8. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины программа первого коллоквиума по физической химии Химическая термодинамика

1. Первое начало термодинамики. Понятие теплоты, работы и внутренней энергии термодинамической системы. Классификация термодинамических систем. Закон Гесса как следствие первого начала термодинамики. Стандартизация и методы расчета тепловых эффектов химических реакций. Теплоемкость при постоянном объеме и постоянном давлении и их связь друг с другом (вывод уравнения). Зависимость теплоемкости и теплового эффекта химической реакции от температуры (уравнение Кирхгоффа).

2. Второе начало термодинамики: формулировки Томсона (лорда Кельвина) и Клаузиуса. Неравенство Клаузиуса. Энтропия и ее свойства. Объединенное уравнение первого и второго начал термодинамики. Энергии Гельмгольца и Гиббса. Критерии направленности процесса в различных внешних условиях. Термодинамическое обоснование биохимических процессов (сопряженные реакции) Фундаментальные уравнения Гиббса (вывод) Уравнение Гиббса – Дюгема (вывод). Характеристические функции. Уравнение Гиббса – Гельмгольца (вывод). Условия равновесия гетерогенных систем (вывод). Правило фаз Гиббса (вывод).

3. Уравнение Клаузиуса – Клапейрона (вывод). Интегрирование уравнения Клаузиуса – Клапейрона. Диаграмма состояния однокомпонентной системы. Нуль-, моно- и бивариантные состояния. Тройная точка. Критическая точка. Непрерывность перехода газообразного состояния в жидкое и наоборот.

4. Уравнение изотермы химической реакции (вывод). Константа равновесия химической реакции. Расчет выхода химических реакций, протекающих в газовой фазе. Уравнения изобары и изохоры Вант-Гоффа (вывод). Принцип Гиббса – Ле-Шателье – Брауна.

Программа второго коллоквиума Растворы. Электрохимия.

1. Аксиоматика модели идеальных растворов. Законы Рауля, Генри (вывод). Уравнение Шредера для понижения температуры плавления растворителя в присутствии растворенного вещества (вывод). Осмотическое давление Закон Вант-Гоффа для осмотического давления (вывод).

2. Равновесие жидкость — пар в двухкомпонентных системах. Равновесные составы пара и жидкости. Диаграммы состояния. Законы Гиббса — Коновалова. Разделение веществ путем ректификации. Азеотропные смеси и их свойства.

3. Растворы электролитов. Фактор Вант-Гоффа. Теория Аррениуса. Понятие кислоты и основания с позиций теории Аррениуса. Теория кислот и оснований Бренстеда – Лоури. Определение степени диссоциации электролита по результатам измерения электропроводности раствора. Сильные и слабые электролиты. Закон разбавления Оствальда. Коэффициенты активности электролитов. Основы теории Дебая – Хюккеля. Нулевое, первое и второе приближения теории Дебая – Хюккеля для коэффициентов активности электролитов.

4. Буферные растворы. Буферная емкость (вывод уравнения). Зависимость буферной емкости от рН раствора. Расчет рН буферных растворов.

5. Вывод уравнения Нернста для потенциала отдельного электрода первого и второго рода. Редокс электроды. Гальванические элементы без переноса и их применение для определения стандартных потенциалов электродов, рН стандартных буферных растворов, среднеионных коэффициентов активности. Гальванические элементы с переносом и их использование для определения термодинамических функций протекающих в них химических реакций.

6. Простая теория стеклянного электрода. Металлические функции стеклянных электродов. Щелочная ошибка стеклянного электрода. Определение рН с помощью стеклянного электрода.