или активного комплекса.

Кинетический анализ простых необратимых реакций. Реакции первого, второго, третьего, нулевого, n-ного порядка. Кинетический анализ сложных реакций. Принцип независимости элементарных реакций.

Особенности кинетики обратимых и последовательных реакций. Механизм сложных реакций. Принцип стационарных концентраций.

Особенности кинетики гетерогенных реакций. Диффузия и адсорбция в гетерогенных процессах. Кинетическая и диффузная области гетерогенного процесса.

Цепные реакции. Классификация элементарных стадий. Разветвленные и неразветвленные цепные реакции. Ингибиторы цепных реакций. Реакции с выраженным разветвлением цепей.

Фотохимические и радиационно-химические реакции. Закон эквивалентности. Квантовый выход. Сенсибилизированные реакции. Хемилюминисценция. Биолюминисценция. Значение фотохимических и радиационно-химических реакций в природе и химической промышленности.

Катализ. Влияние на механизм реакции снижения энергетических барьеров. Селективность. Классификация каталитических процессов. Гомогенный катализ. Кислотно-основной катализ. Автокатализ. Теории гетерогенного катализа. Отравление, промотирование и модифицирование катализаторов. Важнейшие технические каталитические реакции.

Биокатализаторы. Примеры ферментативных реакций.