Геологический факультет МГУ Программа общего курса дисциплины «ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» для студентов 1 курса,

Геологический факультет МГУ
Программа общего курса дисциплины
«ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
для студентов 1 курса,
специальности: «Гидрогеология, инженерная геология и геокриология»
Программа расчитана на 26 часов: лекции-20 часов, семинары- 6 часов.
Введение. Определение и содержание физической химии. Методы физической химии.
Раздел 1. Химическая термодинамика
1.1. Нулевой закон термодинамики. Следствия из нулевого закона. Модель идеального
газа. Уравнения состояния реальных газов. Уравнения изотермы и адиабаты, их
графическое изображение.
1.2.Первый закон термодинамики. Основные понятия термодинамики. Внутренняя
энергия, энтальпия и тепловые эффекты различных процессов. Закон аддитивности теплот
Гесса. Теплоемкости веществ. Зависимость тепловых эффектов от температуры (формула
Кирхгоффа).
1.3.Второй закон термодинамики. Самопроизвольные процессы. Энтропии веществ.
Изменения энтропии в равновесных и неравновесных процессах. Постулат Планка.
Теорема Нернста. Энергии Гельмгольца и Гиббса.
Характеристические функции, их свойства. Критерии протекания самопроизвольных
процессов и равновесия в изолированных и неизолированных системах.
Уравнение Гиббса–Гельмгольца. Свободная энергия идеальных и реальных газов.
Понятие о летучести (фугитивность) и активности. Фундаментальное уравнение Гиббса,
химические потенциалы.
1.4.Химические равновесия. Закон действующих масс. Уравнение изотермы химической
реакции. Различные виды констант равновесия. Гетерогенные равновесия: диссоциация
карбонатов и кристаллогидратов. Влияние температуры и давления на равновесие. Расчет
равновесных выходов.
1.5.Учение о растворах. Основные понятия. Способы выражения состава растворов.
Фазовые переходы. Уравнение Клапейрона–Клаузиуса для процессов плавления,
испарения и возгонки.
Парциальные мольные величины, уравнение Гиббса–Дюгема. Идеальные растворы. Закон
Рауля. Диаграммы состояния в бинарных растворах. Отклонения от закона Рауля.
Атермальные и регулярные растворы. Законы Гиббса–Коновалова.
Взаимная растворимость жидкостей. Закон распределения Нернста–Шилова.
Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри, его применение в гидрогеологии.
Высаливающее действие электролитов, уравнение Сеченова. Растворимость твердых
веществ в жидкостях, влияние температуры и давления.
Коллигативные свойства растворов, их применение для определения молекулярных масс
веществ и средних коэффициентов активностей ионов. Симметричная и несимметричная
системы стандартизации состояния растворов.
1.6.Фазовые и адсорбционные равновесия. Правило фаз Гиббса. Классификация
систем. Однокомпонентные системы. Полная диаграмма состояния воды при высоких
давлениях. Полиморфизм, энантиотропные и монотропные превращения. Диаграммы
состояния серы и фосфора.
Двухкомпонентные системы. Диаграммы состояния: температура плавления – состав.
Химические соединения с конгруентной и инконгруентной точками плавления.
Трехкомпонентные системы. Треугольные диаграммы состояния тройных систем.
Адсорбционные равновесия. Основные понятия. Мономолекулярная и полимолекулярная
адсорбции. Уравнения изотерм адсорбции, их графическое изображение.
Раздел 2. Химическая кинетика
2.1.Основные понятия. Скорость химической реакции. Основной постулат химической
кинетики. Порядок и молекулярность реакций. Влияние температуры на скорость
реакций. Уравнение Аррениуса.
2.2. Кинетика химических реакций. Односторонние реакции первого и второго
порядков. Сложные реакции. Методы определения порядка реакций.
2.3. Катализ. Основные понятия. Энергия активации каталитических реакций.
Представления о гомогенном и гетерогенном катализе.
Раздел 3. Электрохимия растворов
3.1. Равновесия в растворах электролитов. Электролиты, теория Аррениуса и ее
недостатки. Основные положения теории сильных электролитов. Активность
электролитов. Предельный закон Дебая–Гюккеля. Коэффициенты активности отдельных
ионов. Произведение растворимости.
3.2. Неравновесные свойства электролитов. Электропроводность электролитов:
удельная и эквивалентная. Уравнение Кольрауша–Онзагера. Подвижность ионов, закон
Кольрауша. Числа переноса ионов. Закон разведения Оствальда.
3.3. Электрохимические цепи. Понятие об электродвижущих силах (ЭДС) и скачках
потенциалов. Электродные потенциалы, уравнение Нернста.
Электроды сравнения. Химические, концентрационные и окислительновосстановительные цепи. Определение рН, чисел переноса и коэффициентов активности
ионов методом ЭДС.
Рекомендуемая литература
Основная:
1. Семиохин И.А. Физическая химия. Изд-во МГУ. 2001. - 272 с.
2. Горшков В.И., Кузнецов И.А. Основы физической химии. М.: БИНОМ, 2011. - 408 с.
3. Филиппов Ю.В., Попович М.П. Физическая химия. М.: Изд-во МГУ, 1980. - 400 с.
4. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В. Задачи по
физической химии. М.: Изд-во «Экзамен», 2005. - 320 c.
1.
2.
3.
4.
Дополнительная:
Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В. Основы
физической химии. 1. Теория. 2. Задачи. М.: БИНОМ, 2013. – 584 с.
П. Эткинс, Дж. Д. Паула. Физическая химия. Равновесная термодинамика. М.: Мир ,
2007. – 494 с.
Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. М.: Изд-во МГУ,
1998. – 480 с.
Ткаченко С.Н. Гетерогенный катализ. Кинетика. М.: Изд-во «Книжный дом
Университет», 2006.- 107 с.
Программа составлена проф., д.х.н. Ткаченко С.Н.,
с.н.с., к.ф-м.н. Ткаченко И.С.