Раздел 5
Химическое равновесие
Уравнение изотермы-изобары химической реакции и химической равновесие. Химическая переменная. Химическое сродство. Стандартные химические потенциалы, стандартные энергии Гиббса и константы химического равновесия. Закон действующих масс. Зависимость константы равновесия химической реакции от температуры, давления.
Раздел 6
Растворы электролитов
Условие электронейтральности системы и химический потенциал отдельного иона. Средние ионные химические потенциалы и средние ионные коэффициенты активности.
Диссоциация. Сольватация. Специфика ионов. Серии Гофмейстера. Хаотропы. Космотропы. Свободная энергия сольватации. Цикл Борна. Теория Дебая-Хюккеля сильных электролитов. Электростатический потенциал и уравнение Пуассона электростатики. Энергия электростатических взаимодействий, конфигурационный интеграл и свободная энергия заряжения. Уравнение Пуассона и аппроксимация Дебая-Хюккеля для потенциала средней силы: уравнение Пуассона-Больцмана, его линейная форма и решение. Ионная атмосфера, экранирование потенциала, длина Дебая. Ионная сила раствора. Электростатический вклад в термодинамические функции: свободную энергию Гельмгольца и Гиббса, давление, химический потенциал. Среднеионные коэффициенты активности, сопоставление с экспериментом. Приближения Мак-Иннеса и Гуггенгейма. Различные приближения теории Дебая-Хюккеля и границы их применимости. Современные методы описания растворов электролитов. Корреляция флуктуаций в ионных атмосферах и притяжение сильно заряженных частиц.
Раздел 7
Ионный транспорт, электрохимические ячейки, гальванические элементы, ион-селективные электроды
Перенос электрического заряда в растворах электролитов. Понятие о плотности потока электролита. Характеристические системы Гитторфа и Фика. Плотность электрического тока, протекающего через раствор электролита, числа переноса ионов, подвижность иона в растворе электролита. Закон Ома для раствора электролита, удельная и эквивалентная электропроводности раствора электролита, законы Кольрауша. Электрофоретический и релаксационный эффекты. Эффекты Вина и Дебая-Фалькенгагена. Диффузия по Стоксу и по Эйрингу, «аномальная» подвижность ионов водорода и гидроксила в водных растворах.
Кислотность водных и неводных растворов. Функции кислотности. Понятие о расплавах солей. Понятие об ионных жидкостях.
Гальванические элементы: химические и концентрационные. Электрохимический потенциал. Гальванические элементы: без жидкостного соединения и с жидкостным соединением, их достоинства и недостатки. Электроды 1-го рода, 2-го рода, 3-го рода, окислительно-восстановительные, водородный газовый электрод.
Ионоселективные электроды (ИСЭ): общие представления, принципы измерений с такими электродами. Мембранный электрический потенциал: интегральное описание и сегментная модель. Межфазный потенциал: физика его возникновения и математическое описание. Диффузионный потенциал: физика его возникновения и математическое описание. Полный мембранный потенциал, уравнение Никольского. Коэффициенты селективности, способы их экспериментальной оценки.
Литература
Основная:
Б.П.Никольский и др., 1987, Физическая химия, Химия, Ленинград
Н.А.Смирнова, 1982, Методы статистической термодинамики в физической химии, Высшая школа, Москва
И.Пригожин, Р.Дефэй, 2010, Химическая термодинамика, ISBN: 978-5-9963-0201-7, Бином
А.И.Русанов. 2013, Лекции по термодинамике поверхностей. Лань.
Дополнительная:
J.D.Simon, D.A.McQuarrie, 2001, Physical Chemstry, University Sci. Books, CA
D.A.McQuarrie, 1976, Statistical Mechanics, Harper Collins Publishers, N.Y.
J. N. Israelachvili, 2011, Intermolecular and Surface Forces Academic Press Ltd., Third Edition, Elsevier.
Л.Д.Ландау, Е.М.Лившиц, 1964, Статистическая Физика, том 5, Наука, Москва
А.Г. Морачевский и др., 1989, Термодинамика равновесия жидкость-пар, Химия, Ленинград
А.И.Викторов,А.Ю.Власов. Уравнения состояния ассоциированных флюидов. Учебное пособие. СПбГУ, 2003
K.N. Mikhelson, Ion-selective Electrodes (Lecture Notes in Chemistry, Vol. 81) Springer, Heidelberg-New York-Dordrecht-London, 2013