OpOpšštiti kurskurs fizifiziččkeke hemijehemije II

Fond časova: 4+4Profesor: Ivanka Holclajtner-AntunovićSoba 374, prizemlje, blok C

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

Predavanje: Utorak, 12:00-14:00, AmfiteatarFakulteta, Blok C, prizemljeInteraktivna nastava: Ponedeljak, 14:00-16:00, Amfiteatar FakultetaAsistenti: Miroslav Ristić i Igor PaštiVežbe: Po grupama po rasporedu, vežbaonica 263, I podrum

Predavanja i vežbe su obavezni!

Website predmeta OKFH:

www.ffh.bg.ac.rs/OKFH

Cilj predmeta Opšti kurs fizičke hemije

Opšti kurs fizičke hemije: Teorijski i eksperimentalno proučavarezličite oblike materije preko njihovih makroskopskih osobina i njihovu interakciju sa energijom

# Ovaj kurs služi kao uvod hemijskoj termodinamici, omogućavajući razumevanje bazičnih principa, zakona i teorijafizičke hemije uopšte, odnosno pojedinih njenih disciplina kao štosu hemijska kinetika, elektrohemija, spektrohemija, fizička hemijafluida, biofizička hemija i dr. # Kroz ovaj kurs treba da naučite da koristite sopstvenu logiku i zaključivanje pri rešavanju problema i izvoñenju jednačina prema postavljenom modelu, tako da jednačine daju jasnu sliku fizičkihpojava koje proučavate. # Pored toga treba da razvijete sposobnost da rešavatekvantitativne probleme. Treba da naučite kako da primenjujetematematičke operacije u hemiji i fizičkoj hemiji. To ćemo činiti kroz računske zadatke.

�� GASOVITO STANJEGASOVITO STANJE::IDEALNO GASNO STANJEIDEALNO GASNO STANJEREALNO GASNO STANJEREALNO GASNO STANJE�� KINETIKINETIČČKA TEORIJA GASOVAKA TEORIJA GASOVA�� OSNOVI OSNOVI TERMODINAMIKTERMODINAMIKEE--

osnovni pojmovi hemijske osnovni pojmovi hemijske termodinamiketermodinamike

Sadržaj predmeta Opšti kurs fizičkehemije I

Nastavni kolokvijumiNastavni kolokvijumi

�� Nastavni kolokvijumiNastavni kolokvijumi: 40 bodova (svaki po : 40 bodova (svaki po 20)20)

�� U toku semestra postoji dva nastavna U toku semestra postoji dva nastavna kolokvijuma. Svaki od ovih kolokvijuma kolokvijuma. Svaki od ovih kolokvijuma nosi po 20 bodova u konanosi po 20 bodova u konaččnoj oceni. noj oceni.

�� Svaki osvojeni bod preko 10 bodova se Svaki osvojeni bod preko 10 bodova se dodaje na ukupni broj bodova sa dodaje na ukupni broj bodova sa nastavnog kolokvijuma. Tako npr. ako je nastavnog kolokvijuma. Tako npr. ako je neko osvojio 11 bodova dodaje mu se 1 neko osvojio 11 bodova dodaje mu se 1 bod i konacni broj bodova je 12. Onaj ko bod i konacni broj bodova je 12. Onaj ko osvoji 20 bodova dobija jos dodatnih 10 i osvoji 20 bodova dobija jos dodatnih 10 i ima ukupno 30 bodova. ima ukupno 30 bodova.

Kolokvijumi na vežbama:I kolokvijum: Osnovna merenja

1.Odreñivanje gustine teteččnostinosti

2. Odreñivanje indeksa prelamanja3. Odreñivanje viskoznosti teteččnostinosti4. Odreñivanje površinskog napona5. Odreñivanje ugla skretanja optički aktivnih supstancija

III kolokvijum: Termodinamika i ravnoteža7. Odreñivanje toplote rastvaranja8. Odreñivanje toplote sagorevanja9. Odreñivanje toplote topljenja leda10. Odreñivanje konstante ravnoteže mutarotacije glukoze

II kolokvijum: Gasovi6. Odreñivanje molarne mase Viktor-Majerovom metodom7. Provera gasnih zakona primenom kompjuterskihsimulacija

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 20+…Ispit 30=10+10+10 Ocena

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

70

Usmeni ispitUsmeni ispit�� Usmeni ispitUsmeni ispit: 30 bodova. : 30 bodova. �� Usmeni ispit se polaUsmeni ispit se polažže u jednom od termina unapred e u jednom od termina unapred

predviñenih kalendarompredviñenih kalendarom. Izvla. Izvlačči se kombinacija tri i se kombinacija tri pitanja sa spiska ispitnih pitanja iz oblasti: gasno pitanja sa spiska ispitnih pitanja iz oblasti: gasno stanje, termodinamika i kinetistanje, termodinamika i kinetiččka teorija gasova. Po ka teorija gasova. Po izvlaizvlaččenju kombinacije pienju kombinacije pišše se koncept u trajanju oko e se koncept u trajanju oko jednog jednog ččasa. Odgovara se usmeno pred predmetnim asa. Odgovara se usmeno pred predmetnim nastavnikom. Po zavrnastavnikom. Po završšetku odgovaranja dobija se etku odgovaranja dobija se ocena usmeni deo, a nakon toga formira se konaocena usmeni deo, a nakon toga formira se konaččna na ocena.ocena.

�� Studenti koji su zadovoljni brojem osvojenih bodova Studenti koji su zadovoljni brojem osvojenih bodova kroz nastavne kolokvijume na usmenom ispitu samo kroz nastavne kolokvijume na usmenom ispitu samo polapolažžu deo koji se odnosi na kinetiu deo koji se odnosi na kinetiččku teoriju gasova. ku teoriju gasova. Studenti koji nemaju 10 bodova na nekom od Studenti koji nemaju 10 bodova na nekom od nastavnih kolokvijuma ili nisu zadovoljni osvojenim nastavnih kolokvijuma ili nisu zadovoljni osvojenim brojem bodova polabrojem bodova polažžu usmeni ispit iz onog dela za koji u usmeni ispit iz onog dela za koji nisu polonisu položžili nastavni kolokvijum tj. osvojili 10 bodova. ili nastavni kolokvijum tj. osvojili 10 bodova. Bodovi iz predispitnih obaveza se sabiraju sa bodovima Bodovi iz predispitnih obaveza se sabiraju sa bodovima osvojenim na ispitu.osvojenim na ispitu.

LiteraturaUdžbenici:1. Holclajtner-Antrunović Ivanka, Opšti kurs fizičke hemije,Zavod za izdavanje udžbenika, Beograd, 2000.2. S. ðorñević, 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. M. Ristić, I. Pašti, I. Lacković: Praktikum iz opšteg kursa fizičke

hemije2. R. Konjević i sar., Praktikum iz fizičke hemije za studente

hemije3. U. Mioč, R. Hercigonja, Zbirka zadataka iz opšteg kursa fizičke

hemije

Šta je fizička hemija?

•1741- Elementi

matematičke hemije

•1752- Uvod u pravu

fizičku hemiju

””FiFiziziččka hemijaka hemija je nauka kojaje nauka kojaobjaobjaššnjava, na osnovu postavki njava, na osnovu postavki i iskustava fizike, uzroke onogai iskustava fizike, uzroke onogaššto se deto se deššava u hemijskim opeava u hemijskim ope--racijama u sloracijama u složženim telimaenim telima””

M. V. Lomonosov

(1711-1765)

Šta je fizička hemija?

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

IzvodeIzvodeććii nana egzaktnojegzaktnoj osnoviosnovi najopnajopšštijetije relacijerelacije,,fizifiziččkaka hemijahemija sasa ostalimostalim posebnoposebno prirodnimprirodnim naukamanaukamadoprinosidoprinosi jedinstvenomjedinstvenom pogledupogledu nana susušštinutinu svetasveta, , a a razvijarazvija se se uporedouporedo sasa razvojemrazvojem eksperimentalniheksperimentalnihtehnikatehnika, , metodametoda i i tehnologijetehnologije..

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

FORENZIČKA FIZIČKA HEMIJA...

ARHEOMETRIJA

Agregatna stanja materije

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

P pritisak

T temperatura

n količina supstancije (mol)Prostor koji zauzima gas je zapremina V.Broj molekula prisutnih u uzorku se izražava količinom supstancije n.Veza izmeñu parametara stanja predstavlja jednačinustanja:

0),,,( =nTPVf

Pritisak

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

A

FP =

Pritisak gasa je rezultat ogromnog broja sudara molekulagasa sa zidom suda

Jedinice pritiska

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

105Pa101 325 Pa133,322 Pa133,322 Pa

6,894757 kPa

1 Pa1 bar1 atm1 Torr1 mmHg

1 psi

paskalbaratmosferaTorrmm živinogstubafunta pokvadratnominču

VrednostSimbolIme

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 ρ=

gde je ρ gustina viskoznog fluida.

ghPP ex ρ±=

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

Pritisak gasa u mehaničkomsistemu koji uključuje i pokretniklip može se regulisati uvoñenjem i ispuštanjem gasa u sistem ili iznjega kroz slavine.

Mehanička ravnoteža

Termalna ravnoteža-temperatura

Temperatura je osobina koja opisuje protok toplote. Energija će teći izmeñu dva objekta u kontaktu što će dovesti do promene stanjaovih objekataTermalna ravnoteža je uspostavljena kada je temperatura ista u svim delovima sistema

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

A: komad gvožñaB: 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 takoñe u termalnoj ravnoteži sa A

Ako je B termometar (staklena kapilara ispunjena živom) u kontaktu sa A, stub žive će imati odreñenu 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 poreñenjem u sistemima čija se stanjamogu reproduktivati, npr. H2O u trojnoj tački ili Ag u tački topljenja.

Temperatura nije toplota! Temperatura je relativna mera toplotekoja se razmenjuje izmeñu sistema-temperatura se može definisati kao tendencija sistema da gubi ili prima toplotu.