Opšti kurs fizičke hemije IOpšti kurs fizičke hemije I

Fond časova: 4+4

Profesor: Ivanka Holclajtner-AntunovićSoba 374, prizemlje, blok C

E-mail: ivanka@ffh.bg.ac.rsKonsultacije: Svaki dan, posle 9 h uz usmeni dogovor ili putem e-maila

Predavanje: Utorak, 12:00-14:00, Amfiteatar Fakulteta, Blok C, prizemljeInteraktivna nastava: Ponedeljak, 14:00-16:00, Amfiteatar Fakulteta

Asistenti: Miroslav Ristić i Igor Pašti Vežbe: Po grupama po rasporedu, vežbaonica 263, I podrum

Website Fakulteta: www.ffh.bg.ac.rs/OKFH

Cilj predmeta Opšti kurs fizičke hemije

Opšti kurs fizičke hemije: Eksperimentalno i teorijski proučava rezličite oblike materije preko njihovih makroskopskih osobina i njihovu interakciju sa energijom

# Ovaj kurs služi kao uvod hemijskoj termodinamici, omogućavajući razumevanje bazičnih principa, zakona i teorija fizičke hemije uopšte, odnosno pojedinih njenih disciplina kao što su hemijska kinetika, elektrohemija, spektrohemija, fizička hemija fluida, biofizička hemija i dr. # Kroz ovaj kurs treba da naučite da koristite sopstvenu logiku i zaključivanje pri rešavanju problema i izvođenju jednačina prema postavljenom modelu, tako da jednačine daju jasnu sliku fizičkih pojava koje proučavate. # Pored toga treba da razvijete sposobnost da rešavate kvantitativne probleme. Treba da naučite kako da primenjujete matematiku u hemiji i fizičkoj hemiji. To ćemo činiti kroz računske zadatke.

GASOVITO STANJEGASOVITO STANJE::

IDEALNO GASNO STANJEIDEALNO GASNO STANJE

REALNO GASNO STANJEREALNO GASNO STANJEKINETIČKA TEORIJA GASOVAKINETIČKA TEORIJA GASOVA

OSNOVI OSNOVI TERMODINAMIKTERMODINAMIKE-E-

osnovni pojmovi hemijske osnovni pojmovi hemijske termodinamiketermodinamike

Sadržaj predmeta Opšti kurs fizičke hemije I

Kolokvijumi:I kolokvijum: Osnovna merenja

1.Određivanje gustine tečnostitečnosti

2. Određivanje indeksa prelamanja3. Određivanje viskoznosti tečnostitečnosti4. Određivanje površinskog napona5. Određivanje ugla skretanja optički aktivnih supstancija

III kolokvijum: Termodinamika i ravnoteža7. Određivanje toplote rastvaranja 8. Određivanje toplote sagorevanja9. Određivanje toplote topljenja leda10. Određivanje konstante ravnoteže mutarotacije glukoze

II kolokvijum: Gasovi6. Određivanje molarne mase Viktor-Majerovom metodom7. Provera gasnih zakona primenom kompjuterskih

simulacija

Radna sveska!

Polaganje ispita-usmeno

Način ocenjivanja

Posećivanje predavanja 5 bodova: 50-60% -1, 60-70%-2, 70-80-3, 80-90%-4 i 90-100-5Interakt. nastava i domaći: 5 bodovaKolokvijumi vežbe: 15, svaki po 5 (1 bod-6, 2b.-7,3b.-8, 4b.-9, 5b.-10)-Minimalno 3 bodaVežbe: 5, svaka po 0,5Nastavni kolokv. 40, svaki po 20Ispit 30 Ocena

51-60 bodova 661-70 bodova 771-80 bodova 881-90 bodova 991-100 bodova 10

70

Literatura

Udžbenici:1. Holclajtner-Antrunović Ivanka, Opšti kurs fizičke hemije,Zavod za izdavanje udžbenika, Beograd, 2000.2. S. Đorđević, V. Dražić, Fizička hemija, Beograd, Fizička hemija,

Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd, 2002.3. Atkins, P.W. & de Paula, J. Physical Chemistry, 7thEdition. W.H. Freeman & Co., New York, 2002. (6. i ostala izdanja

Atkinsovog udžbenika)4. I. Levine, Physical Chemistry,New York, 1995.5. F. Daniels, R. Alberty, Physical Chemistry, New York, 1975.6. S. Gledston, Udžbenik fizičke hemije, Beograd, 1967.7. W. Moore, Fizička hemija, Beograd, 1967.8. J. Egert, I. Hok, G. M. Švab, Udžbenik fizičke hemije, Beograd, 1966.9. R. Brdička, Osnove fizičke hemije, Zagreb, 1969.Praktikumi i Zbirke:1. R. Konjević i sar., Praktikum iz fizičke hemije za studente

hemije2. U. Mioč, R. Hercigonja, Zbirka zadataka iz opšteg kursa fizičke

hemije Novi praktikum u pripremi!

Šta je fizička hemija?

FIZIČKA HEMIJA proučava fizičke osnove i definiše fizičke principe koji određujuosobine i ponašanje materije u različitim agregatnim stanjima u zavisnosti od hemijskihosobina i uslova pod kojim se materija nalazi kaoi njihovo uzajamno dejstvo.

Izvodeći na egzaktnoj osnovi najopštije relacije,Izvodeći na egzaktnoj osnovi najopštije relacije,fizička hemija sa ostalim posebno prirodnim naukama fizička hemija sa ostalim posebno prirodnim naukama doprinosi jedinstvenom pogledu na suštinu sveta, doprinosi jedinstvenom pogledu na suštinu sveta, a razvija se uporedo sa razvojem eksperimentalnih a razvija se uporedo sa razvojem eksperimentalnih tehnika, metoda i tehnologije.tehnika, metoda i tehnologije.

ATOMISTIKA

HEMIJSKA I STATISTIČKA

TERMODINAMIKA

SPEKTROHEMIJA

ELEKTROHEMIJA

RADIOHEMIJA

HEMIJSKA KINETIKA

FIZIČKA HEMIJA FLUIDA

FIZIČKA HEMIJA ČVRSTOG STANJA

KVANTNA HEMIJAI MOLEKULSKE STRUKTURE

BIOFIZIČKA HEMIJA

FIZIČKA HEMIJA ŽIVOTNE SREDINE

FIZIČKA HEMIJA MATERIJALA…

FIZIČKA HEMIJA PLAZME

Počeci fizičke hemije u svetuPočeci fizičke hemije u svetu

1887. 1887. Zeitschrift fur physikalische ChemieZeitschrift fur physikalische Chemie

Svante Arrhenius Jacobus Van’t HoffWilhelm Ostwald

Physico-Chemical Doubts Physico-Chemical Doubts and Paradoxes and Paradoxes

(XVIII v.)J. Black, A. Lavoisier

(XIX v.)M. Faraday, W. Allen Miller, Chemical Physics

Robert Boyle (1627-1691)

(XVII v.)I. Newton

•1741- Elementi matematičke hemije

•1752- Uvod u pravu fizičku hemiju

””FiFizička hemijazička hemija je nauka koja je nauka kojaobjašnjava, na osnovu postavki objašnjava, na osnovu postavki i iskustava fizike, uzroke onogai iskustava fizike, uzroke onogaššto se dešava u hemijskim ope-to se dešava u hemijskim ope-racijama u složenim telima”racijama u složenim telima”

M. V. Lomonosov

(1711-1765)

Počeci visokog školstva u Srbiji

•1808. Dositej Obradović osniva Veliku školi•1838-juna meseca osnovan Licej u Kragujevcu

•1844-Licej se seli u Konak knjeginje Ljubice u Beogradu

1863-Licej prerasta u Veliku 1863-Licej prerasta u Veliku školuškolu

Velika pijaca ispred Kapetan Mišinog zdanja

Velika škola je preraslaVelika škola je prerasla1905. godine u1905. godine uUniverzitet u Beogradu Univerzitet u Beogradu

Prof. Stojiljković je

bio upravnik Zavoda

sa ratnim prekidima

čitavih četrdeset

godina.

Prof. Miloje Stojiljković(1873 -1962)

1903. god. početkom septembra dr. Miloje1903. god. početkom septembra dr. MilojeStojiljković postavljen za docenta fizičke hemijeStojiljković postavljen za docenta fizičke hemije

Prof. PProf. Pavleavle Savi Savić ć rukovodi Zavodom rukovodi Zavodom od 1947. dood 1947. do 1966. 1966.

(1909-1994)

1990. nastaje Fakultet za fizičku hemiju

Agregatna stanja materije

Četiri agregatna stanja materije:Gas: Ispunjava i zauzima oblik suda u kome se nalazi, slično tečnostima, sem što su čestice na tako velikim rastojanjima pa su interakcije između čestica minimalne. Prosečna energija po čestici reda 1 eV. Gasovi su mešljivi i kompresibilni.Tečnosti: Ne ispunjavaju sud, ali uzimaju njegov oblik. Interakcije izražene, prosečna energija reda 10-1 eV, rastojanje između čestica nešto veće od njihovih dimenzija. Čvrsto: Ne ispunjava i ne uzima oblik suda. Čestice na rastojanjima vrlo bliskim njihovim dimenzijama. Interakcije vrlo izražene. Prosečna energija po čestici reda 10-2 eV. Gasna plazma: Više ili manje jonizovani gas gde je prosečna energija po čestici reda 10 eV pa dolazi do neelastičnih sudara.

1eV=1,6∙10-19J

Stanje gasova

Stanje svake supstancije se opisuje osobinama stanja. Osobine stanja izražavaju se parametrima stanja:V zapreminaP pritisakT temperaturan količina supstancije (mol)Prostor koji zauzima gas je zapremina V.Broj molekula prisutnih u uzorku se izražava količinom supstancije n.Veza između parametara stanja predstavlja jednačinu stanja:

0),,,( nTPVf

Pritisak

Pritisak predstavlja odnos između sile (u N) i površine (u m2) na koju sila deluje:

A

FP

Pritisak gasa je rezultat ogromnog broja sudara molekula gasa sa zidom suda

Jedinice pritiska

Ime Simbol Vrednost

paskalbaratmosferaTorrmm živinog stubafunta po kvadratnom inču

1 Pa1 bar1 atm1 Torr1 mmHg

1 psi

1 N m-2, 1 kg m-1s-2

105Pa101 325 Pa133,322 Pa133,322 Pa

6,894757 kPa

Merenje pritiska

Pritisak se jednostavno merimanometrom u kome neisparljiviviskozni fluid ispunjava U-cev.

Pritisak u aparaturi (a) i atmosferskipritisak (b) direktno je srazmeranrazlici visina u dva stuba, h:

ghP

gde je ρ gustina viskoznog fluida.

ghPP ex

Gas na višem pritisku pokrećeklip sabijajući gas na nižem pritisku do uspostavljanja stanja ravnotežekada su pritisci sa obe strane klipa izjednačeni. Sistem se nalazi ustanju mehaničke ravnoteže.

Pritisak gasa u mehaničkomsistemu koji uključuje i pokretni klip može se regulisati uvođenjem i ispuštanjem gasa u sistem ili iz njega kroz slavine.

Mehanička ravnoteža

Termalna ravnoteža-temperatura

Temperatura je osobina koja opisuje protok toplote. Energija će teći između dva objekta u kontaktu što će dovesti do promene stanjaovih objekata

Zid koji razdvaja objekte može biti:Dijatermički –opaža se promena stanja kadasu objekti u kontaktu (npr. metal)Adijabatski-ako nema protoka energije izmeđuobjekata koji su u kontaktu (npr. stiropor)

Dijatermički zid

Energija kao toplota

Visoka T Niska T

Jednake temperature

Niska T Visoka T

Termalna ravnotežaDva objekta su u termalnoj ravnoteži kada nema promene stanjakada su u međusobnom kontaktu.

A: komad gvožđaB: komad bakraC: sud sa vodom

Nulti zakon termodinamike:Ako je A u termalnoj ravnoteži sa B i B je utermalnoj ravnoteži sa C, tada je C takođe u termalnoj ravnoteži sa A

Ako je B termometar (staklena kapilara ispunjena živom) u kontaktu sa A, stub žive će imati određenu dužinu. Ako se B dovedeu kontakt sa drugim objektom C, može se odrediti promena stanja kada se A i C dovedu u kontakt. Živin stub se koristi za merenjetemperatura A i C.

Termometri-temperatura

Sistem koji se menja na pravilan i uočljiv nači sa promenamatemperature ima potencijal da se koristi kao termometar.

Primeri:•Visina tečnosti u uskoj cevi (Hg ili alkohol)•Promena zapremine gasa (argon)•Promena električnog otpora žice (Pt)

Termometri se kalibrišu poređenjem u sistemima čija se stanjamogu reproduktivati, npr. H2O u trojnoj tački ili Ag u tački topljenja.

Temperatura nije toplota! Temperatura je relativna mera toploteizmeđu sistema-temperatura se može definisati kao tendencijasistema da gubi toplotu.