 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Пенза – 2007
|
Читайте также: |
Федеральное агентство по образованию
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО
Кафедра химии и теории и методики обучения химии
Учебно-методический комплекс
По дисциплине
«ФИЗическая химия»
Для специальности
Биология» с дополнительной специальностью «Химия»
Пенза – 2007
Содержание
| Программа учебной дисциплины | ||
| Обязательные материалы | ||
| 1. | Учебники и учебные пособия | |
| 2. | Краткие тексты лекций | |
| 3. | Материалы и методические указания для проведения лабораторных работ (прилагается) | |
| 4. | Методические указания по организации самостоятельной работы студентов очной формы обучения, задания для самостоятельной работы студентов (прилагаются) | |
| 5. | Материалы для проведения текущего, промежуточного и итогового контроля знаний студентов (тексты контрольных работ по вариантам, если они определены учебным планом, тесты, билеты к экзаменам) (прилагаются) | |
| Дополнительные материалы | ||
| 6. | Сетевой ресурс поддержки образовательного процесса (Список сайтов, содержащих материалы по дисциплине) |
1. Учебники и учебные пособия
Список учебников и учебных пособий, изданных центральными издательствами
1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов / Под ред. А.Г. Стромберга. – М.: Высш. шк., 1999. – 527 с., ил.
2. Горшков В.И., Кузнецов И.А. Основы физической химии: Учеб. М.: Изд-во МГУ, 1993. – 336 с.
3. Добычин Д.П. Физическая и коллоидная химия: Учеб. пособие для студ. хим. и биол. спец. пед. ин-тов. – М.: Просвещение, 1986. – 463 с., ил.
4. Балезин С.А., Ерофеев Е.Е., Подобаев Н.И. Основы физической и коллоидной химии. – М.: Просвещение, 1975.
5. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии: В 2 т. – М.: Химия 1969. – Т. 1–2.
6. Еремин Е.Н. Основы химической термодинамики.: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1978. – 392с.
7. Еремин Е.Н. Основы химической кинетики: Учеб. пособ. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. – 374с.
8. Краснов К.С., Воробьев Н.К., Годнев И.Н. и др. Физическая химия. В 2-х кн. Учеб. для вузов / Под ред. К.С. Краснова. – М.: Высш. шк., 1995. – Т. 1–2.
9. Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. – М.: Мир, 1978. – 645 с.
10. Эткинс П. Физическая химия: В 2 т. – М.: Мир, 1980. – Т. 1–2.
11. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. – М., 1978.
12. Уильямс В., Уильяме X. Физическая химия для биологов. – М.: Мир, 1976. – 600 с.
13. Чанг О. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. – М.: Мир, 1980. – 662с.
14. Полторак О.М. Лекции по химической термодинамике: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1971. – 255 с.
15. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики: Учеб. М.: Высш. шк., 1984. – 463с.
16. Голиков Г.А. Руководство по физической химии. – М.: Высш. шк., 1988. – 383 с.
17. Зимон А.Д. Физическая химия: Учебник для вузов. – М.: Агар, 2003. – 320 с., ил.
18. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур: пер. с англ. Ю.А. Данилова и В.В. Белого. – М.: Мир, 2002. – 641 с., ил.
19. Семиохин И.А., Страхов Б.В., Осипов А.И. Кинетика химических реакций: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 351 с., ил.
20. Балезин С.А. Практикум по физической и коллоидной химии. – М., 1980.
21. Дулицкая Р.А., Фельдман Р.И. Практикум по физической и коллоидной химии. – М.: Высш. шк., 1978.
22. Практикум по физической химии / Каретников И.В., Козырева Н.А., Кудряшов И.В. и др.: Под ред. И.В. Кудряшова. – М.: Высш. шк., 1986. – 495 с., ил.
23. Практические работы по физической химии: Учеб. пособие. Для вузов / Под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – 5-е изд., перераб. – СПб.: Изд-во «Профессия», 2002. – 384 с., ил.
24. Климов И.И., Филько А.И. Сборник вопросов и задач по физической и коллоидной химии: пособ. – М.: Просвещение, 1975.
25. Кудряшов И.В., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии: Учеб. пособ. для хим.-технол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1991. – 527. с., ил.
26. Стромберг А.Г., Лельчук Х.А., Картушинская А.И. Сборник задач по химической термодинамике: Учеб. пособие для хим. и хим.-технол. спец. вузов / Под ред. А.Г. Стромберга. – М.: Высш. шк., 1985. – 192 с.
27. Захарченко В.Н. Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии: Учеб. пособ. – М.: Просвещение, 1978. – 175 с.
28. Краткий справочник физико-химических величин. 9-е изд. / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – СПб.: Спец. литература, 1998. – 232 с., ил.
29. Еремин В.В., Каргов С.И., Кузменко Н.Е. Задачи по физической химии. Часть I. Химическая термодинамика / Под ред. чл.-корр. РАН, проф. Лунина В.В. – М.: МГУ, Химический факультет, 2000.
30. Еремин В.В., Каргов С.И., Кузменко Н.Е. Задачи по физической химии. Часть П. Химическая кинетика. Электрохимия / Под ред. чл.-корр. РАН, проф. Лунина В.В. – М.: МГУ, Химический факультет, 1999.
31. Задачи по физической химии: Учеб. пособие. / Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузменко Н.Е., Лунин В.В. – М.: Изд-во «Экзамен», 2003. – 320 с.
Список внутривузовских учебников и учебных пособий
1. Зимняков А.М. Электрохимические процессы. Методическая разработка к семинарским занятиям. – Пенза: ПГПУ, 2000.
2. Зимняков А.М. Лабораторный практикум по физической и коллоидной химии. – Пенза: ПГПУ, 1996.
3. Зимняков А.М. Методические рекомендации к лабораторно-семинарским занятиям по физической и коллоидной химии по теме: «Химическая термодинамика» (для студентов ВУЗов). – Пенза: ПГПУ, 1998.
4. Зимняков А.М., Перистый А.В. Термодинамические потенциалы. Методический материал к семинарским занятиям. – Пенза: ПГПУ, 1993.
5. Керимов Э.Ю. Курс лекций по физической химии: Химическая термодинамика. Учебное пособие. – Пенза: ПГПУ, 2005.
6. Керимов Э.Ю. Курс лекций по физической химии: Химическая кинетика. Учебное пособие. – Пенза: ПГПУ. 2004.
7. Керимов Э.Ю. Курс лекций по физической химии: Фазовые равновесия и растворы. Учебное пособие. – Пенза: ПГПУ, 2005.
8. Зимняков А.М. Лабороторно-семинарнские занятия по физической химии (методические рекомендации для студентов ВУЗов). –Пенза: ПГПУ, 1998.
2. Краткие тексты лекций
VII семестр
| № п/п | Тема лекции | Содержание (план) лекции | Кол-во часов |
| 1. | Введение. Краткая характеристика газов. | Предмет и задачи физической химии как теоретической основы современной химии. Роль физической химии в химической технологии, промышленности. Место физической химии в естествознании, биологии. Содержание курса физической химии. Ее значение в подготовке учителей химии и биологии. Основные этапы развития и современное состояние физической химии. Вклад в развитие науки отечественных ученых (Ломоносов М.В., Бекетов Н.И., Менделеев Д.И., Коновалов Д.П., Курнаков Н.С., Каблуков Н.А., Кистяковский В.И., Семенов Н.Н., Фрумкин А.Н., Ребиндер П.А., и др.). Газовые законы (Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люсакка, Шарля и Авогадро). Уравнение состояния идеального газа. Смесь идеальных газов. Некоторые сведения из кинетической теории газов «для идеальных газов». Законы распределения молекул по энергиям и скоростям. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Проблема уравнения состояния. Уравнение с вириальными коэффициентами. | |
| 2. | Химическая термодинамика. Основные понятия. | Предмет термодинамики. Термодинамические системы и их классификации. Термодинамические свойства. Интенсивные и экстенсивные параметры. Термодинамические процессы. Термическое равновесие системы. Закон транзитивности теплового равновесия. Температура. Внутренняя энергия. Теплота и работа как формы передачи энергии. | |
| 3. | Первый закон термодинамики. Теплота и работа. | Первый закон термодинамики. Функция состояния. Обмен энергии в форме работы. Работа различного рода. Работа расширения идеального газа. Равновесные, обратимые и неравновесные процессы. Максимальная работа. Процессы при постоянной температуре, объеме, и давлении. Энтальпия. Адиабатный процесс. Обмен энергии в форме теплоты. Теплоемкость и ее зависимость от температуры. Теория теплоемкости газов и твердых веществ. | |
| 4. | Приложение первого закона термодинамики к химии. Термохимия. | Теплота реакции. Понятие о тепловом эффекте. Стандартные состояния и стандартные теплоты химических реакций. Закон Гесса и его следствия. Термохимические уравнения. Теплоты образования, сгорания, растворения. Зависимость теплового эффекта химических реакций от температуры. Уравнения Кирхгофа. Энергии химических связей. Расчет тепловых эффектов химических реакций и энергий связи. | |
| № п/п | Тема лекции | Содержание (план) лекции | Кол-во часов |
| 5. | Второй закон термодинамики. Энтропия. | Второй закон термодинамики и его различные формулировки. Энтропия. Процессы равновесные и неравновесные. Теорема Карно-Клаузиуса и максимальный коэффициент полезного действия. Уравнение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Некомпенсированная теплота Клаузиуса и работа, потерянная в необратимом процессе. Изменение энтропии как критерий возможности самопроизвольного протекания процесса в изолированной системе. Изменение энтропии при химической реакции и фазовых переходах. | |
| 6. | Термодинамические потенциалы. | Термодинамические потенциалы Гиббса и Гельмгольца. Физически смысл энергии Гиббса и Гельмгольца. Стандартные условия термодинамических величин. Условия самопроизвольного протекания процессов. Уравнения Гиббса-Гельмгольца. Характеристические функции. Уравнения Максвелла. | |
| 7. | Химический потенциал. Третий закон термодинамики. Статистическая интерпретация энтропии. | Изменение термодинамических функций в открытых системах. Химические потенциал, их определение, вычисление и свойства. Постулат Планка. Вычисление абсолютного значения энтропии. Энтропия и вероятность. Статистическая интерпретация. Уравнение Больцмана. | |
| 8. | Химическое равновесие | Химическое равновесие. Закон действующих масс. Термодинамический вывод закона действующих масс. Различные виды констант (Кр, Кс, Кх) и связь между ними. Химическое равновесие в идеальных и неидеальных системах. Представление о летучести и активности. Уравнения изотермы, изобары и изохоры химической реакции. Зависимость констант равновесия от температуры. Уравнение Вант-Гоффа. Понятие о химическом сродстве. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье-Брауна. | |
| 9. | Фазовые равновесия. Однокомпонентные системы. | Гетерогенные системы. Понятие фазы, компонента, степени свободы. Правило фаз Гиббса и его вывод. Условия равновесия между фазами. Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния воды, серы. Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клайперона-Клаузиса и его применение к различным фазовым переходам первого рода. Фазовые переходы второго рода. | |
| 10. | Двухкомпонентные системы. Понятие о трехкомпонентных системах. Методы построения диаграмм состояния. | Двухкомпонентные системы. Различные виды диаграмм состояния двухкомпонентных систем и их анализа на основе правила фаз. Системы, образующие твёрдые растворы, и химические состояния конгруэнтной и инконгруэнтной точкой плавления. Эвтектическая и перитектическая точки. Диаграмма состав-температура двухкомпонентных систем. Термический анализ. Твёрдые растворы. Трёхкомпонентные системы. Треугольник Гиббса. | |
| № п/п | Тема лекции | Содержание (план) лекции | Кол-во часов |
| 11. | Растворы. Термодинамика растворов. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов. Диаграммы «состав-свойство» растворов неэлектролитов. | Растворы различных классов. Термодинамическая классификация растворов. Различные способы выражения состава раствора. Смеси идеальных газов и их термодинамические свойства. Идеальные растворы. Термодинамика растворов. Растворы идеальные, предельно разбавленные, неидеальные. Предельно разбавленные растворы. Парциальные мольные величины и их определением из опытных данных (для бинарных систем). Уравнение Гиббса-Дюгема и Гиббса-Дюгема-Маргулеса. Растворы – жидкость-газ. Зависимость растворимости газов от давления (закон Генри), их природы и природы растворителя и температуры. Растворы летучих жидких веществ. Идеальные растворы. Давление насыщенного пара. Растворы с положительным и отрицательным отклонением от закона Рауля. Причины отклонений. Диаграммы «состав – давление пара» и «состав – температура кипения». Законы Гиббса-Коновалова. Азеотропные растворы и их свойства. Разделение веществ путём перегонки. Давление пара бинарных систем из частично смешивающихся и несмешивающихся жидкостей. Распределение третьего компонента между двумя несмешивающимися жидкостями. Коэффициент распределения. Экстрагирование. Растворы «летучая жидкость – нелетучее вещество». Зависимость растворимости твёрдых веществ от их природы и температуры. Свойства разбавленных растворов. Давление насыщенного пара растворителя над раствором, зависимость от температуры. Температура замерзания и кипения разбавленных растворов. Криоскопия и эбуллиоскопия. Криоскопический метод. Осмотические явления. Уравнение Вант-Гоффа, его термодинамический вывод и область применимости. Роль осмоса в биологических процессах. | |
| 12. | Растворы электролитов. Основные положения теории сильных электролитов | Коллигативные свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент, его связь со степенью диссоциации. Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса. Гидратация ионов и энергия гидратации. Константа диссоциации слабого электролита. Закон разведения Оствальда. Растворы сильных электролитов. Основные положения теории сильных электролитов (теория Дебая-Гюккеля). Понятие средней активности и среднего коэффициентами активности; их связь с активностью и коэффициентами активности отдельных ионов Ионная сила растворов. Ионная атмосфера и ассоциация ионов. Уравнения для коэффициента активности в первом, втором и третьем приближении теории Дебая-Гюккеля. |
| № п/п | Тема лекции | Содержание (план) лекции | Кол-во часов |
| 13. | Электропроводность растворов электролитов. | Электропроводность растворов электролитов. Удельная электропроводность и её зависимость от концентрации. Эквивалентная электропроводность. Числа переноса ионов. Связь электропроводности со скоростями движения ионов. Подвижность ионов. Закон Кольрауша. Аномальная подвижность ионов водорода и гидроксид-ионов. Применение кондуктометрических методов. Представление о растворимых и нерастворимых полиэлектролитах. | |
| 14. | Общая характеристика электрохимических процессов. | Общая характеристика электрохимических процессов, электрохимические системы. Понятие электрохимического потенциала и условие электрохимического равновесия на границе раздела фаз. Формула Нернста и уравнение Гиббса-Гельмгольца. Направленность электрохимических процессов. Понятие электродного потенциала. Изменение электродного потенциала на границах раздела фаз в электрохимических системах: внутренний контактный, на границе «металл – раствор». Диффузионный, адсорбционный, мембранный потенциалы. Двойной электрический слой: его строение и роль в кинетике электродных процессов. Водородная шкала электродных потенциалов. Стандартные электродные потенциалы. Электрохимический ряд напряжений. Классификация электродов. Роль мембранных и диффузионных потенциалов в биологических процессах. | |
| 15. | Электрохимические цепи. | Электрохимические цепи (гальванические элементы): химические и концентрационные. Измерение ЭДС. Насыщенный элемент Вестона. Электроды сравнения. Электрохимический метод измерения рН. Электроды для измерения рН: водородный, хингидронный, стеклянный. Потенциометрическое титрование. | |
| 16. | Поверхностные явления и адсорбция. | Гетерогенные химические равновесия и особенности их термодинамического описания. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Вязкость. Испарение. Явление адсорбции. Поверхностные явления на границе «жидкость – газ» и «жидкость – жидкость». Адсорбция на поверхности радела «раствор – газ». Уравнение Гиббса. Изотерма адсорбции Лэнгмюра. Поверхностно-активные вещества. Адсорбция газов и паров на твердых телах. Адсорбенты (активированные угли, гели, цеолиты и др.). Адсорбат. Структура поверхности и пористость адсорбента. Изотермы адсорбции. Уравнение Генри. Константа адсорбционного равновесия, уравнение Фрейндлиха-Бедекера. Полимолекулярная адсорбция, ее приближенное описание методом Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ). Использование уравнения БЭТ для определения поверхности адсорбентов. Зависимость адсорбции от температуры и свойств адсорбента и адсорбтива. Природа адсорбционных сил. Хемосорбция. Поверхностные явления на границе «твердое вещество – жидкость». Смачивание. Капиллярные явления (капиллярное поднятие жидкости, капиллярная конденсация). Адсорбция на твердых телах из растворов. Ионнообменная адсорбция. Иониты и их применение. | |
| № п/п | Тема лекции | Содержание (план) лекции | Кол-во часов |
| Необратимые процессы | Описание необратимых процессов в термодинамике. Потоки. Силы. Феноменологические законы для скоростей процессов. Открытые и закрытые системы. Необратимые процессы и производство энтропии. Зависимость скорости производства энтропии от обобщенных потоков и сил. Стационарное состояние системы и теорема Пригожина. | ||
| Итого |
Поиск по сайту: