МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГАОУ ВПО "УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"

"УТВЕРЖДАЮ"

Проректор по науке А.А.Попов

2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине «Специальные дисциплины отрасли наук и научной специальности 02.00.04 Физическая химия»

по специальности 02.00.04 «Физическая химия»

Всего учебных часов/зачетных единиц 72/2 Всего аудиторных занятий, час 36 Всего часов на самостоятельную работу 36 Аттестация (семестр) Екатеринбург 2012 Рабочая программа составлена на основании федеральных государственных требований к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура), утвержденных приказом Минобрнауки РФ от 16.03.2011 г. № 1365; программы - минимум кандидатского экзамена по специальности 02.00. «Физическая химия», утвержденной решением Ученого Совета Института естественных наук УрФУ №3 от 23 января 2012 г.; паспорта специальности научных работников специальности 02.00.04 «Физическая химия»; учебного плана.

Составитель рабочей программы Зав. кафедрой физической химии Профессор, д.х.н. _ Черепанов В.А.

(подпись) Председатель Ученого Совета ИЕН Кружаев В.В.

(подпись) _2012 г.

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В курсе «Специальные дисциплины отрасли наук и научной специальности 02.00. Физическая химия» углубленно изучаются основные физико-химические подходы к анализу химических объектов и процессов. Основными рассматриваемыми направлениями являются:

кристаллохимия, термодинамика, кинетика, электрохимия.

Рабочая программа составлена на основе: федеральных государственных требований к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура), утвержденных приказом Минобрнауки РФ от 16.03.2011 г. № 1365; программы - минимум кандидатского экзамена по специальности 02.00. «Физическая химия», утвержденной решением Ученого Совета Института естественных наук УрФУ №3 от 23 января 2012 г.; паспорта специальности научных работников специальности 02.00.04 «Физическая химия»; учебного плана по основной образовательной программе послевузовского профессионального образования (аспирантура) по специальности 02.00. «Физическая химия».

2 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

2.1. Распределение часов учебных занятий по семестрам Трудоемкость Вид занятий Количество часов в семестр Час. Зач. ед.

Лекционные занятия 18 18 0, Практические занятия 18 18 0, Самостоятельная работа 36 36 ИТОГО 72 72 2.2. Содержание дисциплины 2.2.1.Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий Трудоемкость № Тема, раздел п/п Зач.

Час.

ед.

1 Раздел 1. Основы химической термодинамики. Тема 1. Первое начало термодинамики. Тема 2. Второе начало термодинамики. Тема 3.

Термодинамические потенциалы.

2 Раздел 2. Химические и адсорбционные равновесия. Тема 1. Уравнения изобары и изохоры химической реакции. Константа равновесия. Тема 2. Явления адсорбции. Изотермы и изобары адсорбции. Константа адсорбционного равновесия.

3 Раздел 3. Фазовые равновесия. Растворы. Тема 1. Гетерогенные равновесия. Условия фазового равновесия. Правило фаз Гиббса.

Фазовые переходы. Уравнение Клайперона – Клаузиуса. Тема 2.

Графическое изображение фазовых равновесий. Тема 3.

Термодинамическая классификация растворов. Парциальные мольные величины. Уравнение Гиббса - Дюгема. Колигативные свойства растворов.

химической кинетики. Уравнения формальной кинетики. Тема 2.

Уравнение Аррениуса. Теория активных соударений. Теория переходного комплекса.

электрохимических системах. Тема 2. Явления переноса в электрохимических средах. Электропроводность, миграция. Тема 3.

Равновесия в гетерогенных электрохимических системах. Теория электродных потенциалов. Гальванические элементы.

2.2.2. Практические занятия, их наименование, содержание, объём в часах 1 Раздел 1. Тема 1. Законы термохимии. Тема 2. Расчеты изменения энтропии в различных процессах. Статистический смысл энтропии.

Тема 3. Направленность физико-химических процессов.

2 Раздел 2. Тема 1. Расчеты выхода продуктов химических реакций. Смещение равновесия. Тема 2. Использование уравнения БЭТ для определения поверхности адсорбентов.

Изображение диаграмм состояния одно- двух- и трехкомпонентных систем. Тема 3. Криоскопия и эбуллиоскопия. Осмотической давление.

Раздел 4. Химическая кинетика. Тема 1. Уравнения кинетики для реакций первого, второго и третьего порядков. Сложные реакции:

обратимые, параллельные и последовательные. Тема 2. Определение энергии активации. Расчеты скорости реакции при разных Раздел 5. Электрохимия. Тема 1. Расчеты равновесных концентраций в растворах электролитов Энергия сольватации. Тема 2. Расчеты электропроводности. Определение чисел переноса. Подвижность. Тема 3. Расчеты ЭДС гальванических элементов различных типов.

Термодинамика гальванических элементов.

2.2.3. Самостоятельная работа аспирантов Раздел 1. Элементы статистической литературой, знализ реферативных термодинамики. Функции источников с учетом содержания понятия о химическом сродстве.

Принцип Бертло и область его применимости. Расчеты констант равновесия химических реакций с использованием таблиц стандартных значений термодинамических функций.

Раздел 3. Уравнения Эренфеста. Законы литературой, знализ реферативных Коновалова. Законы Вревского. источников с учетом содержания Идеальная растворимость твердых тел. дисциплины. (написание Раздел 4. Кинетика гетерогенных реакций. Особенности кинетики реакций в растворах. Цепные реакции.

Фотохимические реакции.

электрического слоя. Законы электролиза. Явления поляризации электродов. Концентрационное перенапряжение. Теория замедленного разряда.

2.3. Учебно-методические материалы по дисциплине 2.3.1. Основная и дополнительная литература Основная литература 1. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М., Высш.шк.1984.

2. Геpасимов Я.И., Гейдеpих В.А. Теpмодинамика pаствоpов. М.: Изд-во МГУ, 1980.

3. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии. т.1, М.: Химия, 1969.

4. Глазов В.М. Основы физической химии. М.: Высш. шк., 1981.

5. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Основы теоретической электрохимии. М., Высш.шк. 6. Байрамов В. М. Основы электрохимии М.: Академия. 2005, 240 с.

7. Еремин Е.Н. Основы химической термодинамики. М.: Высш.шк., 1978.

8. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлуpгия, 1976.

9. Зимон А.Д., Лещенко И.Ф.. Физическая химия. М.:Химия. 2000.

10. Кpаткий спpавочник Физико-химических величин / Под pед. Равделя А.А. и Понамаpевой А.М. Л.: Химия, 1983.

11. Каpапетьянц М.Х. Химическая теpмодинамика. М.: Высш. шк., 1975.

12. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. М.: Химия, 13. Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 1975.

14. Кубо Р. Теpмодинамика. М.: Миp, 1970.

15. Мюнстер А. Химическая термодинамика. М.: Мир, 1971.

16. Полторак О.М. Теpмодинамика в физической химии. М.: Высш. шк., 1991.

17. Сбоpник вопpосов и задач по физической химии для самоконтpоля. М.: Высш. шк., 1979.

18. Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия. М.: Высшая школа. 2010.

19. Товбин М.Л. Физическая химия. Киев: Hаукова думка, 1975.

20. Физическая химия, Под ред. Краснова К.С., М. Высш.шк., 21. Физическая химия, Под ред. Никольского Б.П., Л. Химия, 1987.

22. Фролов Ю.Г., Белик В.В.. Физическая химия. М.: химия. 1993.

Дополнительная литература 1. Базаpов И.П. Теpмодинамика. М.: Высш. шк., 1991.

2. Голиков Г.А. Руководство по физической химии. М.: Высш. шк., 1988.

3. Захаpов А.М. Диагpаммы состояния двойных и тpойных систем. М.: Металлуpгия, 1964.

4. Фен Д. Машины, энеpгия, энтpопия. М.: Миp, 1986.

5. Эткинс П. Физическая химия. т.1, М.: Миp, 1980.

2.3.2. Примерный перечень вопросов и заданий к зачету (аттестация) и/или тем рефератов и докладов 1. Первое начало термодинамики и его применение для термохимических расчетов.

2. Теплоемкость. Закон Кирхгоффа.

3. Расчет направления самопроизвольного протекания реакции.

4. Константа химического равновесия. Принципы смещения равновесия. Зависимостиь константы равновесия от температуры.

5. Фундаментальные уравнения Гиббса. Характеристические функции. Энергия Гельмгольца, энергия Гиббса и их свойства. Уравнение Максвелла.

6. Гетерогенные химические равновесия и особенности их термодинамического описания.

7. Изотермы и изобары адсорбции. Уравнения Генри. Константа адсорбционного равновесия.

Уравнение Ленгмюра, его термодинамический вывод. Условия применимости уравнения 8. Гетерогенные равновесия без химических реакций. Условия фазового равновесия.

Понятие фазы, компонента, степени свободы. Правило фаз Гиббса, его вывод.

9. Фазовые переходы первого рода. Уравнение Клайперона - Клаузиуса и его применение к различным фазовым переходам первого рода.

10. Однокомпонентные системы и их диаграммы состояния (примеры). Анализ хода линий диаграммы на основе уравнения Клаузиуса-Клапейрона.

11. Двухкомпонентные системы и их диаграммы состояния. Перитектическое превращение.

12. Термодинамическая классификация растворов. Функции смешения для идеальных и неидеальных растворов.

13. Давление насыщенного пара жидких растворов. Закон Рауля. Идеальные жидкие растворы и их определение. Неидеальные растворы и их свойства. Метод активностей. Коэффициенты активности и их определение по парциальным давлениям компонент.

14. Осмотические явления. Уравнение Вант-Гоффа, его термодинамический вывод и область применимости. Осмотические и мембранные равновесия в растворах.

15. Молекулярная сумма по состояниям и сумма по состояниям макроскопической системы.

Поступательная сумма по состояниям. Составляющие энтропии внутренней энергии и теплоемкости, обусловленные поступательным движением.

16. Определение скорости реакции. Кинетические кривые. Кинетические уравнения. Определение константы скорости и порядка реакции.

17. Сложные реакции. Принцип независимости элементарных стадий. Методы составления кинетических уравнений. Обратимые реакции первого порядка. Определение элементарных констант из опытных данных. Параллельные реакции.

18. Термодинамическое описание ион-ионного взаимодействия. Понятия средней активности и среднего коэффициента активности; их связь с активностью и коэффициентом активности отдельных ионов.

19. Неравновесные явления в растворах электролитов. Диффузионный и миграционный потоки.

Формула Нернста-Эйнштейна. Диффузионный потенциал. Удельная и эквивалентная электропроводность. Числа переноса и методы их определения.

20. Понятие электрохимического потенциала и условие электрохимического равновесия на границе раздела фаз. Равновесные электрохимические цепи и их ЭДС. Формула Нернста и уравнение Гиббса-Гельмгольца.

21. Плотность тока как мера скорости электродного процесса; поляризация электродов. Стадии электродного процесса.

Дополнения и изменения в рабочей программе за / учебный год В рабочую программу «Специальные дисциплины отрасли наук и научной специальности 02.00.04 Физическая химия» для специальности 02.00.04 «Физическая химия»:

Дополнения и изменения внес: _(должность, Ф.И.О., подпись) Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании Ученого Совета Института естественных наук УрФУ…………….. «» 20 г.

Председатель Ученого Совета ИЕН Кружаев В.В.

_2011 г.