авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Министерство образования Республики Беларусь

Учебно-методическое объединение вузов Республики Беларусь

по естественнонаучному образованию

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель Министра образования

Республики Беларусь

А. И. Жук

«» _ 2011 г.

Регистрационный № ТД-/тип.

ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ Типовая учебная программа для учреждений высшего образования по специальности:

1-31 01 02 Биохимия 1-31 01 03 Микробиология Начальник Управления высшего и СОГЛАСОВАНО среднего специального образования Председатель Министерства образования Респуб учебно-методического объединения лики Беларусь вузов Республики Беларусь Ю. И. Миксюк по естественнонаучному «» 2011 г.

образованию А.Л. Толстик Проректор по учебной и воспита «» _ 2011 г. тельной работе Государственного учреждения образования «Республи канский институт высшей школы»

В.И. Шупляк «» 2011 г.

Эксперт-нормоконтролер Н.П. Машерова «» 2011 г.

Минск СОСТАВИТЕЛИ:

В.В.Паньков, заведующий кафедрой физической химии Белорусского госу дарственного университета, доктор химических наук, профессор;

А.А.Савицкий, доцент кафедры физической химии Белорусского государст венного университета, кандидат химических наук, доцент;

Л.М.Володкович, старший преподаватель кафедры физической химии Бело русского государственного университета.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра химии учреждения образования «Белорусский государственный пе дагогический университет имени Максима Танка»;

Г.С.Петров, доцент кафедры физической и коллоидной Белорусского госу дарственного технологического университета, кандидат химических наук, доцент.

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой физической химии Белорусского государственного университета (протокол № 1 от 01.09.2011);

Научно-методическим советом Белорусского государственного университета (протокол №_ от _ 2011 г.);

Научно-методическим советом по химии Учебно-методического объединения вузов Республики Беларусь по естественнонаучному образованию (протокол №_ от _ 2011 г.);

Ответственный за редакцию: Л.М.Володкович Ответственный за выпуск: А.А.Савицкий ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Современная физическая химия представляет собой одну из фундамен тальных дисциплин химического цикла и является теоретической основой современной химии. Изучение физической химии показывает, что универ сальные физико-химические закономерности связывают воедино все области химии и естествознания независимо от объекта исследования и находят ус пешное применение для решения конкретных практических задач. Именно поэтому курс физической и коллоидной химии на биологических факульте тах университетов является необходимой базой для успешного изучения как химических (аналитическая, органическая, неорганическая, коллоидная и биологическая химии), так и специальных дисциплин.

Основная задача курса – раскрыть физический смысл основных физи ческих законов, научить студентов видеть области применения этих законов и четко понимать их принципиальные возможности при решении конкрет ных научных проблем.

Типовая программа составлена на основе требований образовательного стандарта в соответствии с современным методологическим и научным со держанием курса физической и коллоидной химии, с учетом опыта его пре подавания в ведущих вузах ближнего и дальнего зарубежья.

Основными целями изучения курса физической и коллоидной химии являются:

1. Изучение основ химической термодинамики, термохимии, учений о химическом и фазовом равновесиях, скоростях и механизмах хими ческих реакций, их взаимосвязи с электрическими явлениями, уче ний о дисперсно-коллоидных системах и поверхностных явлениях на границах раздела фаз;

2. Применение теоретических законов физической и коллоидной хи мии к решению различных теоретических и практических задач, проведение расчетов выхода продуктов химических реакций, ис пользование различных диаграмм для предсказания свойств много компонентных материалов и коллоидных систем.

В результате изучения дисциплины обучаемый должен:

знать:

- основные понятия, законы и теории физической химии;

- основы химической кинетики и термодинамики;

- основы электрохимии;

- строение и свойства дисперсных систем и растворов;

- основные достижения в области химии и перспективы их использо вания в практике и решении различных проблем;

в живой и неживой природе, медицине уметь:

- применять изученные законы и понятия при характеристике соста вов, строения и свойств веществ, химических реакций, способов по лучения веществ и их практического использования;

- проводить численные расчеты при решении химических задач;

- устанавливать связь между строением и свойствами веществ;

- проводить химический эксперимент.

Не все вопросы, перечисленные в программе, выносятся на лекцию.

Часть разделов описательного характера предлагается изучить самостоятель но по литературе, указанной в конце программы или на лабораторных заня тиях. Контроль качества усвоения такого материала осуществляется в ходе сдачи теоретических коллоквиумов и лабораторного практикума.

Лабораторные занятия предусматривают освоение техники выполнения химического эксперимента, методов подготовки веществ, методики приго товления растворов, проведения исследовательского эксперимента и анализа его результатов, и должны быть обеспечены химической посудой, реактива ми, общелабораторным и специальным оборудованием, средствами нагляд ности.

Для организации самостоятельной работы студентов по курсу следует использовать современные информационные технологии: разместить в сете вом доступе комплекс учебных и учебно-методических материалов (про грамма, методические указания к лабораторным занятиям, список рекомен дуемой литературы и информационных ресурсов, задания в тестовой форме для самоконтроля и др.).

Эффективность самостоятельной работы студентов целесообразно про верять в ходе текущего и итогового контроля знаний в форме устного опроса, коллоквиумов, тестового компьютерного контроля по темам и разделам кур са. Для общей оценки качества усвоения студентами учебного материала ре комендуется использование рейтинговой системы.

Программа курса рассчитана на 92 часа, из которых 62 часа отводится на аудиторные занятия (30 – лекционных, 28 – лабораторных, 4 – контроль ные мероприятия).

.

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН № разде- Аудиторные часы лов и тем Наименование разделов и тем Всего Лекции Лаборатор ные занятия 1 2 3 4 I. Химическая термодинамика 1.1. Основные понятия, терминология и по стулаты термодинамики. Первый закон термодинамики. Термохимия. 6 2 1.2. Второй закон термодинамики и его при ложения. Фундаментальные уравнения термодинамики. 2 1.3. Термодинамика растворов и гетероген ных систем. 6 2 1.4. Химические равновесия 6 2 II. Химическая кинетика и катализ 2.1. Основные понятия и постулаты химиче ской кинетики. Кинетика химических ре акций в статических условиях. 8 4 2.2. Теории химической кинетики 2 2.3. Кинетические особенности некоторых типов реакций 2 2.4. Катализ. Теории катализа. 6 2. Электрохимия 3.1 Предмет и задачи электрохимии. Теория растворов электролитов. 1 3.2 Неравновесные явления в растворах электролитов 6 2 3.3. Электродные равновесия 4 2. Коллоидная химия 4.1. Общая характеристика и классификация дисперсных систем 1 4.2. Поверхностные явления. Адсорбция на границе раздела фаз. 3 1 4.3. Получение дисперсных систем и их свой ства. 4 2 4.4 Высокомолекулярные соединения и их растворы. 4 2 4.5 Коллоидно-химические основы охраны окружающей среды. 1 ИТОГО: 30 ВВЕДЕНИЕ Предмет, задачи и разделы физической и коллоидной химии.

Этапы развития физической химии как теоретической основы современ ной химии.

Коллоидная химия как наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях.

1. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА 1.1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНОЛОГИЯ И ПОСТУЛАТЫ ТЕРМОДИНАМИКИ. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ.

ТЕРМОХИМИЯ.

Предмет и методы исследования термодинамики. Термодинамический и статистический методы исследования. Термодинамическая система и ок ружающая среда. Типы термодинамических систем: изолированные, закры тые, адиабатически изолированные, замкнутые, открытые. Равновесное со стояние системы, его описание.

Параметры состояния системы, их классификация. Параметры внеш ние и внутренние, интенсивные и экстенсивные. Независимые параметры и функции. Функции состояния и функции процесса. Термодинамические про цессы: равновесные, неравновесные, обратимые, необратимые, циклические.

Характеристики равновесных и обратимых процессов.

Исходные постулаты термодинамики. Постулат о существовании тем пературы (нулевой закон термодинамики) Внутренняя энергия системы, теп лота, работа, их определение, единицы измерения. Правила выбора знаков теплоты и работы.

Первый закон термодинамики, его формулировки. Аналитическое выра жение первого закона термодинамики. Вечный двигатель первого рода. Рабо та расширения идеальных газов в различных обратимых процессах. Энталь пия. Теплоемкость, средняя и истинная теплоемкость, их связь. Соотношения между СР и СV.

Термохимия. Теплота и тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса как следствие первого закона термодинамики. Формулировки закона Гесса и следствий из него. Стандартное состояние и стандартные условия, базисные температуры. Выбор стандартного состояния газов и конденсиро ванных фаз. Стандартные теплоты (энтальпии) образования химических со единений. Базисная (стандартная) энтальпия образования элементов. Стан дартные теплоты сгорания и их определение. Стандартные энтальпии хими ческих реакций, их обозначения.

1.2. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЯ.

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИКИ Второй закон термодинамики. Самопроизвольные и несамопроизволь ные процессы, их характеристика. Направление самопроизвольных процес сов. Энтропия – мера необратимого рассеяния энергии. Формулировки вто рого закона термодинамики Клаузиуса, У.Томсона, У.Томсона – Оствальда.

Вечный двигатель второго рода. Формулировка второго закона в химической термодинамике. Обоснование существования энтропии как функции состоя ния системы. Статистический характер второго закона термодинамики, фор мула Больцмана. Математическая запись второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Вычисление изменения энтропии в различных обратимых и необратимых процессах. Энтропия идеального газа.

Изменение энтропии при изобарно-изотермическом смешении идеальных га зов, парадокс Гиббса. Третий закон термодинамики, постулат Планка. Абсо лютные энтропии. Вычисление изменение энтропии в химических реакциях.

Фундаментальные уравнения термодинамики. Характеристические функции. Фундаментальное уравнение термодинамики (уравнение Гиббса) для простых и сложных систем. Функции состояния энтальпия (Н), энергия Гельмгольца (А), энергия Гиббса (G). Внутренняя энергия как термодинами ческий потенциал. Энтальпия простых и сложных систем. Энтальпии фазо вых переходов. Энтальпия как характеристическая функция и термодинами ческий потенциал. Энергия Гельмгольца и направление самопроизвольного процесса. Связь энергии Гельмгольца с внутренней энергией, с другими тер модинамическими функциями и максимальной работой. Энергия Гиббса.

Энергия Гиббса как термодинамический потенциал и характеристическая функция. Связь энергии Гиббса с максимальной полезной работой. Уравне ние Гиббса – Гельмгольца и его роль в химии.

Условия равновесия в однокомпонентных гетерогенных системах. Урав нение Клаузиуса-Клапейрона. Зависимость давления насыщенного пара ве щества от температуры. Фазовые переходы I и II рода. Плавление, испарение, сублимация. Зависимость температуры плавления от давления.

1.3. ТЕРМОДИНАМИКА РАСТВОРОВ И ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ Фундаментальные уравнения термодинамики для открытых систем.

Внутренняя энергия и другие термодинамические потенциалы открытых сис тем. Химический потенциал, его определение через характеристические функции. Парциальные молярные величины. Соотношения между парциаль ными молярными и интегральными величинами. Химический потенциал компонента в смеси идеальных газов. Закон Дальтона для смеси идеальных газов. Функции смешения идеальных газов.

Растворы. Определение понятия “раствор”, их классификация. Термо динамические условия образования растворов. Закон Рауля, идеальные рас творы и их определение. Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри.

Общее давление насыщенного пара идеального раствора как функция состава раствора и состава насыщенного пара. Диаграммы равновесия жидкость – пар, правило рычага. Температура кипения идеальных растворов, физико химические основы перегонки растворов. Неидеальные растворы, виды от клонения от закона Рауля. Законы Гиббса – Коновалова, азеотропные раство ры. Растворимость в идеальных и предельно разбавленных растворах. Урав нение растворимости Шредера. Коллигативные свойства растворов. Крио скопия, криоскопическая константа растворителей, изотонический коэффи циент Вант–Гоффа. Практическое использование криоскопии. Эбулиоско пия, повышение температуры кипения растворов нелетучих веществ. Осмо тические явления и их роль в биологии. Уравнение Вант–Гоффа, область его применимости.

Гетерогенные фазовые равновесия. Условия равновесия в многокомпо нентных гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса Диаграмма состояния воды. Двухкомпонентные системы и их анализ на основе правила фаз.

1.4. ХИМИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ Условия химического равновесия. Закон действия масс Термодинамиче ская константа равновесия, другие виды констант равновесия и связь между ними. Энергия Гиббса химической реакции (уравнение изотермы химической реакции Вант–Гоффа). Стандартная энергия Гиббса химической реакции и ее связь с термодинамической константой равновесия. Химические равновесия в гетерогенных системах и растворах. Особенности гетерогенных реакций с участием фаз постоянного состава. Принцип смещения равновесия Ле Шателье – Брауна, его термодинамическая трактовка. Зависимость констант равновесия от температуры. Уравнения изобары и изохоры химической реак ции. Влияние давление на химические равновесия.

Расчеты констант равновесия химических реакций с использованием таблиц стандартных значений термодинамических функций. Расчет выхода продуктов химических реакций различных типов.

Химические равновесия и тепловая теорема Нернста, следствия из нее.

Третий закон термодинамики. Химические равновесия в реальных системах.

Реальные газы. Фугитивность (летучесть).

2. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ 2.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПОСТУЛАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ.

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ В СТАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.

Предмет химической кинетики. Особенности кинетического подхода к описанию химических реакций. Промежуточные вещества и понятие элемен тарной стадии химической реакции. Простые и сложные химические реак ции. Механизм химической реакции и несоответствие механизмов реакций стехиометрическим уравнениям.

Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции, ее размерность. Истинная и средняя скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Экспериментальное определе ние скорости химической реакции. Кинетические кривые и кинетические уравнения. Порядок химической реакции. Общий и частный порядок. Реак ции переменного порядка и изменение порядка в ходе реакции. Временной и концентрационный порядок реакции. Кинетическая классификация реакций по их порядку. Реакции псевдо n-го порядка. Молекулярность элементарной химической реакции.

Закон действия масс – основной постулат химической кинетики. Об ласть применения закона действия масс. Составление кинетических уравне ний для известного механизма реакции. Прямая и обратная задачи химиче ской кинетики. Константа скорости химической реакции, ее физический смысл и размерность для реакций различных порядков. Основные принципы химической кинетики: принцип независимости химических реакций и об ласть его применения, принцип лимитирующей стадии химического процес са, принцип детального равновесия.

Кинетические особенности протекания простых необратимых реакций – кинетические уравнения, константа скорости, зависимость концентрации участников реакции от времени, время полупревращения. Реакции нулевого порядка. Реакции первого порядка. Кинетические особенности реакций вто рого порядка при одинаковой и различной начальной концентрации участни ков реакции. Реакции третьего порядка.

Методы определения порядка реакции и константы скорости по экспе риментальным данным. Понятие об интегральных и дифференциальных ме тодах определения порядка реакции и константы скорости. Метод избытка (метод Оствальда). Метод равных концентраций. Метод подбора уравнений в графическом и аналитическом вариантах. Метод определения порядка реак ции по времени полупревращения (метод Оствальда – Нойеса). Дифферен циальный метод Вант–Гоффа и особенности его применения для определе ния временного и концентрационного порядков реакции.

Кинетические особенности протекания сложных необратимых реакций – кинетические уравнения, константа скорости, зависимость концентрации участников реакции от времени. Обратимые реакции. Параллельные реакции.

Последовательные реакции на примере двух необратимых реакций первого порядка – анализ кинетических кривых для промежуточного и конечного продуктов реакции. Кинетический анализ процессов, протекающих через об разование промежуточных продуктов. Приближенные методы химической кинетики: метод стационарных концентраций Боденштейна и условия его применимости, квазиравновесное приближение.

Зависимость скорости реакции от температуры. Эмпирическое прави ло Вант–Гоффа и область его применимости. Уравнение Аррениуса и его термодинамический вывод. Понятие об энергии активации химической реак ции. Истинная и кажущаяся энергия активации. Нахождение энергии актива ции химической реакции по экспериментальным данным. Эмпирические правила оценки энергии активации.

2.2. ТЕОРИИ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ Теория активных соударений. Основы молекулярно-кинетической тео рии газов. Бимолекулярные реакции в теории активных соударений. Ско рость реакции и число активных соударений. Стерический фактор. Расчет константы скорости бимолекулярной химической реакции (формула Траутца – Льюиса). Достоинства и недостатки теории активные соударений.

Теория активированного комплекса. Основные положения теории. Акти вированный комплекс и его свойства. Понятие о статистическом методе рас чета константы скорости бимолекулярной реакции. Особенности применение теории активированного комплекса для расчета константы скорости химиче ской реакции и сопоставление ее результатов с результатами теории актив ных соударений. Термодинамический аспект теории активированного ком плекса. Энтропия и энтальпия активации. Достоинства и недостатки теории активированного комплекса.

2.3. КИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ РЕАКЦИЙ Кинетика цепных реакций. Цепные реакции, их открытие и особенности протекания. Элементарные процессы возникновения, продолжения, развития и обрыва цепи. Разветвленные и неразветвленные цепные реакции. Длина цепи. Особенности кинетики неразветвленных цепных реакций на примере реакции образования HCl. Особенности кинетики разветвленных цепных ре акций на примере реакции окисления водорода.

Кинетика фотохимических реакций. Основные законы фотохимии: за коны Гротгуса, Вант–Гоффа и Эйнштейна. Квантовый выход. Процессы, происходящие при поглощении света веществом. Кинетика фотохимических реакций. Фотосинтез.

Основы кинетики гетерогенных процессов. Скорость гетерогенной хи мической реакции. Роль диффузии и адсорбции при протекании гетерогенно го процесса. Диффузионная и кинетическая области протекания гетерогенной реакции. Топохимические реакции.

2.4. КАТАЛИЗ. ТЕОРИИ КАТАЛИЗА.

Основные понятия и определения теории катализа. Каталитический процесс и особенности его протекания. Активаторы и ингибиторы. Основные механизмы катализа. Специфичность и селективность катализатора. Роль ка тализаторов в химии и биологии.

Гомогенные каталитические реакции. Механизм и энергетический про филь каталитической реакции. Скорость каталитической реакции. Автоката лиз и скорость автокаталитической реакции. Кислотно-основной катализ.

Ферментативный катализ и причины высокой каталитической активности ферментов. Механизм реакций ферментативного катализа. Уравнение Миха элиса – Ментен. Константа Михаэлиса. Методы определения кинетических параметров уравнения Михаэлиса – Ментен по экспериментальным данным.

Влияние температуры и рН среды на скорость ферментативной реакции. Ин гибирование ферментативных реакций.

Гетерогенные каталитические реакции. Общие принципы гетерогенно го катализа. Роль адсорбции в протекании гетерогенной каталитической ре акции. Энергетический профиль гетерогенной каталитической реакции. Тео рия активных центров. Отравление катализатора. Мультиплетная теория Ба ландина. Принципы геометрического и энергетического соответствия. Тео рия активных ансамблей Кобозева. Электронная теория катализа Волькен штейна. Важнейшие классы промышленных катализаторов.

3. ЭЛЕКТРОХИМИЯ 3.1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОХИМИИ.

ТЕОРИЯ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ Предмет и основные разделы электрохимии. Химический и электрохи мический способы осуществления окислительно-восстановительных реак ций, их особенности. Законы Фарадея. Выход по току.

Развитие представлений о строении растворов электролитов. Основ ные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса. Ионные равновесия в растворах электролитов: диссоциация сильных и слабых элек тролитов, гидролиз солей, буферные растворы. Достоинства и недостатки теории электролитической диссоциации Аррениуса.

Ион – дипольные взаимодействия в растворах электролитов. Механизм образования растворов. Энергия кристаллической решетки и энергия сольва тации. Энтропия сольватации. Особенности гидратации протонов.

Ион – ионные взаимодействия в растворах электролитов. Термодинами ка реальных растворов. Средняя ионная активность и средний ионный коэф фициент активности, их связь с активностью и коэффициентом активности отдельных ионов. Основы теории Дебая – Гюккеля. Уравнения для расчета среднего ионного коэффициента активности в первом, втором и третьем при ближении теории Дебая – Гюккеля. Применение результатов теории Дебая – Гюккеля к слабым электролитам. Ионная ассоциация и современные пред ставления о растворах электролитов.

3.2. НЕРАВНОВЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ Электропроводность растворов электролитов. Удельная, эквивалент ная и молярная электропроводность растворов электролитов. Зависимость электропроводности сильных и слабых электролитов от концентрации и тем пературы. Физический смысл электрофоретического и релаксационного эф фектов. Методы измерения электропроводности.

Подвижность ионов. Природа аномальной подвижности ионов водорода и гидроксила в водных растворах. Закон Кольрауша.

Применение метода измерения электропроводности для эксперимен тального определения предельной подвижности ионов, степени и константы диссоциации слабых электролитов, произведения растворимости труднорас творимых соединений. Понятие о числах переноса ионов и из зависимости от концентрации и температуры.

Представление о механизме проводимости неводных растворов, ионных расплавов и твердых электролитов.

3.3. ЭЛЕКТРОДНЫЕ РАВНОВЕСИЯ Электрохимическое равновесие на границе раздела фаз. Природа скачка потенциала на границе раздела фаз. Электрохимический потенциал. Уравне ние Нернста. Равновесие в электрохимической цепи. ЭДС равновесной элек трохимической цепи, ее связь с изменением энергии Гиббса электрохимиче ской реакции. Понятие электродного потенциала. Стандартный электродный потенциал. Международная конвенция об ЭДС и электродных потенциалах.

Классификация электродов. Электроды первого рода, обратимые по ка тиону и аниону, амальгамные электроды. Электроды второго рода, насыщен ный каломельный электрод. Окислительно–восстановительные и газовые электроды. Стандартный водородный электрод и его применение для экспе риментального измерения потенциалов отдельных электродов. Мембранные электроды. Стеклянный электрод.

Классификация электрохимических цепей. Физические, химические и концентрационные цепи. Простые и сложные цепи. Электрохимические цепи с переносом и без переноса. Элемент Вестона. Термодинамика гальваниче ского элемента.

Практическое применение метода измерения ЭДС гальванических эле ментов для определения термодинамических характеристик потенциалобра зующих реакций, рН, произведения растворимости труднорастворимых со лей, средней ионной активности и среднего ионного коэффициента активно сти, констант равновесия ионных реакций.

4. КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ.

4.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ Коллоидное (дисперсное) состояние вещества, дисперсная фаза и дис персионная среда. Количественная характеристика дисперсности. Класси фикация дисперсных систем по степени дисперсности и агрегатному состоя нию фаз. Лиофобные и лиофильные дисперсные системы. Поверхностные явления и их классификация. Роль поверхностных явлений в процессах, про текающих в дисперсных системах. Природные дисперсные системы.

Общая классификация методов получения коллоидных систем.

4.2. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ФАЗ Адсорбция как самопроизвольный процесс концентрирования компонен тов на границе раздела фаз. Физическая адсорбция и хемосорбция. Поверх ностное натяжение. Поверхностноактивные и поверхностноинактивные вещества. Классификация поверхностноактивных веществ по их строению и механизму действия. Правило Дюкло Траубе. Уравнение Шишковского.

Количественная характеристика адсорбции, зависимость величины ад сорбции от температуры и давления. Адсорбция электролитов на твердых поверхностях. Правило Пескова Фаянса. Адсорбция из газовой фазы и из растворов. Уравнение адсорбции Гиббса. Теория мономолекулярной адсорб ции Ленгмюра. Уравнение адсорбции Ленгмюра. Полимолекулярная адсорб ция.

Адгезия и когезия. Смачивание. Гидрофильные и гидрофобные поверх ности. Практическое значение явлений капиллярности и смачивания.

4.3.ПОЛУЧЕНИЕ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ И ИХ СВОЙСТВА Электрические свойства дисперсных систем. Причины образования двойного электрического слоя (ДЭС) на границе раздела фаз. Модели строе ния ДЭС – теории Гельмгольца, Гуи Чепмена и Штерна. Электрокинетиче ский потенциал. Влияние индифферентных и неиндифферентных электроли тов на величину электрокинетического потенциала. Электрокинетические яв ления. Экспериментальное определение величины электрокинетического по тенциала. Уравнение Гельмгольца Смолуховского. Электрофорез и элек троосмос в биологии и медицине.

Строение мицеллы гидрофобного золя. Влияние концентрации и приро ды электролита на величину и знак заряда коллоидной частицы. Изоэлектри ческое состояние коллоидной частицы.

Методы получения дисперсных систем и их устойчивость. Основные условия получения дисперсных систем. Понятие о стабилизаторе. Дисперга ционные методы получения дисперсных систем. Пептизация. Самопроиз вольное диспергирование. Конденсационные способы получения дисперсных систем. Методы очистки коллоидных систем – диализ, электродиализ и ультрафильтрация. Агрегативная и кинетическая (седиментационная) устой чивость коллоидных систем. Коагуляция и седиментация. Коагуляция гидро фобных золей электролитами. Порог коагуляции. Правило Шульце Гарди.

Лиотропные ряды. Зоны устойчивости при перезарядке коллоидных частиц.

Коагуляция смесью электролитов. Взаимная коагуляция золей.

Молекулярнокинетические и оптические свойства дисперсных систем.

Броуновское движение и его тепловая природа. Уравнение Эйнштейна Смолуховского. Диффузия в коллоидных системах. Осмотические явления в дисперсных системах и их значение в биологии. Седиментационное равнове сие, уравнение Лапласа Перрена. Представление о дисперсионном анализе.

Рассеяние света в коллоидных системах. Уравнение Релея и его анализ. Опа лесценция. Нефелометрия. Ультрамикроскопия.

4.4. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ИХ РАСТВОРЫ Строение и свойства высокомолекулярных соединений (ВМС). Природ ные и синтетические ВМС. Белки и их строение. Изоэлектрическое состояние белковой молекулы. Денатурация белков. Взаимодействие ВМС с раствори телем. Набухание полимеров. Студни и их свойства. Синерезис. Самопроиз вольное образование растворов ВМС, их свойства и устойчивость. Высали вание и коацервация. Вязкость и осмотическое давление растворов полиме ров. Определение молекулярной массы полимеров.

Применение ВМС для защиты золей от коагуляции и для флокуляции.

4.5. КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ Методы очистки природных и сточных вод, основанные на изменении устойчивости дисперсных систем. Использование методов коагуляции, фло куляции, фильтрации. Методы разрушения аэрозолей.

ЛИТЕРАТУРА Основная:

1. Тиноко И., Зауэр К., Вэнг Дж., Паглиси Дж. Физическая химия (Прин ципы и применения в биологических науках). – М.: Техносфера, 2005.

2. Мушкамбаров Н.Н. Физическая и коллоидная химия. – М.: ГЭОТАР– МЕД, 2002.

3. Мушкамбаров Н.Н. Элементы математики и физической химии для биологов. – М.: ГЭОТАР–МЕД, 2001.

4. Уильямс В., Уильямс Х. Физическая химия для биологов. – М.;

Мир, 1976.

5. Балезин С.А., Ерофеев Б.В., Подобаев Н.И. Основы физической и кол лоидной химии. – М.: Просвещение, 1975.

6. Горшков В.И., Кузнецов И.А. Физическая химия. – М.: МГУ, 1986.

Дополнительная:

1. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. – М.: Химия_, 1978.

2. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. – М.: Высшая школа, 1974.

3. Шершавина А.А. Физическая и коллоидная химия. – М.: Новое знание, 2005.

4. Зимин А.Д. Коллоидная химия. – М.: Агар, 2003.

5. Гельфман М., Ковалевич О., Юстратов В. Коллоидная химия. – СПб. – М.– Краснодар: Лань, 2005.



 


 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.