2. Место дисциплины в структуре ооп бакалавриата

Курс “Физическая химия” входит в базовую часть профессионального (специального) цикла дисциплин Б3.Б.4. Он методически связан с дисциплинами математика и физика математического и естественнонаучного цикла и освоение данного курса необходимо для успешного изучения теоретических основ и решения практических задач во всех разделах химической науки.

Студенты, изучающие дисциплину “Физическая химия”, должны иметь базовые знания по математике и физике в пределах цикла дисциплин Б2.В1.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) “Физическая химия”

В результате освоения дисциплины “Физическая химия” формируются части профессиональных компетенций ОК–6, ПК-2 , ПК-3, ПК-6:

– имеют навыки использования математических методов при решении физико-химических задач (ОК–6)

– владеет основами фундаментальных теорий физической химии (ПК-2);

– способен применять фундаментальные понятия и теории физической химии при обсуждении полученных экспериментальных результатов (ПК-3);

– имеет навыки работы на стандартном оборудовании и приборах физико-химического практикума (ПК – 6).

4. Компоненты формируемой компетенции

В результате освоения дисциплины “Физическая химия” обучающийся должен:

• понимать основы физической химии как теоретического фундамента современной химии, владеть основами химической термодинамики, теории растворов, фазовых равновесий и электрохимии, знать основы химической кинетики и катализа, механизма химических реакций;

• иметь навыкиработы на стандартном оборудовании и приборах физико-химического практикума, решать типовые задачи по основным разделам физической химии, применять компьютерные методы при проведении физико-химических расчетов, анализировать экспериментальные результаты в рамках основных теорий физической химии.

5. Структура и содержание дисциплины (модуля) “Физическая химия”

Общая трудоемкость дисциплины составляет 17 зачетных единицы, 612 часов.

Программа лекционного курса "физическая химия"

Рекомендуется для направления подготовки 020100.62 «Химия» как общая для всех

профилей подготовки базовая дисциплина профессионального цикла, квалификация (степень) – бакалавр (составитель – профессор Коробов М.В., Московский университет)

Предмет и составные части физической химии. Связь с другими дисциплинами (математика, физика, классическая физика, квантовая механика, различные разделы химии).

Основы химической термодинамики

Основные понятия химической термодинамики. Система и среда. Фаза. Компонент. Гомогенные и гетерогенные системы. Термодинамические переменные. Интенсивные и экстенсивные величины. Температура. Уравнение состояния. Уравнения состояния идеального газа, газа Ван-дер-Ваальса. Теорема о соответственных состояниях. Уравнения состояния для твердых тел и жидкостей. Термические коэффициенты.

Теплота и работы различного рода. Работа расширения. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении. Закон Гесса и его следствия. Теплоты Q_V и Qp. Энтальпия. Стандартные энтальпии химических реакций. Калориметрический метод измерения энтальпий химических реакций. Возможность расчета энтальпий методами квантовой химии. Изодесмические реакции. Энтальпия сгорания. Энтальпия образования. Простые вещества. Зависимость энтальпии реакции от температуры. Формула Кирхгоффа. Зависимость теплоемкости от температуры. Зависимость энтальпии химической реакции от давления.

Второй закон термодинамики и его различные формулировки. Энтропия. Уравнение второго начала термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Производство энтропии. Неравенство Клаузиуса. Обоснование второго начала термодинамики. Изменение энтропии в различных процессах. Изменение энтропии изолированной системы и направление процесса.

Математический аппарат термодинамики. Фундаментальное уравнение Гиббса. Внутренняя энергия, как однородная функция объема, энтропии и числа молей. Уравнение Гиббса-Дюгема. Термодинамические потенциалы U,H,F,G.. Соотношения Максвелла и их использование для вывода различных термодинамических соотношений. Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Различные формы записи условий термодинамического равновесия. Критерий самопроизвольного протекания процессов.

Химический потенциал. Его различные определения. Химический потенциал идеального и неидеального газов. Стандартный химический потенциал компонента в газовой фазе. Летучесть (фугитивность.) Методы вычисления летучести из опытных данных.