Рабочая программа дисциплины


Химическое равновесие в гетерогенных системах


Download 300.22 Kb.
Pdf ko'rish
bet8/23
Sana25.03.2023
Hajmi300.22 Kb.
#1295850
TuriПрограмма
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   23
Bog'liq
040501 РПД Хим термодинамика


Раздел 2. Химическое равновесие в гетерогенных системах. 
Тема 8. Правило фаз Гиббса. Фазовые равновесия в однокомпонентных систе-
мах. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Соотношение Клаузиуса-Клапейрона, 
равновесие жидкость-пар, твердое тело-пар, твердое тело-жидкость. Сверхкри-
тическое состояние вещества, метастабильное состояние вещества. Диаграммы 
состояния однокомпонентных систем (P-V, P-T).

Тема 9. Термодинамика двухкомпонентных систем, гомогенных растворов, 
уравнение Гиббса-Дюгема. Функции смешения, работа выделения, работа раз-
деления, избыточные функции.

Тема 10. Классификация растворов: идеальные, регулярные, атермальные рас-
творы. Расслоение растворов. Активность компонента в растворе, коэффициент 
активности, выбор стандартного состояния. Закон Генри, закон Рауля. 
Тема 11. Гетерогенные равновесия в двух- и многокомпонентных системах: 
жидкость-жидкость, газ-жидкость, диаграммы состояния двухкомпонентных 
систем.

Тема 12. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем в равновесии твер-
дое тело-жидкость, уравнение Шредера. Зависимость растворимости твердого 
вещества от температуры и давления. 

Тема 13. Коллигативные свойства растворов, эбулиоскопия, криоскопия, осмос. 
Методы определения активности вещества, критерий термодинамической со-
гласованности коэффициентов активности Редлиха-Кистера. 

Раздел 3. Химическая термодинамика в примерах. 
Тема 14. Теория растворов электролитов, сольватация. Теория Дебая-Хюккеля, 
предельный закон, второе и третье приближения теории. Расчет равновесий при 
высоких концентрациях электролитов. 

Тема 15. Термодинамика электродных реакций, электрохимические цепи, урав-
нение Нернста, гальванический элемент, аккумуляторы, топливный элемент. 
Диаграммы Пурбэ.

Тема 16. Дисперсные системы, избыточная поверхностная энергия, поверхно-
стное натяжение. Капиллярные силы, капиллярное впитывание. Давление Лап-
ласа. Химический потенциал компонента в дисперсном состоянии, активность 
диспергированного вещества. Фазовые равновесия с участием дисперсных сис-
тем. Уравнение Кельвина. Термодинамика гомогенного зародышеобразования. 

Тема 17. Физическая и химическая адсорбция, изотермы адсорбции, модели 
расчета адсорбции Генри, монослойной адсорбции Лэнгмюра, полислойной ад-
сорбции БЭТ, адсорбции Гиббса. 

Тема 18. Использование статистической термодинамики для расчета химиче-
ских равновесий. Статистическая сумма: поступательная, вращательная, коле-
бательная, электронная, ядерная. Вычисление термодинамических функций че-
рез статсуммы. Химический потенциал, константа равновесия. Статистический 
расчет констант равновесия в реакциях изотопного обмена или изомеризации. 

Практические занятия (34 ч) 
Содержание практического занятия 
Объем, 
час 
Семинар 1. Единицы измерения ТД величин, применяемые системы единиц из-
мерения. Часто используемые в расчетах ТД систем физические постоянные. 
Взаимосвязь теплоты и работы, первое начало термодинамики (задача 7). Изо-
хорный и изобарный тепловой эффект, энтальпия. Относительные изменения 




энтальпии системы при различных процессах: фазовых переходах, нагревании, 
химической реакции и др. Расчёт изменения энтальпии и внутренней энергии 
химической реакции, закон Гесса. Стандартные энтальпии образования веществ 
Решение задач по Темам 1-2 
Семинар 2. Температурная зависимость энтальпии химической реакции, закон 
Кирхгофа. Пересчёт ∆
r
H
0
от одной температуры к другой. Химическая пере-
менная . Второе и третье начала термодинамики. Энтропия. Теплоемкость. Рас-
чёт изменения энтропии в различных ТД процессах (нагревание/охлаждение, 
плавление/кристаллизация, испарение/конденсация, смешение газов, сжа-
тие/расширение). Изменение энтропии химической реакции. Температурная 
зависимость энтропии химической реакции. Пересчёт ∆
r
S
0
от одной температу-
ры к другой. 

Решение задач по Теме 3 
Семинар 3. Направление самопроизвольного протекания ТД процесса в изохор-
но-изотермических и изобарно-изотермических условиях. Функции Гельмголь-
ца и Гиббса. Фундаментальные уравнения для четырёх ТД потенциалов. Соот-
ношения Максвелла. Метод Якобианов. Связь термического и калорического 
уравнений состояния. Расчет изменения внутренней энергии, энтальпии, тепло-
емкости, теплового эффекта и совершенной работы в ТД процессе с использо-
ванием уравнения состояния. 
Свойство аддитивности термодинамических потенциалов. 

Решение задач по Теме 4 
Семинар 4. Химический потенциал идеальных газов, конденсированных ве-
ществ. Изменение энергии Гиббса химической реакции. Условие химического 
равновесия. Константа равновесия. Температурная зависимость константы рав-
новесия. Нахождение равновесного состава гомогенной газофазной реакцион-
ной смеси в случаях, когда реакция протекает в изобарно-изотермических и 
изохорно-изотермических условиях. Использование степени превращения в 
качестве удобной переменной при расчётах равновесного состава 

Решение задач по Теме 5 
Семинар 5. Реальные газы. Химический потенциал реального газа, фугитив-
ность. Определение коэффициента фугитивности из уравнения состояния ре-
ального газа. Константы равновесия Kf, Kp, Kγ. Расчёт равновесного состава в 
системах, содержащих реальные газы. 

Решение задач по Теме 7 
Семинар 6. Химическое равновесие в системах с несколькими реакциями. Оп-
ределение числа линейно-независимых реакций. Теплоёмкость смеси реаги-
рующих газов. Расчёт равновесного состава в системах, содержащих конденси-
рованные фазы. 

Решение задач по Теме 6 
Семинар 7. Фазовые переходы первого и второго рода, примеры. Условие фазо-
вого равновесия. Стабильность фаз, уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовые 
диаграммы однокомпонентных систем (в качестве примеров рассмотреть H2O, 
Hg, S, P, C, СО2), тройная точка. Правило фаз Гиббса для однокомпонентных 
систем. 

Решение задач по Теме 8 
Семинар 8. Термодинамика смесей. Правило фаз Гиббса для многокомпонент-
ных систем, вариантность системы. Парциальные молярные величины. Уравне-
ние Гиббса-Дюгема. Функции смешения, избыточные функции смешения. Ра-
бота разделения 1 моля смеси на чистые компоненты, работа выделения 1 моля 
чистого компонента из бесконечно большого объёма смеси. 

Решение задач по Теме 9 
Семинар 9. Химический потенциал компонента в двухкомпонентной смеси. 
Идеальный раствор, предельно разбавленный раствор, регулярный раствор (оп-
ределение). Закон Рауля, закон Генри. Активность, коэффициент активности. 
Выбор стандартного состояния для химического потенциала компонента в рас-




творе.
Решение задач по Темам 10 
Семинар 10. Равновесия «жидкость-жидкость», «жидкость-пар» в двухкомпо-
нентной системе. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем. Правило ры-
чага. Диаграммы «жидкость-пар».

Решение задач по Теме 11 
Семинар 11. Равновесие «жидкость-твёрдое тело» в двухкомпонентной систе-
ме. Уравнение Шрёдера. Диаграммы «жидкость-твёрдое тело» 

Решение задач по Теме 12 
Семинар 12. Регулярные растворы. Коллигативные свойства. Эбуллиоскопия, 
криоскопия. Осмотическое давление. 

Решение задач по Теме 13 
Семинар 13. Растворы электролитов, электролитическая диссоциация, сильное 
отклонение от идеальности разбавленных растворов (x ~ 0.01) электролитов. 
Химический потенциал иона в водном растворе, выбор стандартного состояния 
для химического потенциала иона в водном растворе. Активность иона, коэф-
фициент активности иона. Уравнение Гиббса-Дюггема для системы «во-
да/электролит AxBy». Теоретический расчёт коэффициентов активности от-
дельных ионов с помощью теории Дебая-Хюккеля, границы её применимости. 
Ионная сила раствора. Среднеионная активность, среднеионный коэффициент 
активности.

Решение задач по Теме 14 
Семинар 14. Химическое и электрохимическое осуществление процесса, при-
меры. Электроды 1-го, 2-го и 3-го рода. Равновесие на границе раздела «элек-
трод/электролит», электрохимический потенциал. Электродный потенциал
уравнение Нернста, ЭДС цепи. Связь между ЭДС цепи и ∆G реакции, проте-
кающей в гальваническом элементе. Определение термодинамических величин 
с помощью электрохимических методов исследования 

Решение задач по Теме 15 
Семинар 15. Дисперсные системы, основные понятия. Дисперсность, удельная 
поверхность, поверхностное натяжение, кривизна поверхности. Давление под 
искривлённой поверхностью, уравнение Лапласа. Химический потенциал веще-
ства в дисперсном состоянии. Химические и фазовые превращения с участием 
веществ, находящихся в дисперсном состоянии 

Решение задач по Теме 16 
Семинар 16. Адсорбция, основные понятия: адсорбент, адсорбтив, адсорбат, 
адсорбционный центр, монослойное заполение, изотерма адсорбции, диссоциа-
тивная адсорбция, десорбция. Химический потенциал адсорбированного ком-
понента, его связь с долей адсорбционных центров на поверхности. Адсорбци-
онное равновесие, константа адсорбционного равновесия. Изотермы адсорбции 
Генри, Лэнгмюра. Теплота адсорбции и способ её определения. 

Решение задач по Теме 17 
Семинар 17. Статистическое описание идеальных газовых систем. Статистиче-
ская сумма поступательного, вращательного, колебательного движения. Элек-
тронная и ядерная статистические суммы. Связь статистической суммы с тер-
модинамическими величинами – энтропией, внутренней энергией, теплоёмко-
стью, энтальпией, свободной энергией Гельмгольца, свободной энергией Гиб-
бса; выражение для химического потенциала компонента. Описание химиче-
ских превращений с помощью статистических сумм: константы равновесия K
N

Kp. Реакции изотопного обмена. Приближенные вычисления констант равнове-
сия для реакций изотопного обмена. 

Решение задач по Теме 18 
Самостоятельная работа студентов (56 ч) 
Перечень занятий на СРС 
Объем, 
час 


10 
Самостоятельная работа во время занятий 
из них: 
44 
закрепление, обобщение и повторение пройденного учебного
материала 

уточнение и дополнение сведений и знаний, полученных на лекци-
ях, в том числе прохождение электронных тестов 

выполнение домашнего задания 
20 
подготовка к прохождению текущего контроля успеваемости (кол-
локвиум и контрольные работы) 
12 
изучение теоретического материала, не освещаемого на лекциях 

Самостоятельная работа во время промежуточной аттестации 
из них: 
10 
подготовка к экзамену 
10 
 
Лабораторные работы (70 ч) 
Содержание лабораторного занятия 
Объем, 
час 
Занятие №1. Выбирается из списка лабораторных работ 

Занятие №2. Выбирается из списка лабораторных работ

Занятие №3. Выбирается из списка лабораторных работ 

Занятие №4. Выбирается из списка лабораторных работ

Занятие №5. Выбирается из списка лабораторных работ

Курсовая работа. Выбирается из списка курсовых работ или выполняется в од-
ном из НИИ СО РАН 
40 

Download 300.22 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   23




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling