РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

Томск – 2005

I. Oрганизационно-методический раздел

1. Цель курса Лекции по курсу “Физическая химия” читаются студентам 3 курса физического фа-

культета 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.

2. Задачи учебного курса Задачами курса лекций является - дать базовые сведения по основам квантовой химии,

химической термодинамики, химической кинетики, необходимым прри изучении спец-дисциплин.

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 1. Введение Предмет физической химии. Задачи курса лекций 2. Периодическая система

элементов Д.И. Менделеева

Структура электронных оболочек атомов. Квантовые числа. Заполнение состояний. Принципы построения Периодиче-ской системы элементов и ее структура. Проявление периодичности в физических и химических свойствах элементов

3. Химическая связь Задачи квантовой химии. Принципы квантово-химического моделирования связей. Метод валентных связей. Валент-ность. Метод молекулярных орбиталей. Порядок связи. Хи-мическая связь в гетероатомных молекулах. Электроотри-цательность атомов. Ионность связей. Металлизация связей. Гибридизация связей. Кратные связи. Классификация твердых тел по типу химических связей

4. Химическая термоди-намика

Задачи химической термодинамики Термодинамические системы и параметры. Термохимия. Закон Гесса. Расчеты те-пловых эффектов реакций. Уравнения Кирхгофа. Фундамен-тальные уравнения Гиббса и термодинамические потенциалы. Химический потенциал элемента в системе. Парциальные мольные величины.

5. Термодинамика раст-воров

Основные определения. Задачи термодинамической теории растворов. Идеальные и неидеальные растворы. Растворы

газов. Фугитивность. Двухатомные системы. Законы Конова-лова. Нормировка стандартных состояний для компонентов раствора. Функции смешения и избыточные функции. Регулярные и атермальные растворы. Коллигативные свойства растворов

6. Термодинамика фазо-вых равновесий

Общий случай фазовых равновесий. Правило фаз Гиббса. Диаграммы состояния однокомпонентных и двухкомпонент-ных систем. Принципы термодинамического моделирования диаграмм состояния. Применение диаграмм состояния

7. Термодинамика хими-ческих 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

8. Равновесия в электролитах

Задачи электрохимии. Электролитическая диссоциация ве-ществ в водных растворах. Сильные и слабые электролиты. Закон разбавления Освальда. Ионное произведение воды. Хи-мические потенциалы компонентов электролита. Нормировка стандартного состояния. Образование двойного электриче-ского слоя на границе фаз в системах с электролитами. Термодинамика гальванического элемента. Топливные элементы

9. Феноменологическая кинетика химических реакций

Задачи химической кинетики. Скорость реакции и кинети-ческое уравнение реакции. Кинетика реакций 0-го, 1-го, 2-го, 3-го порядка. Псевдопорядок реакции. Порядок и моле-кулярность реакции. Кинетика сложных реакций: обратимых, параллельных, последовательных, сопряженных. Зависи-мость скорости реакции от концентрации компонентов и тем-пературы

10. Принципы моделиро-вания 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

Аудиторные занятия (час) в том числе №

пп Наименование

темы Всего часов лекции семинары лаборатор.

занятия

Самостоя-тельная работа

1 Введение 2 2 2 Периодическая сис-

тема 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 хи-мических реакций 4 4 1

8 Равновесия в электролитах 4 4 1

9 Феноменологическая кинетика химических реакций

6 6 3

10 Принципы моделиро-вания молекулярной кинетики реакций

2 2

ИТОГО 51 40 11 IV. Форма итогового контроля Зачет V. Учебно-методическое обеспечение курса 1. Рекомендуемая литература (основная):

1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М. ВШ. 1988. 496 с. 2. Николаев Л.А., Тулупов В.А. Физическая химия. М. ВШ. 1967. 465 с. 3. Даниэлс Ф., Олберти Р. Физическая химия. М. Мир. 1978. 645 с. 4. Эткинс П. Физическая химия, в 2-х томах. М. Мир. 1980. 580с., 584 с. 5. Голиков Г.А. Руководство по физической химии. М. ВШ. 1988. 383 с. 6. Краткий курс физической химии, п/ред. С.Н. Кондратьева. М. ВШ. 1978, 312 с. 7. Курс физической химии, п/ред. Я.И. Герасимова, в 2-х томах. М.: Химия, 1964,

Т. 1-624 с., Т.2. 656 с. 8. Лаврентьева Л.Г. Периодическая система элементов. Уч. пос. Томск, Изд-во ТГУ,

2003. 56с.

2. Рекомендуемая литература (дополнительная): 1. Угай Я.А. Общая химия. М. ВШ. 1984. 440 с. 1. Полторак О.М. Термодинамика в физической химии. М. ВШ. 1991. 319 с. 2. Эвери Г. Основы кинетики и механизмы химических реакций. М.: Мир, 1978. 214

с. 3. Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс физической кинетики. М. ВШ. 1984. 463 с. 4. Люпис К. Химическая термодинамика материалов. Пер. с англ. М.: Металлургия,

1989. 503 с. 5. Крестовников А.Н., Вигдорович В.Н. Химическая термодинамика. Металлургия,

1973. 256 с. 6. Яцимирский К.Б., Яцимирский В.К. Химическая связь. Киев. В.Ш. 1975, 404 с. 7. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. 8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. 9. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. 10. Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, 1983, 704 с. 11. Физическая химия, п/ред. Б.П. Никольского. Л.: Химия, 1987, 880 с.

12. Горшков В.И., Кузнецов И.А. Основы физической химии. М. Изд-во МГУ. 1993. 336с.

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