1.4. Тематичний план та зміст лекційного курсу

Назва розділів, теми лекцій та їх зміст

Год.

І. Хімічна термодинаміка.

1. Перше начало термодинаміки

Предмет і зміст курсу фізичної хімії. Методи термодинаміки: термодинамічний, статистичний, квантовомеханичний, кінетичний. Основні поняття термодинаміки: термодинамічні системи, термодинамічні параметри, термодинамічна рівновага, оборотні и необоротні процеси, температура. Внутрішня енергія, теплота і робота. Перше начало термодинаміки, ентальпія. Рівняння для обчислення роботи, зміни ентальпії і внутрішньої енергії у різних процесах.

Теоретичні і експериментальні методи фізичної хімії. (1год.)

2

СР

2. Термохімія

Теплоємкість. Термохімія. Тепловий ефект. Закон Гесса. Стандартні ентальпії утворення і згоряння сполук. Залежність теплового ефекту процесу від температури. Рівняння Кірхгофа. Теплоти розчинення і розведення, теплота сольватації. Зміна ентальпії і теплоємності при фазових переходах.

Квантова теорія теплоємності газоподібних і кристалічних речовин. (1год.)

2

СР

3. Друге начало термодинаміки

Термодинамічні процеси (рівноважні і нерівноважні, довільні та недовільні).

Друге начало термодинаміки. Ентропія.. Ентропія як критерій спрямованості довільних процесів в ізольованих системах. Обчислення зміни ентропії в різних процесах. Постулат Планка. Обчислення абсолютної ентропії речовини у ході хімічної реакції.

2

4. Критерії спрямованості процесів і умови рівноваги у закритих і відкритих системах.

Об`єднаний вираз першого і другого начала термодинаміки. Енергія Гіббса і енергія Гельмгольца як критерій спрямованості і границі перебігання процесів у закритих системах. Характеристичні функції. Рівняння Гіббса-Гельмгольца. Хімічний потенціал. Парціальні мольні величини. Залежність хімічного потенціалу від параметрів стану. Критерій спрямованості процесів і умови рівноваги у відкритих системах.

2

5. Хімічна рівновага

Хімічна рівновага. Закон діючих мас. Стандартна і емпіричні константи рівноваги. Рівняння ізотерми хімічної реакції Вант-Гоффа. Обчислення складу рівноважної суміші, виходу продукту, ступеню перетворення, ступеню дисоціації.

2

6. Вплив різних чинників на вихід продуктів реакції

Вплив температури на хімічну рівновагу. Рівняння ізобари і ізохори хімічної реакції. Вплив температури, тиску і домішки інертних газів на зсув рівноваги.

Обчислення констант рівноваги із стандартних величин термодинамічних функцій.

Розрахунки коефіцієнтів рівняння Тьомкіна – Шварцмана . (1год.)

2

СР

7. Хімічна рівновага в реальних системах

Хімічний потенціал в реальних системах. Рівняння стану Ван-дер-Ваальса, Редліха-Квонга, віриальне. Критичні параметри. Принцип відповідного стану. Гази. Газові закони. Рівняння реальних газів. Фугітівність і методи її обчислення. Обчислення виходу продукту при високому тиску.

2

8. Елементи статистичної термодинаміки.

Визначення термодинамічних властивостей речовини за молекулярними характеристиками. Елементи статистичної термодинаміки. Поняття про термодинамічну ймовірність стану. Сума за станами. Молекулярні суми за станами для окремих форм руху. Зв`язок термодинамічних функцій ідеального газу з сумами станів.

Термодинамічні функції газів, обумовлені обертальними, коливальними та іншими видами руху молекул. Розрахунки теплоємності, ентропії, внутрішньої енергії, ентальпії та термодинамічних потенціалів на основі спектроскопічних характеристик речовини. (3год.)

2

СР

II. Фазова рівновага

Агрегатний стан речовини.

Агрегатний стан речовини. Гази. Реальні гази. Міжмолекулярні сили. Вклад орієнтаційних, індукційних та дисперсних сил в повну енергію взаємодії. Потенціал Ленарда-Джонса. Критичні явища. Рідини. Близький та дальній порядок. Рідкі кристали. Тверде тіло. Кристалічний та аморфний стан.

Електричні властивості молекул. Дипольний момент. Поляризованість орієнтаційна, електронна, деформаційна, повна. Рівняння Ланжевена-Дебая. Визначення поляризованості і дипольного моменту. Залежність поляризованості від частоти. Рівняння Клаузіуса-Мосотті.

Молекулярна рефракція. Рівняння Лорентца-Лоренса. Адитивність рефракції. Використання рефрактометричного методу. (3год.)

2

СР

10. Фазові переходи

Фазова рівновага. Умови термодинамічної рівноваги у багатофазних багатокомпонентних системах. Правило фаз Гіббса. Фазова рівновага в однокомпонентних системах. Діаграми стану. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса. Фазові переходи 1-го і 2-го роду. Монотропні та енантіотропні фазові переходи.

2

11. Двокомпонентні системи

Термічний аналіз. Діаграми стану двохкомпонентних систем (повна та часткова розчинність компонентів у рідкому і твердому вигляді, з евтектикою, з утворенням стійкого і нестійкого хімічного сполучення) Експериментальна побудова діаграм плавкості. Правило важеля. Фізико-хімічний аналіз.

2

12. Трикомпонентні системи

Трикомпонентні системи. Способи графічного зображення складу. Найпростіші типи діаграм стану. Діаграми розчинності у воді двох солей.

2