Программа дисциплины «физическая химия»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

Томск – 2005

Oрганизационно-методический раздел

Цель курса

Лекции по курсу “Физическая химия” читаются студентам 3 курса физического факультета как дисциплина общей профессиональной подготовки. Цель курса – дать базовые сведения по физической химии, необходимые для изучения специальных дисциплин. Курс “Физическая химия” базируется на курсах квантовой механики, термодинамики.

Задачи учебного курса

Задачами курса лекций является - дать базовые сведения по основам квантовой химии, химической термодинамики, химической кинетики, необходимым прри изучении спецдисциплин.
3. Требования к уровню освоения курса

После изучения курса студент должен уметь пользоваться периодической системой элементов в международном варианте, иметь представления о типах химических связей в молекулах и кристаллах и способах их расчета, знать основы химической термодинамики и их применения для расчетов энергии связи, теплоты реакции, константы равновесия реакции, химических потенциалов компонентов растворов, в том числе, растворов электролитов, знать основы формальной кинетики химических процессов и способы анализа экспериментальных данных по кинетике с целью определения порядка реакции, выявления сложных реакций и лимитирующих стадий в кинетике сложного процесса.

II. Содержание курса

№	Тема	Содержание
	Введение	Предмет физической химии. Задачи курса лекций
	Периодическая система элементов Д.И. Менделеева	Структура электронных оболочек атомов. Квантовые числа. Заполнение состояний. Принципы построения Периодической системы элементов и ее структура. Проявление периодичности в физических и химических свойствах элементов
	Химическая связь	Задачи квантовой химии. Принципы квантово-химического моделирования связей. Метод валентных связей. Валентность. Метод молекулярных орбиталей. Порядок связи. Химическая связь в гетероатомных молекулах. Электроотрицательность атомов. Ионность связей. Металлизация связей. Гибридизация связей. Кратные связи. Классификация твердых тел по типу химических связей
	Химическая термоди-намика	Задачи химической термодинамики Термодинамические системы и параметры. Термохимия. Закон Гесса. Расчеты тепловых эффектов реакций. Уравнения Кирхгофа. Фундаментальные уравнения Гиббса и термодинамические потенциалы. Химический потенциал элемента в системе. Парциальные мольные величины.
	Термодинамика раст-воров	Основные определения. Задачи термодинамической теории растворов. Идеальные и неидеальные растворы. Растворы газов. Фугитивность. Двухатомные системы. Законы Коновалова. Нормировка стандартных состояний для компонентов раствора. Функции смешения и избыточные функции. Регулярные и атермальные растворы. Коллигативные свойства растворов
	Термодинамика фазо-вых равновесий	Общий случай фазовых равновесий. Правило фаз Гиббса. Диаграммы состояния однокомпонентных и двухкомпонентных систем. Принципы термодинамического моделирования диаграмм состояния. Применение диаграмм состояния
	Термодинамика химических равновесий	Термодинамика простой реакции. Химическая переменная. Общее условие химического равновесия. Константа равновесия. Влияние температуры и давления на равновесие. Принцип Ле-Шателье. Стандартный изобарный потенциал химической реакции. Расчет констант равновесия. Расчет выходов реакций
	Равновесия в электролитах	Задачи электрохимии. Электролитическая диссоциация веществ в водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Закон разбавления Освальда. Ионное произведение воды. Химические потенциалы компонентов электролита. Нормировка стандартного состояния. Образование двойного электрического слоя на границе фаз в системах с электролитами. Термодинамика гальванического элемента. Топливные элементы
	Феноменологическая кинетика химических реакций	Задачи химической кинетики. Скорость реакции и кинетическое уравнение реакции. Кинетика реакций 0-го, 1-го, 2-го, 3-го порядка. Псевдопорядок реакции. Порядок и молекулярность реакции. Кинетика сложных реакций: обратимых, параллельных, последовательных, сопряженных. Зависимость скорости реакции от концентрации компонентов и температуры
	Принципы моделирования молекулярной кинетики реакций	Теория столкновений. Активированный комплекс. Кинетика гетерогенных реакций. Понятие о гетерогенном катализе

Примерная тематика рефератов, курсовых работ:

Рефераты могут быть написаны по всем основным разделам данной дисциплины.

III. Распределение часов курса по темам и видам работ

№ пп	Наименование темы	Всего часов	Аудиторные занятия (час)			Самостоя-тельная работа
			в том числе
			лекции	семинары	лаборатор. занятия
1	Введение	2	2
2	Периодическая система элементов Д.И. Менделеева	4	4			1
3	Химическая связь	6	6			2
4	Химическая термодинамика	4	4			1
5	Термодинамика растворов	4	4			1
6	Термодинамика фазовых равновесий	4	4			1
7	Термодинамика химических реакций	4	4			1
8	Равновесия в электролитах	4	4			1
9	Феноменологическая кинетика химических реакций	6	6			3
10	Принципы моделирования молекулярной кинетики реакций	2	2
	ИТОГО	51	40			11

IV. Форма итогового контроля

Зачет
V. Учебно-методическое обеспечение курса

Рекомендуемая литература (основная):

Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М. ВШ. 1988. 496 с.
Николаев Л.А., Тулупов В.А. Физическая химия. М. ВШ. 1967. 465 с.
Даниэлс Ф., Олберти Р. Физическая химия. М. Мир. 1978. 645 с.
Эткинс П. Физическая химия, в 2-х томах. М. Мир. 1980. 580с., 584 с.
Голиков Г.А. Руководство по физической химии. М. ВШ. 1988. 383 с.
Краткий курс физической химии, п/ред. С.Н. Кондратьева. М. ВШ. 1978, 312 с.
Курс физической химии, п/ред. Я.И. Герасимова, в 2-х томах. М.: Химия, 1964, Т. 1-624 с., Т.2. 656 с.
Лаврентьева Л.Г. Периодическая система элементов. Уч. пос. Томск, Изд-во ТГУ, 2003. 56с.

Рекомендуемая литература (дополнительная):

Угай Я.А. Общая химия. М. ВШ. 1984. 440 с.

Полторак О.М. Термодинамика в физической химии. М. ВШ. 1991. 319 с.
Эвери Г. Основы кинетики и механизмы химических реакций. М.: Мир, 1978. 214 с.
Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс физической кинетики. М. ВШ. 1984. 463 с.
Люпис К. Химическая термодинамика материалов. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1989. 503 с.
Крестовников А.Н., Вигдорович В.Н. Химическая термодинамика. Металлургия, 1973. 256 с.
Яцимирский К.Б., Яцимирский В.К. Химическая связь. Киев. В.Ш. 1975, 404 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика.
Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, 1983, 704 с.
Физическая химия, п/ред. Б.П. Никольского. Л.: Химия, 1987, 880 с.
Горшков В.И., Кузнецов И.А. Основы физической химии. М. Изд-во МГУ. 1993. 336с.

Автор:

Лаврентьева Людмила Германовна, д.ф.-м.н., профессор