Тема 22. Электрические свойства дисперсных систем

1. В чем заключается причина возникновения заряда коллоидных частиц?

2. В чем отличие электрофореза от электроосмоса?

3. В чем заключается явление электрофореза?

4. В чем заключается явление электроосмоса?

5. Приведите и объясните формулу для определения электрокинетического потенциала.

6. Объясните механизм перезарядки коллоидных систем.

7. Что такое изоэлектрическая точка? Когда она наблюдается?

8. Каково происхождение электрокинетического потенциала?

9. Что движется к электродам при электрофорезе?

10. Объясните строение двойного электрического слоя.

Тема 23. Устойчивость и коагуляция дисперсных систем

1. Что такое явление коагуляции?

2. Какие факторы определяют стабильность коллоидной системы?

3. Что называется порогом коагуляции?

4. Что понимают под устойчивостью системы?

5. Из каких стадий складывается процесс коагуляции?

6. Что такое кинетическая и седиментационная устойчивость?

7. Какие Вы знаете факторы коагуляции? Укажите механизм их действия.

8. Изложите современные представления о механизме коагуляции.

9. Укажите роль стабилизатора в устойчивости коллоидных систем.

10. Что такое скрытая и явная коагуляция?

ЗАДАЧИ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Методические указания: Для каждой из 10 задач письменно приведите решения по вопросам (задачам), номера которых соответствуют номеру Вашего варианта. При решении задач следует приводить исходные формулы и их объяснение, преобразование этих формул, подстановку численных значений величин, результаты расчетов, размерности всех величин, выводы. Численные значения всех величин обязательно следует указывать с их размерностями.

Задача 1.

Вычислить тепло, необходимое для плавления m килограммов металла, если известна температура его Т₁, температура плавления Т₂, удельная теплота плавления l и атомная теплоемкость металла Cp в интервале указанных температур.

 

Вариант	Металл	m, кг	Т1, К	Т2, К	l, кДж/кг	Ср, Дж/г-атом * К
1	2	3	4	5	6	7
1	алюминий	0,6	300	933	387,16	20,67+12,38*10^-3*T
2	медь	1	298	1356	213,70	22,64+6,28*10^-3*T
3	цинк	10	293	693	113,10	22,38+10,04*10^-3*T
4	свинец	6	298	601	23,05	24,23+8,71*10^-3*T
5	олово	5	293	506	60,75	21,59+18,10*10^-3*T
6	висмут	0,7	273	545	54,47	18,79+22,59*10^-3*T
7	платина	0,015	283	2042	113,97	24,02+5,61*10^-3*T
8	железо	7,6	298	1808	269,80	17,24+24,77*10^-3*T
9	серебро	0,3	298	1234	104,50	23,97+5,27*10^-3*T
10	кадмий	0,6	298	594	250,81	22,22+12,30*10^-3*T

Задача 2.

Найдите тепловой эффект химической реакции: при постоянном давлении и при постоянном объеме при Т=298 К. Теплоты образования всех веществ должны быть взяты из справочника физико-химических величин, например [6].

1. CO₂+H₂=CO+H₂O_(ж.)

2. CO+3H₂=CH₄+H₂O_(г.)

3. Al₂O₃+3CO=2Al+3CO₂

4. 4NO+6H₂O_(г.)=4NH₃+5O₂

5. CH₄+CO₂=2CO+2H₂

6. CO₂+4H₂=CH₄+2H₂O_(ж.)

7. CuO_(тв.)+2HCl_(ж.)=CuCl₂+H₂O_(ж.)

8. CS₂+3O₂=CO₂+2SO₂

9. 4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O_(ж.)

10. FeO+CO=Fe+CO₂

Задача 3.

Выведите и определите для реакции А: а) уравнение зависимости теплового эффекта от температуры; б) тепловой эффект этой реакции при температуре Т^оК, если тепловой эффект этой реакции при 298 К равен DH₂₉₈. Истинные молекулярные теплоемкости в Дж/моль*К веществ, участвующих в реакциях, даются уравнениями:

Сp=44,14+9,04*10^-3*T, для CO₂

Сp=28,41+4,10*10^-3*T, для CO

Сp=16,86+4,77*10^-3*T, для C

Сp=27,88+4,27*10^-3*T, для N₂

Сp=31,46+3,39*10^-3*T, для O₂

Сp=29,58+3,85*10^-3*T, для NO

Сp=22,38+10,04*10^-3*T, для Zn

Сp=48,99+5,10*10^-3*T, для ZnO

Сp=50,80+8,61*10^-3*T, для FeO

Сp=17,24+24,77*10-3*T, для Fe

Сp=27,28+3,26*10-3*T, для H₂

Сp=30,00+10,71*10^-3*T, для H₂O

Сp=37,63+0,67*10^-3*T, для Cl₂

Сp=26,53+4,60*10^-3*T, для HCl

Сp=14,32+74,66*10^-3*T, для CH₄

Сp=46,19+7,87*10^-3*T, для SO₂

Сp=64,98+11,75*10^-3*T, для SO₃

Сp=29,80+25,48*10^-3*T, для NH₃

 

Вариант	Уравнение реакции А	T, K	D H298, кДж
1	CO2+C=2CO	800	– 172,7
2	N2+O2=2NO	900	– 180,6
3	Zn+1/2O2=ZnO	600	348
4	FeO+CO=Fe+CO2	1200	16,48
5	2H2+O2=2H2O	1000	242,2
6	H2+Cl2=2HCl	500	92,5
7	CO+3H2=CH4+H2O	1000	206,6
8	2SO2+O2=2SO3	700	196,8
9	4NH3+5O2=4NO+6H2O	773	906,7
10	3H2+N2=2NH3	750	46,3

Задача 4.

Вариант 1. При смешении одного моля С₂Н₂ с одним молем D₂О при 300 К имеет место реакция: С₂H₄+D₂O=C₂D₂+H₂O. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,53 моля C₂D₂ и H₂O. Вычислить: а) константу равновесия Кс, б) количество образующегося C₂D_2, если исходить из 1 моля С₂Н₂ и 1,6 моля D₂О.

Вариант 2. При смешении одного моля C₆H₅NH₂ с одним молем H₂ при 400 К имеет место реакция: C₆H₅NH₂+H₂=C₆H₆+NH₃. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,165 молей C₆H₆ и NH₃. Вычислить: а) константу равновесия Кс; б) количество образующегося C₆H₆, если исходить из 0,5 моля C₆H₅NH₂ и 0,5 моля H₂.

Вариант 3. При смешении одного моля СО с одним молем H₂O при 700 К имеет место реакция CO+H₂O=CO₂+H₂. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,75 моля CO₂ и H₂. Вычислить: а) константу равновесия Кс; б) количество образующегося CO₂, если исходить из 1,5 моля СО и 1,5 моля H₂O.

Вариант 4. При смешении одного моля H₂ с одним молем DCl при 700 К имеет место реакция: H₂+DCI=HCI+HD. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,33 моля НСI и HD. Вычислить: а) константу равновесия Кс; б) количество образующегося НС1, если исходить из 0,5 моля H₂ и 1,5 моля DCl.

Вариант 5. При смешении одного моля H₂ с одним молем DJ при 700 К имеет место реакция: H₂+DJ=HJ+HD. По достижении равновесия в реакционной смеси находится по 0,37 моля HJ и HD. Вычислить: а) константу равновесия Кс; б) количество образующегося HJ, если исходить из 1,2 моля H₂ и 0,8 молей DJ.

Вариант 6. При смешении одного моля CO с одним молем Cl₂ при 823 К имеет место реакция: CO+Cl₂=COCl₂. По достижении равновесия образуется 0,2моля COCl₂. Определить Кс и Кp реакции.

Вариант 7. Парциальные давления CO₂, H₂, CO и Cl₂ (пар) в состоянии равновесия соответственно равны 11744, 49041, 20265 и 20265 Н/м². Определить: а) константу равновесия реакции CO+H₂O=CO₂+H₂; б) число молей водорода, находящегося в равновесии с 15 молями CO, 15 молями H₂O и 65,16 молями CO₂.

Вариант 8. При 303 К константа равновесия реакции SO₂Cl₂=SO₂+Cl₂ равна Кp=2938. Вычислить степень диссоциации SO₂Cl₂ при 303 К.

Вариант 9. Константа равновесия реакции H₂+J₂=2HJ при 718 К равна 50. Сколько молей HJ получается, если нагреть до этой температуры 12,7 г йода и 0,02г водорода?

Вариант 10. Константа равновесия реакции C₂H₅OH+CH₃COOH= =CH₃COOC₂H₅+H₂O равна 3,8. Сколько образуется эфира, если смешать 0,5 молей спирта и 1,5моля кислоты?

Задача 5

На основании данных состав – температура выпадения первого кристалла постройте диаграмму для данной двухкомпонентной системы. Определите на диаграмме состав химического соединения. На основании состава определите формулу химического соединения. Определите состав эвтектических смесей.

Вари-ант	Сис-тема	Состав – температура
1	Si-Mg	Содержание Mg,% Температура, ºC	0 1414	27 1200	42 950	55 1050	63 1100	85 900	96 645	100 650
2	Mg-Ni	Содержание Ni, % Температура, ºC	0 650	10 620	34 512	45 770	82 1145	89 1082	95 1300	100 1452
3	Mg-Pb	Содержание Pb,% Температура, ºC	0 650	30 577	66 460	75 525	82 550	90 400	97 250	100 327
4	Ni-Al	Содержание Al, % Температура, ºC	0 1452	16 1370	32 1640	40 1600	58 1130	65 1070	73 835	90 630	100 660
5	Mn-Si	Содержание Si, % Температура, ºC	0 1250	5 1200	11 1075	21 1316	30 1240	34 1230	40 1220	51 1136	80 1200	100 980
6	Cu-Mg	Содержание Mg,% Температура, ºC	0 1084	8 900	9 730	18 797	25 555	43 570	55 550	70 485	90 580	100 650
7	Sb-Ni	Содержание Ni, % Температура, ºC	0 630	3 612	20 1100	32 1160	47 1072	56 1170	65 1100	85 1225	100 1432
8	Zn-Sb	Содержание Sb,% Температура, ºC	0 419	1,7 400	20 500	40 540	54 563	68 537	72 520	80 505	90 580	100 630
9	Mg-Ca	Содержание Ca,% Температура, ºC	0 650	10 600	19 518	40 670	54 720	65 630	79 445	100 850
10	Cd-Sb	Содержание Sb,% Температура, ºC	0 322	7,6 290	26,5 370	43 455	65 445	90 550	100 630

 

 

Задача 6.

Вариант 1. Эквивалентная электрическая проводимость при 25ºС для раствора СН₃СООН при разведении 32 л равна 9,2 0м^-1.см². Определить удельную электрическую проводимость и степень диссоциации раствора.

Вариант 2. 70-процентный раствор H₂SO₄ имеет при 18°С плотность 1,6146 г/см³ и удельную электрическую проводимость 0,2157 Ом^-1см^-1. Найти значение эквивалентной и молекулярной электрической проводимости этого раствора электролита.

Вариант 3. Определить эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении для NH₄OH, если l^¥ для Bа(OH)₂, BaCL₂ и NH₄CL соответственно равны 228,8; 120,3 и 129,8 0м^-1.см².

Вариант 4. Определить эквивалентную электропроводность при бесконечном разведении для LiBr, если l^¥ для Li₂SO₄, KBr и K₂SO₄ соответственно равны 118,5; 151,9 и 153,3 0м^-1.см².

Вариант 5. Удельная электропроводность 0,135 М пропионовой кислоты при 18 ºС равна 4,79.10^-4 0м^-1.см^-1, а 0,1 М раствора пропионата натрия она равна 7,54.10^-3 0м^-1.см^-1. Подвижность иона Na⁺ 44,4 0м^-1.см², иона Н⁺ равна 316 0м^-1.см². Приняв, что соль при указанном разведении диссоциировала нацело, найти константу диссоциации пропионовой кислоты.

Вариант 6. Эквивалентная электропроводность бесконечно разбавленного раствора AgNO₃ равна 133,3 0м^-1.см². Число переноса Ag ⁺ в растворе AgNO₃ равна 0,464. Вычислить подвижность и абсолютные скорости ионов при градиенте потенциала 1 В/см.

Вариант 7. Удельная электрическая проводимость 0,05 М раствора СН₃СООН равна 3,24.10^-4 Ом^-1см^-1. Удельная электропроводность 0,0001 М раствора CH₃CONa равна 7,75.10^-6 0м^-1.см^-1. Подвижность ионов водорода и натрия соответственно равны 315 и 44 0м^-1.см². Определить константу диссоциации СН₃СООН. Считать соль полностью диссоциированной.

Вариант 8. Раствор слабой кислоты HA при 298 К и разведении 32 л имеет эквивалентную электропроводность 9,2 0м^-1.см², а при бесконечном разведении она равна 389 0м^-1.см². Рассчитайте константу диссоциации кислоты.

Вариант 9. Константа диссоциации уксусной кислоты равна 1,76.10^-5. Для 0,1 М раствора СН₃СООН рассчитайте концентрацию ионов водорода и молярную электрическую проводимость, если известно, что для этой кислоты молярная электрическая проводимость при бесконечном разведении равна 390,7 0м^-1.см².

Вариант 10. Молярная электрическая проводимость раствора монохлоруксусной кислоты с разведением 612 л/моль при 26 ºС равна 219,4 0м^-1.см². Рассчитайте степень диссоциации кислоты в этих условиях, если молярная электрическая проводимость монохлоруксусного натрия при 25°С и бесконечном разведении равна 89,8 0м^-1.см². Предельные подвижности ионов натрия и водорода соответственно равны 50,1 и 349,8 0м^-1.см².

Задача 7.

Вариант 1. Пренебрегая диффузионным потенциалом, сделайте вывод о том, у какого из следующих двух элементов, взятых при одинаковой температуре, э.д.с. больше:

 

             а) С u ½ CuSO₄ ½½ CuSO₄ ½ Cu           – Е ₁

                   a_±=0,1    a_±=1,0

 

б) Zn ½ ZnSO₄ ½½ ZnSO₄ ½ Zn          – Е ₂

a_±=0,01  a_±=0,1

Вариант 2. При 298 К э.д.с. цепи, составленной из насыщенного каломельного электрода (справа) и водородного с давлением водорода, равным 1атм, равна 0,360 В. Рассчитайте рН раствора электролита в водородном электроде.

Вариант 3. Пользуясь данными справочника из раздела 5.1, рассчитайте э.д.с. следующего гальванического элемента без переноса:

С u ½ CuSO₄, Hg₂SO_{4 ( тв )} ½ Hg

a_±=1

Вариант 4. Элемент, состоящий из водородного электрода в нем (Рн₂= 1 атм) и насыщенного каломельного электрода, имеет э.д.с. равную 0,664 В при 25°С. Воспользовавшись справочными данными [3], рассчитайте рН раствора и активность ионов водорода в растворе.

Вариант 5. Рассчитайте рН раствора, если при 298 К э.д.с. элемента

 

Hg ½ Hg₂CL₂, KCL ½½ H⁺, хингидрон ½ Pt

   a_±=1

равна 0,15 В. Стандартный потенциал хингидронного электрода и потенциал каломельного электрода взять из справочника.

Вариант 6. Э.д.с. цепи, составленной из стандартного водородного электрода в исследуемом растворе, равна 0,544 В при 25 ºС. Определите рН исследуемого раствора. Стандартный потенциал хингидронного электрода взять из справочника. Диффузионным потенциалом пренебречь.

Вариант 7. Рассчитайте при 25 ºС э.д.с. элемента:

Рt, H₂ ½ HCL, AgCL _(тв) ½ Ag

                         0,01н

Вариант 8. Под каким давлением поступает водород в левый электрод, если э.д.с. элемента

(Pt) H₂ ½ HCL ½   H₂ (Pt)

 P_H2=?      0,01 М   P_H2=1 атм

при 25 ºС равна 0,0069 В?

Вариант 9. Э.д.с. цепи, составленной из насыщенного каломельного электрода (слева) и хингидронного электрода в исследуемом растворе равна 0,274 В при 25°С. Рассчитайте рН исследуемого раствора. Диффузионным потенциалом пренебречь. Значения потенциалов насыщенного каломельного и стандартного хингидронного электродов взять из справочника.

Вариант 10. Рассчитайте при 298 К значение э.д.с. амальгамного элемента

          Zn, Hg ½ ZnSO ₄ ½ Hg, Zn

                               а₁         р-р        а₂

при следующих значениях активности цинка в амальгаме:

а₁ = 0,003; a₂= 0,0001.

 

Задача 8.

Вариант 1. Во сколько раз увеличится скорость прямой реакции 2SO₂ + O₂= 2SO₃ протекающей в закрытом сосуде, если увеличить давление в 5 раз без изменения температуры?

Вариант 2. В растворе, содержащем 1 моль хлорида олова (2+) и 2 моль хлорида железа (3+), протекает реакция по уравнению SnCL₂+2FeCL₃=SnCL₄+2FeCL₂. Во сколько раз уменьшится скорость прямой реакции после того, как прореагирует 0,65 моль SnCL₂?

Вариант 3. Константа распада RaA равна 3,79.10^-3 с^-1. Определить период полураспада и время, за которое RaA распадается на 90%?.

Вариант 4. В течение часа подвергается распаду 1/6 часть некоторого радиоактивного элемента. Определить период полураспада этого элемента.

Вариант 5. В сосуде имеется 0,025 г радона. Период полураспада его равен 3.82 дня. Какое количество радона останется в сосуде через 14 дней?

Вариант 6. Имеется 5 мг радия, период полураспада которого равен 19,7 мин. Какое количество радия (мг) останется через 2,5 часа?

Вариант 7. Период полураспада тория равен 60,6 мин. Через какое время активность тория будет составлять 20% от первоначальной?

Вариант 8. Определить время, в течение которого прореагирует 90% муравьиного альдегида, если смешать 1 литр 1M H₂O₂ с 1 литром 1 M раствора муравьиного альдегида. Константа скорости равна 0,764 моль^-1. час^-1

Вариант 9. При 20 ºС 0,01 M раствор уксусноэтилового эфира омыляется 0,02 M NaOH в течение 23 мин на 10%. Как изменится это время, если уменьшить концентрации реагирующих веществ в пять раз?

Вариант 10.  Реакция НСОН + Н₂О₂ = НСООН + Н₂О является реакцией второго порядка. При смешении равных объемов 1 M растворов перекиси водорода и муравьиного альдегида при 60 ºС через 2 часа концентрация муравьиной кислоты становится 0,216 моль/л. Вычислить константу скорости реакции и определить, за какое время прореагирует половина исходных веществ.

Задача 9.

Варианты 1 и 6.  Вычислить суммарную площадь поверхности 2 г платины, раздробленной на правильные кубики с длиной ребра 10^{-6 см. Плотность платины 21,4г/см3}.

Варианты 2 и 7. Вычислить суммарную площадь поверхности 1 г золота раздробленного на правильные кубики с длиной ребра 5.10^{-7 см. Плотность золота 19,3г/см3}.

Варианты 3 и 8. Золь ртути состоит из частиц шарообразной формы диаметром 6.10^-6см. Чему равна суммарная площадь поверхности частиц, образовавшихся из 0,5 см³ ртути?

Варианты 4 и 9. Допуская, что в коллоидном растворе серебра каждая частица представляет собой куб с длиной ребра 4.10^-6см и плотность 10,5 г/см³, рассчитать: а) сколько коллоидных частиц может получиться из 0,1 г серебра; б) чему равна общая площадь поверхности всех серебряных частиц.

Варианты 5 и 10. Золь ртути состоит из шариков диаметром 6.10^{-6 см. Чему равна: а) суммарная площадь поверхности частиц; б) общее число частиц в растворе при дроблении 1 г ртути}? Плотность ртути 13,456 г/см³.

 

Задача 10.

Варианты 1 и 6. Золь иодида серебра получен при постепенном добавлении к 20 см³ 0,01 н раствора KI 15 см³ 0,2%-ного раствора нитрата серебра. Написать формулу мицеллы образовавшегося золя и определить направление движения частиц его в электрическом поле. Плотность раствора нитрата серебра принять равной единице.

Варианты 2 и 7. Какой объем 0,005 н AgNO₃ надо прибавить к 20 см³ 0,015 н KI, чтобы получить положительный золь иодида серебра? Написать формулу мицеллы.

Варианты 3 и 8. Золь гидроксида железа (III) получен при добавлении к 85 см³ кипящей дистиллированной воды 15 см³ 2%-ного раствора хлорида железа (III). При этом соль частично подвергается гидролизу:

      FeCL₃ + 3H₂O = Fe(OH)₃ + 3HCL

    Написать возможные формулы мицелл золя FE(OH)₃, учитывая, что при образовании частиц гидроксида железа (III) в растворе присутствовали следующие ионы: Fe³⁺, FeOH⁺, H⁺, CL^-.

Варианты 4 и 9. Золь бромида серебра получен смешиванием 25 см³ 0,008 н KBr и 18см³ 0,0096 н AgNO₃. Определить знак заряда частиц и составить формулу мицеллы золя.

Варианты 5 и 10. Свежеосажденный осадок гидроксида алюминия обработали небольшим количеством соляной кислоты, недостаточным для полного растворения осадка. При этом образовался золь AL(OH)₃. Написать формулу мицеллы золя гидроксида алюминия, учитывая, что в электрическом поле частицы золя перемещаются к катоду.

КУРСОВАЯ РАБОТА

При освоении дисциплины «Физическая и коллоидная химия»

не предусмотрено  выполнение курсовой работы.

 

 

6. ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ

 

После завершения изучения дисциплины студенты сдают зачет.

Билет для сдачи зачета включает пять вопросов по основным разделам дисциплины. При определении результата зачета учитываются результаты выполненного индивидуального домашнего задания.

 Вопросы для подготовки к зачету

  Формулировки и уравнения первого и второго начала термодинамики.

  Сферы применения первого и второго начала термодинамики.

  Метода расчета тепловых эффектов химических реакций при постоянной температуре.

Теплоемкость вещества. Температурные зависимости теплоемкостей различных веществ.

Закон Гесса и его применение.

Самопроизвольные и несамопроизвольные, термодинамически обратимые и необратимые процессы. Работа и теплота обратимого процесса.

Энтропия. Изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах.

Энтропия как критерий направления процессов в изолированных системах.

Расчет изменения энтропии в процессах нагревания веществ, при фазовых переходах, в электрохимических элементах.

Расчет изменения энтропии в процессах нагревания и смешения идеальных газов

Постулат Планка. Абсолютная энтропия веществ и ее вычисление. Расчет изменения энтропии в ходе химической реакции при различных температурах.

Термодинамические потенциалы. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца.

Термодинамические потенциалы как критерии направления и равновесия протекания процессов.

Расчет изменения энергии Гиббса и энергии Гельмгольца в различных процессах.

  Основные критерии направления протекания химических процессов.

Энтропия и  основные свойства энтропии.

Основные методы определения тепловых эффектов химической реакции.

Условия равновесия систем и химическое равновесие.

Закон действующих масс. Константа равновесия для реакции, протекающей в газовой фазе.

Уравнение изотермы химической реакции и химическое сродство.

Способы выражения термодинамических констант для гомогенных и гетерогенных реакций.

Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение изобары и изохоры химической реакции. \

Расчет констант равновесия при различных температурах.

Расчет теплового эффекта реакции по температурным зависимостям констант равновесия.

 Принцип подвижного равновесия Ле Шателье – Брауна.

Влияние температуры, давления и добавки индифферентных газов на равновесие.

 Фазовое равновесие. Условия термодинамического равновесия в многофазных многокомпонентных системах.

Правило фаз Гиббса и его применение.

 Фазовые равновесия в однокомпонентных системах.

Зависимость давления насыщенного пара от температуры.

Уравнение Клапейрона – Клаузиуса и его использование для определения тепловых эффектов процессов фазовых переходов.

Диаграммы фазовых равновесий в однокомпонентных системах.

Применение правила фаз Гиббса к различным системам.

Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах.

Фазовые диаграммы в конденсированных системах.

Твердые растворы и их особенности.

Диаграммы состояния двухкомпонентных систем.

Основные типы диаграмм состояния двухкомпонентных систем

Термодинамика растворов неэлектролитов. Экстенсивные и интенсивные свойства растворов.

Уравнение Гиббса –Дюгема растворов неэлектролитов.

Способы выражения концентрации раствора.

Термодинамическая классификация растворов (растворы идеальные, реальные, предельно разбавленные, растворы неэлектролитов).

Давление пара компонентов над раствором.

Использование законов Рауля и Генри для термодинамического описания свойств разбавленных растворов.

  Понижение температуры замерзания кипения растворов.

Повышение температуры кипения растворов.

 Осмотическое давление.

 Растворимость твердых веществ в растворах.

Термодинамика растворов электролитов.

Электролиты, их классификация.

 Количественная характеристика ионных равновесий в растворах электролитов: константа и степень диссоциации.

Зависимость степени диссоциации слабых электролитов от концентрации и от других факторов.

Закон разведения Оствальда.

Подвижность ионов, их зависимость от температуры, природы ионов и вязкости растворителя.

Закон независимого движения ионов.

Практическое использование метода кондуктометрии.

Электрическая проводимость растворов (удельная, молярная).

Зависимость электрической проводимости электролитов от концентрации, температуры, природы растворителя.

 Закон независимого движения ионов.

Электролиз растворов электролитов.

Реакции, протекающие при электролизе.

Законы Фарадея и их применение.      

Электродные процессы и гальванические элементы.

Электродвижущие силы (ЭДС) и электродные потенциалы.

 Электрохимический потенциал. Зависимость ЭДС гальванического элемента от активности потенциалопределяющих ионов и температуры.

Определение термодинамических параметров электрохимического процесса.

Классификация электродов (электроды первого, второго и третьего рода, окислительно–восстановительные электроды).

 Гальванические цепи – химические и концентрационные.

Методы измерения ЭДС гальванических элементов и электродных потенциалов.

 Способы устранения диффузионного потенциала.

Потенциометрия и ее применение.

Кинетика химических реакций. Основные понятия и определения.

 Простые (элементарные) и сложные реакции. Понятие о скорости химической реакции. Скорость химической реакции в закрытых и открытых системах.

Понятие о механизме химической реакции.

Основной постулат химической кинетики.

Константа скорости. Порядок, молекулярность реакции.

Кинетическая классификация односторонних простых реакций.

Время полупревращения и его расчет.

 Методы определения порядка реакции.

Методы определения константы скорости реакции.

Сложные реакции и их особенности.

Методы расчета констант скоростей химических реакций.

 Суть основных теорий химической кинетики.

Методы расчета энергии активации химической реакции.

Роль катализаторов в технологических процессах.

Способы повышения активности катализаторов.

Какие вещества снижают каталитическую активность? Приведите примеры каталитических ядов.

Основные стадии гетерогенного каталитического процесса.

Зависимость скорости и константы скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа.

Уравнение Аррениуса. Энергия активации.

Методы расчета энергии активации.

Классификация каталитических реакций.

Общие свойства катализаторов.

Катализ и химическое равновесие.

Гомогенный катализ.

Гетерогенный катализ. Особенности гетерогенных процессов.

Основные теории гомогенного и гетерогенного катализа.

Дисперсные системы.

 Коллоидные растворы как высокодисперсные системы.

Классификация дисперсных систем.

Особенности объектов и специфические свойства коллоидных растворов.

Основные отличия коллоидных растворов от истинных.

Специфические особенности высокодисперсных систем.

Основные принципы, положенные в основу для создания различных классификаций дисперсных систем.

Основные особенности методов получения дисперсных систем.

Основные оптические свойства дисперсных систем.

Основные молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем.

Методы получения и очистки дисперсных систем.

Структурно-механические свойства дисперсных систем.

Классификация систем по реологическим признакам.

Поверхностные явления.Их классификация.

Поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Влияние различных факторов на величину поверхностного натяжения.

Межмолекулярные и межфазные взаимодействия.

Смачивание. Флотация. Адсорбция. Основные теоретические закономерности.

Формы изотерм адсорбции.

Анализ особенностей адсорбции на различных границах раздела фаз.

Основные отличия физической адсорбции от хемосорбции.

Основные теории адсорбции и суть этих теорий.

Особенности адсорбции на пористых сорбентах.

Особенности адсорбции на границе раздела жидкость-газ.

Уравнения, используемые для описания адсорбции на границе раздела жидкость-газ.

Основные отличия поверхностно-активных веществ от поверхностно-инактивных веществ.

Молекулярная и ионная адсорбция.

 Особенности ионной адсорбции. Ионный обмен.

Электрические свойства дисперсных систем

Электро-поверхностные свойства дисперсных систем.

Основы теории двойного электрического слоя, возникающего на межфазной границе.

Строение коллоидных мицелл.

Примеры и формулы мицелл, существующих в окружающей среде.

 Электрокинетические явления, причины их возникновения.

Электрокинетический потенциал и методы его определения.

Основные причины возникновения электрокинетических явлений.

Строение двойного электрического слоя.

Основные теории строения двойного электрического слоя.

Электрокинетический потенциал и места его возникновения.

Способы определения электрокинетического потенциала.

Строение коллоидных мицелл.

Примеры мицелл гидрофобных золей в природе.

Основные факторы агрегативной устойчивости.

Основные причины коагуляции лиофобных золей.

Методы повышения устойчивости дисперсных систем.

Устойчивость и коагуляция дисперсных систем

Устойчивость дисперсных систем. Определение и виды устойчивости.

Коагуляция. Правила электролитической коагуляции.

Факторы стабилизации. Коллоидная защита.

 

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Литература обязательная

1.Физическая и коллоидная химия: учебное пособие/ Е.В.Михеева, Н.П.Пикула. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 267 с.

1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2008. – 496 c.

2. Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии. СПб.: Химия, 2009. - 368 с.

3. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А. А. Равделя; А. М. Пономаревой. ‑ М.: ТИД "Аз-book", 2009. ‑ 239 с.

4. Стромберг А.Г., Лельчук X.А., Картушинская А.И. Сборник примеров и задач по химической термодинамике. – М.: Высшая школа, 2009. ‑ 192 с.

5. Кудряшов И. В., Каретников Г. С. Сборник примеров и задач по физической химии: Учебное пособие для вузов. ‑ М.: Альянс, 2011. ‑ 527 с.

6. Карбаинова С.Н., Пикула Н.П., Анисимова Л.С., Катюхин В.Е., Романенко С.В. Поверхностные явления и дисперсные системы: учебное пособие. – Томск.: изд-во ТПУ, 2000. – 128 с.

 

Литература дополнительная

 

1.  Физическая химия: Учебник/ Под ред. К. С. Краснова. ‑ М.: Высшая школа, 2001. ‑ Кн. 1. Строение вещества. Термодинамика. ‑ 512 с.

2. Физическая химия: Учебник/ Под ред. К. С. Краснова. ‑ М.: Высшая школа, 2001. ‑ Кн. 2: Электрохимия. Химическая кинетика и катализ. ‑ 319 с

3. Эткинс П. Физическая химия. ‑ М.: Мир, 2007. ‑ ч.1: Равновесная термодинамика. ‑ 494 с.

4. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1976. – 512 с.

5. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. М.: Химия, 1995 – 336 с.

6. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1988. - 464 с.

7. Кузнецов В.В. Физическая и коллоидная химия. - М.: Химия, 1976. - 350с.

8. Колпакова Н.А., Анисимова Л.С., Белихмайер Я.А. Сборник примеров и задач по электрохимии. – М.: Высшая школа, 2003. ‑ 143 с.

9. Михеева Е.В., Пикула Н.П., Карбаинова С.Н. Поверхностные явления и дисперсные системы. Коллоидная химия. Сборник примеров и задач. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 126 с.

10. Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. Равделя А.А., Пономаревой А.М. - М.-Л.: Химия, 1983. - 232 с.

11.  Киреев В. А. Краткий курс физической химии. - М.: Химия, 1978. - 622 с.

12.  Практические работы по физической химии: Учебное пособие / Под ред. К.П. Мищенко, А.А. Равделя, А.М. Пономаревой. ‑ СПб.: Профессия, 2002. ‑ 384 с.

13.  Колпакова Н.А., Анисимова Л.С., Н.П.Пикула. Сборник задач по электрохимии: учебное пособие для вузов.–М.: Высш.шк., 2003. –143 с.

14.  Ахметов Б.В. Задачи и упражнения по физической и коллоидной химии. – Л.: Химия, 1989. – 239 с.

15.  Фролов Ю.Г.Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. – М.:Химия, 1988. – 464 с.

16.  Михеева Е.В., Пикула Н.П., Карбаинова С.Н. Поверхностные явления и дисперсные системы. Коллоидная химия. Сборник примеров и задач. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 126 с.

 

 

Учебное издание