Электрохимия

1. Химический и электрохимический способы осуществления окислительно-восстановительной реакции. Электрохимическая цепь и ее компоненты. Определение теоретической электрохимии, ее разделы и связь с задачами прикладной электрохимии.

2. Развитие представлений о строении растворов электролитов (Т.Гротгус, М.Фарадей, С.Аррениус). Основные положения теории Аррениуса; недостатки этой теории.

3. Энергия кристаллической решетки и энергия сольватации. Ион-дипольное взаимодействие как основное условие устойчивости растворов электролитов.

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

5. Основные допущения теории Дебая – Хюккеля; их физический смысл. Ионная атмосфера. Уравнения для коэффициента активности в первом, втором и третьем приближении теории Дебая – Хюккеля.

6. Диффузионный потенциал, причины возникновения и способы его уменьшения при электрохимических измерениях.

7. Удельная электропроводность растворов электролитов и эквивалентная электропроводность электролитов в растворе, их зависимость от природы электролита, раствора, концентрации электролита и температуры.

8. Числа переноса ионов в растворе и методы их определения.

9. Подвижности ионов в растворе и закон независимого движения ионов Кольрауша.

10. Зависимость подвижностей, эквивалентной электропроводности и чисел переноса от концентрации в рамках теории Дебая – Хюккеля – Онзагера. Физический смысл электрофоретического и релаксационного эффектов при движении ионов в растворе.

11. Эффекты Вина и Дебая – Фалькенгагена.

12. Понятие электрохимического потенциала и условие электрохимического равновесия на границе раздела фаз.

13. Равновесные электрохимические цепи и их ЭДС. Формула Нернста и уравнение Гиббса – Гельмгольца. Понятие электродного потенциала.

14. Классификация электродов и электрохимических цепей.

15. Определение термодинамических характеристик химических реакций, коэффициентов активности и чисел переноса на основе измерения ЭДС.

Химическая кинетика

16. Основные понятия химической кинетики: скорость реакции, кинетическая кривая, кинетическое уравнение, константа скорости, порядок реакции, молекулярность элементарной реакции, реакции переменного порядка.

17. Кинетический закон действия масс. Составление кинетических уравнений для известного механизма реакции. Прямая и обратная задачи кинетического анализа.

18. Зависимость константы скорости химической реакции от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации.

19. Необратимые реакции нулевого, первого, второго и третьего порядков.

20. Методы определения порядка реакции.

21. Определение константы скорости химической реакции из опытных данных.

22. Сложные реакции. Принцип независимости элементарных стадий. Методы составления кинетических уравнений.

23. Формальная кинетика обратимых реакций первого порядка. Определение элементарных констант из опытных данных.

24. Формальная кинетика параллельных реакций. Определение элементарных констант из опытных данных.

25. Формальная кинетика последовательных реакций на примере двух необратимых реакций первого порядка. Кинетические кривые накопления отдельных продуктов.

26. Элементарные акты химических реакций и физический смысл энергии активации. Поверхность потенциальной энергии.

27. Метод переходного состояния (активированного комплекса). Свойства активированного комплекса. Статистический расчет константы скорости. Основные допущения теории активированного комплекса. Трансмиссионный коэффициент.

28. Теория соударений в применении к бимолекулярным реакциям.

4. Пример билетов к экзаменам

Кубанский государственный университет

Факультет химии и высоких технологий

Кафедра физической химии

Экзамен по курсу “Физическая химия” (часть 1)

Билет № 1

1. Термодинамическая система. Основные понятия и определения. Изолированная, открытая и закрытая системы.

2. Уравнение Клапейрона, уравнение Клапейрона – Клаузиуса, их вывод.

Заведующий кафедрой В.И.Заболоцкий

физической химии

Кубанский государственный университет

Факультет химии и высоких технологий

Кафедра физической химии

Экзамен по курсу "Физическая химия" (часть 2)

Билет № 2

1. Кинетический закон действия масс. Составление кинетических уравнений для известного механизма реакции. Прямая и обратная задачи кинетического анализа.

2. Химический и электрохимический способы осуществления окислительно-восстановительной реакции. Электрохимическая цепь и ее компоненты. Определение теоретической электрохимии, ее разделы и связь с задачами прикладной электрохимии.

Заведующий кафедрой В.И.Заболоцкий

физической химии

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Основная литература

1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. – М.: Высш. шк., 2001. – 527 с.

2. Горшков В. И. Основы физической химии : учебник для студентов вузов / Горшков, Владимир Иванович, И. А. Кузнецов ; В. И. Горшков, И. А. Кузнецов. - 4-е изд. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. - 407 с.

3. Физическая химия. В 2 кн. Кн. 1. Строение вещества. Термодинамика / Под ред. К.С.Краснова. – М.: Высш. шк., 2001. – 512 с.; Кн. 2. Электрохимия. Химическая кинетика и катализ. – 319 с.

4. Практикум по физической химии. Термодинамика. : учебное пособие для студентов вузов / [Е. П. Агеев и др.] ; под ред. Е. П. Агеева, В. В. Лунина. – М. : Академия, 2010. – 220 с.

5. Карякин Н. В. Основы химической термодинамики: учебное пособие для студентов вузов. – М. : Академия, 2003. – 462 с.

6. Практические работы по физической химии : Учеб. пособие для вузов / Под ред. К.П.Мищенко, А.А.Равделя, А.М.Пономарёвой, 2002 – 383 с.

7. Бажин, Николай Михайлович. Термодинамика для химиков : учебник для студентов вузов / Бажин, Николай Михайлович, В. А. Иванченко, В. Н. Пармон ; Н. М. Бажин, В. А. Иванченко, В. Н. Пармон. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Химия : КолосС , 2004. - 416 с.

7.2. Дополнительная литература

1. Еремин Е. М. Основы химической термодинамики. – М.: Высш. шк. 1978. – 391 с.

2. Полторак О.М. Термодинамика в физической химии. – М.: Высш. шк. 1991. –319 с.

3. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. – М.: Химия, 1975. – 584 с.

4. Даниэльс Ф., Олберти Р. Физическая химия. – М.: Мир, 1978. – 645 с.

5. Эткинс П. Физическая химия. Т. 1, 2. – М.: Мир, 1980.

6. Основы физической химии. Теория и задачи : учебное пособие для студентов / / [Еремин В. В. и др.]; Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова. - М. : Экзамен , 2005. - 478 с. (38 – учебн. абон.)

7. Задачи по физической химии: учебное пособие / В.В.Еремин, С.И.Каргов, И.А.Успенская, Н.Е.Кузьменко, В.В.Лунин. – М.: Издательство "Экзамен", 2003. – 203 с. (1 – учебн. абон.; сайт библиотеки химфака МГУ)

8. Сборник задач по термодинамике физико-химических процессов : в 2 т. : учебное пособие для студентов вузов. Т. 2 : Решение задач / И. М. Колесников, И. А. Семиохин, В. А. Винокуров, С. И. Колесников. - М. : "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, Т. 1 : Теория : 2007. - 486 с., Т. 2 : Решение задач : 2009. - 753 с.

9. Стромберг А.Г., Лельчук Х.А., Картушинская А.И. Сборник задач по химической термодинамике. – М.: Высш. шк., 1985. – 192 с.

3. Периодические издания

1. Журнал физической химии;

2. Журнал Электрохимия;

3. Журнал Кинетика и катализ.

7.4. Интернет-ресурсы

1. Cambridge Crystallographic Data Centre Кембриджский Центр Кристалографии. Краткое описание баз данных QUEST, VISTA, PLUTO, and GSTAT, информация о том, как получить доступ к the Cambridge Structural ;

2. Mendeleev Online Информация в Интернет, связанная с именем Д.И. Менделеева;

3. eLIBRARY - Научная электронная библиотека (Москва)http://www.elibrary.ru/.

7.5. Методические указания и материалы по видам занятий

Лекции

Методика чтения лекций

Лекции являются одним из основных методов обучения по дисциплине, которые должны решать следующие задачи:

• изложить важнейший материал программы курса, освещающий основные моменты;

• развить у студентов потребность к самостоятельной работе над учебной и научной литературой.

Главной задачей каждой лекции является раскрытие сущности темы и анализ ее главных положений. Рекомендуется на первой лекции довести до внимания студентов структуру курса и его разделы, а в дальнейшем указывать начало каждого раздела, суть и его задачи, а, закончив изложение, подводить итог по этому разделу, чтобы связать его со следующим.

Содержание лекций

Содержание лекций определяется рабочей программой курса. Крайне желательно, чтобы каждая лекция охватывала и исчерпывала определенную тему курса и представляла собой логически вполне законченную работу. Лучше сократить тему, но не допускать перерыва ее в таком месте, когда основная идея еще полностью не раскрыта.

Лабораторные занятия

Методика проведения лабораторных занятий

Целями проведения лабораторных работ являются:

• установление связей теории с практикой в форме экспериментального исследования;

• обучение студентов умению анализировать полученные результаты;

• контроль самостоятельной работы студентов по освоению курса;

• обучение навыкам профессиональной деятельности

Цели лабораторного практикума достигаются наилучшим образом в том случае, если выполнению эксперимента предшествует определенная подготовительная внеаудиторная работа. Поэтому преподаватель обязан довести до всех студентов график выполнения лабораторных работ с тем, чтобы они могли заниматься целенаправленной домашней подготовкой.

Перед началом очередного занятия преподаватель должен удостовериться в готовности студентов к выполнению лабораторной работы путем короткого собеседования.

7.6. Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных технологий

1. Mc office

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

1. УЛК Химия;

2. ПК;

3. Фотоэлектроколориметр КФК-3;

4. pH-метры;

5. Мультиметры;

6. Кондуктометры;

7. Рефрактометр;

8. Поляриметр;

9. Ячейки кондуктометрические.

1Только для заочной формы обучения

2При наличии экзамена по дисциплине

32