Навчально-методичний посібник для студентів Інституту заочного та дистанційного навчання




Сторінка1/34
Дата конвертації06.06.2017
Розмір3,39 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   34
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет




ФІЗИЧНА ХІМІЯ


Навчально-методичний посібник

для студентів

Інституту заочного та дистанційного навчання

напряму 0916

Хімічна технологія та інженерія”




Київ 2006


УДК 544(076.5)

ББК Г5я7


Ф505

Автори: О.І. Косенко, С.В. Іванов, А.Д. Кустовська

Рецензент М.Р. Максимюк

Затверджено на засіданні методично-редакційної ради Інституту міського господарства


Фізична хімія: Навчально-методичний посібник/ Автори: О.І. Косенко, С.В. Іванов, А.Д. Кустовська. К.: НАУ, 2006. 79 с.

Навчально-методичний посібник вміщує методичні вказівки для самостійного вивчення дисципліни “Фізична хімія” за розділами: термодинаміка, хімічна і фазові рівноваги, розчини, електрохімія, кінетика хімічних реакцій та каталіз, які повністю охоплюють тематику теоретичного курсу фізичної хімії. В посібнику містяться навчальна програма курсу, лабораторні роботи, завдання і рекомендації для виконання домашніх контрольних робіт, теми курсових робіт і роз’яснення відносно їх виконання, оформлення та захисту. Посібник має за мету допомогти студентові опанувати теоретичний матеріал, навчитися виконувати розрахунки та підготуватися до експериментального вивчення викладених законів та явищ.

Призначений для студентів Інституту заочного та дистанційного навчання напряму 0916 “Хімічна технологія та інженерія”.

І. ОРГАНІЗАЦІЙНО-МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ




Мета викладання дисципліни

Курс фізичної хімії є важливим в підготовці інженерів-хіміків та технологів, оскільки він поглиблює і узагальнює фундаментальні знання основних законів природознавства, отриманих при вивченні неорганічної, органічної, аналітичної хімії, дає теоретичну підготовку, необхідну для розуміння різноманітних технологічних процесів і подальшого вивчення спеціальних технологічних дисциплін. Фізична хімія є теоретичною основою сукупності знань та вмінь, що формують кваліфікованого фахівця з хімічної технології.

Основною метою дисципліни є вивчення теоретичних основ фізичної хімії як однієї з фундаментальних природничих наук. Придбання студентами знань про основні закономірності фізико-хімічних процесів, які відбуваються в природі та використовуються у техніці, навичок самостійного виконання експериментів, узагальнення спостережень, виконання розрахунків стануть в нагоді у їх майбутній інженерній діяльності.
Завдання вивчення навчальної дисципліни
Завданнями вивчення навчальної дисципліни є:

- формування наукового світогляду студента, розвитку у нього теоретичного мислення, здатності до аналізу явищ;

- більш глибоке засвоєння і розуміння основних ідей, понять і законів, які вже були опрацьовані студентами при вивченні дисциплін хімічної направленості на молодших курсах;

- розвиток навичок практичного застосування теоретичних знань до вирішення фахових задач у сучасних техніці та виробництві.



В результаті вивчення дисципліни “Фізична хімія” студент повинен знати:

- сучасний стан цього підрозділу хімії;

- основні закони фізичної хімії та методи їх використання для вирішення прикладних задач;

- механізми перебігу хімічних процесів, їх основні теорії.

- основні методи фізико-хімічних розрахунків.
На основі отриманих знань студенти повинні вміти:

- визначати умови протікання хімічних реакцій та їх енергетичні ефекти;

- проводити термодинамічні розрахунки властивостей речовин та хімічної рівноваги;

- використовувати знання теоретичних питань курсу для пояснення властивостей хімічних речовин, суті хімічних процесів;

- застосовувати фізико-хімічні методи в аналізі та контролі виробничих процесів;

- застосовувати принципи керування фізико-хімічними процесами;

- користуватися науковою та довідниковою літературою для розв’язання прикладних та виробничих задач.
Взаємозв’язок дисципліни із іншими дисциплінами

навчального плану
Дисципліна “Фізична хімія” базується на знаннях дисциплін: “Загальна та неорганічна хімія”, “Органічна хімія”, “Аналітична хімія та інструментальні методи аналізу”, “Фізика” та “Вища математика”. Знання та вміння, отримані під час вивчення даної навчальної дисципліни, будуть необхідні під час вивчення переважної більшості наступних дисциплін професійної та практичної підготовки фахівця, зокрема дисциплін “Поверхневі явища та дисперсні системи”, “Загальна хімічна технологія” та ін.
Особливості вивчення курсу фізичної хімії.

Методи роботи над навчальним матеріалом


Навчальний процес студента-заочника складається з таких видів занять: самостійна робота з підручником; лекції на сесії; контрольні роботи; лабораторні заняття; курсова робота; консультації; іспити.

Основною формою роботи студента-заочника є самостійне вивчення дисципліни. Лекції і лабораторні заняття проводяться на лабораторно-екзаменаційних сесіях. Контрольні роботи виконуються самостійно між сесіями. Консультації проводяться на кожній сесії, як індивідуально, так і у складі групи.

4.1. Самостійну роботу з підручником рекомендується ор-ганізовувати наступним чином:

– ознайомитися з питаннями і змістом програмних тем;

– самостійне опрацювання тем виконувати послідовно в порядку, передбаченому програмою;

прочитати параграфи підручника, які відносяться до даної теми;

повторно прочитати матеріал, законспектувати закони, визначення, формули, реакції;

– розібрати розв'язок типових прикладів і розв’язати задачі з будь-якого з рекомендованих збірників задач;

– розв’язати задачі з даної теми з контрольної роботи;

виписати незрозумілі питання, що будуть винесені на консультацію;

– закінчивши вивчення однієї теми, перейти до вивчення наступної у тому ж порядку.



4.2. Лекції з основних розділів навчальної програми читаються студентам-заочникам у період лабораторно-екзаменаційної сесії.

4.3. Студент-заочник повинен виконати дві контрольні роботи з фізичної хімії і здати їх методисту не пізніше, ніж за тиждень до сесії. До виконання контрольної роботи потрібно приступати лише після старанного вивчення відповідної теми за підручником. Контрольна робота акуратно оформлюється у зошиті, де вказується тема, номер задачі, переписується її умова і приводиться детальний розв'язок з усіма обгрунтуваннями і розрахунками. Для нотаток рецензента необхідно залишати у зошиті поля. Наприкінці виконаної роботи повинна стояти дата, підпис студента. Потім робота здається методисту ІЗДН, який передає її на рецензування викладачу.

Якщо у роботі є помилки і вона не зарахована, потрібно виконати її повторно, помістивши всі виправлення у кінці зошита у розділі “Робота над помилками”. Робота, виконана за чужим варіантом, не рецензується.

Якщо контрольна робота виконана задовільно, студент усно захищає її у співбесіді з викладачем.



Студенти, які не захистили контрольні роботи, не допускаються до екзамену.

Кожен студент має власний варіант контрольного завдання, який вказує викладач.

4.3. Лабораторні заняття проводяться за тематикою лекцій і мають мету закріпити знання теоретичних основ дисципліни.

Лабораторні роботи виконуються студентами на сесії.



Виконані лабораторні роботи оформляються у зошитах у вигляді звітів, в яких наводиться короткий опис експеременту, рівняння реакцій і необхідні розрахунки, спостереження і висновки.

4.4. Виконані і оформлені у вигляді звітів лабораторні роботи повинні бути усно захищені. Студенти, які не виконали і не захистили лабораторні роботи, до екзамену не допускаються.

4.5. До складання екзамену з фізичної хімії допускаються тільки ті студенти, які виконали і захистили контрольні і лабораторні роботи, а також курсову роботу.

Навчальним планом передбачена наступна кількість годин на вивчення дисципліни “Фізична хімія”: лекції – 14 годин, лабораторні заняття – 24 години, самостійна робота – 340 годин.
Список рекомендованої літератури
1. Физическая химия. В 2 кн. Кн.1. Строение вещества. Термодинамика: Учебн. для вузов / К.С. Краснов, Н.К. Воробьев, И.Н. Годнев и др.; Под ред. К.С. Краснова. М.: Высш. шк., 2002. – 512 с.

2. Физическая химия. В 2 кн. Кн.2. Электрохимия. Химическая кинетика и катализ: Учебн. для вузов / К.С. Краснов, Н.К. Воробьев, И.Н. Годнев и др.; Под ред. К.С. Краснова. М.: Высш. шк., 2002. – 319 с.

3. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. – М.: Высш. шк., 2001. – 526 с.

4. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Физическая химия. – М.: Химия, 2000. – 320 с.

5. Білий О.В. Фізична хімія: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. К.: ЦУЛ, 2003. 364 с.

6. Фролов Ю.Г., Белик В.В. Физическая химия. – М.: Химия, 1993. – 464 с.

7. Практикум по физической химии / Под ред. И.В. Кудряшова. – М.: Высш. шк., 1986. – 495 с.

8. Физическая химия / Под ред. Б.П. Никольского. – Ленинград: Химия, 1987. – 880 с.

9. Практические работы по физической химии / Под ред. К.П. Мищенко. – М.: Химия, 1982. – 324 с.

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

11. Кудряшов И.В., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии. М.: Высш. шк., 1991. 527 с.

12. Фізична хімія: Лабораторний практикум / Авт.: О.І. Косенко, С.В. Іванов, М.Р. Максимюк та ін. К.: НАУ, 2005. 56 с.

13. Фізична хімія: Методичні рекомендації до виконання курсової роботи і домашніх завдань / Авт.: О.І. Косенко, С.В. Іванов, М.Р. Максимюк. К.: НАУ, 2005. 24 с.

ІІ. НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ “ФІЗИЧНА ХІМІЯ”
Основи хімічної термодинаміки
Предмет фізичної хімії, основні розділи фізичної хімії, основні методи дослідження.

Предмет термодинаміки, хімічної термодинаміки. Основні поняття хімічної термодинаміки: система, гомогенна система, гетерогенна система, ізольована система, відкрита і закрита система, стан системи, термодинамічні параметри, функції стану, процеси ізотермічні, ізохорні, ізобарні, адіабатичні, оборотні, необоротні. Внутрішня енергія системи. Перший закон термодинаміки, формулювання, математичний вираз.

Ентальпія. Тепловий ефект процесів при постійному об’ємі та при постійному тиску. Зв’язок теплових ефектів процесів при V = const і p = const для конденсованих систем, для систем за участю газів.

Термохімія, правила написання термохімічних рівнянь реакцій. Тепловий ефект хімічної реакції. Знак теплового ефекту для екзо- і ендотермічних реакцій. Теплота утворення хімічної сполуки, теплота згорання.

Закон Гесса, формулювання, застосування до розрахунку теплового ефекту хімічної реакції за теплотами утворення та теплотами згорання хімічних сполук.

Експериментальне визначення теплових ефектів фізико-хімічних процесів та хімічних реакцій. Калориметрія.

Інтегральна теплота розчинення, від чого залежить, який знак вона може мати і чому? Перша, повна, проміжна інтегральні теплоти розчинення. Інтегральна теплота розведення. Теплота нейтралізації.

Теплоємність питома і молярна, істинна і середня. Теплоємність при постійному тиску і об’ємі. Зв’язок між теплоємністю при постійному тиску і об’ємі для газів.

Залежність теплоємності від температури. Інтерполяційні рівняння. Зв’язок між істинною і середньою теплоємністю. Розрахунок зміни теплоємності в хімічній реакції.

Залежність теплового ефекту від температури. Диференційна та інтегральна форма рівнянь Кірхгофа. Розрахунок теплового ефекту при заданій температурі (хід розрахунку при різних наближеннях і точного).

Самочинні і не самочинні процеси. Другий закон термодинаміки, формулювання, математичний вираз, питання, на які за його допомогою можна дати відповідь.

Поняття ентропії. Зміна ентропії для оборотних і необоротних процесів, для ізольованих систем. Об’єднане рівняння першого і другого закону термодинаміки.

Ентропія як критерій можливості і направлення процесів в ізольованих системах. Умови рівноваги в ізольованій системі.

Ентропія як критерій імовірності стану. Рівняння Больцмана. Розрахунок зміни ентропії в хімічній реакції. Залежність зміни ентропії хімічної реакції від температури, приблизний і точний розрахунок.

Ізохорно-ізотермічний потенціал. Ізобарно-ізотермічний потенціал. Вільна енергія, зв’язана енергія. Енергія Гіббса і енергія Гельмгольця як критерії направлення самочинних процесів.

Ізобарний потенціал утворення сполуки. Методи розрахунку зміни ізобарного потенціалу в хімічній реакції. Залежність ізобарного потенціалу від температури: хід розрахунку при різних наближеннях. Рівняння Гіббса-Гельмгольця.

Умова рівноваги у відкритих багатокомпонентних системах.

Хімічний потенціал. Хімічний потенціал ідеальних і реальних газів.Фугітивність, активність.



Хімічна рівновага

Хімічна рівновага. Закон діючих мас. Вивід закону діючих мас кінетичним шляхом. Термодинамічний вивід закону діючих мас.

Константа рівноваги. Зв’язок між константами Кр і Кс.

Рівняння ізотерми, ізобари, ізохори хімічної реакції.

Рівняння стандартного ізобарного потенціалу хімічної реакції.

Вплив тиску і температури на стан рівноваги і константу рівноваги. Принцип Ле-Шательє.

Методи розрахунків константи рівноваги хімічної реакції при різних температурах за допомогою стандартних термодинамічних функцій.
Фазові рівноваги. Однокомпонентні

та багатокомпонентні системи
Фазові рівноваги, основні поняття: фаза, складова частина системи, компонент, число ступенів свободи системи. Графічне зображення системи з різною варіантністю.

Правило фаз Гіббса та його застосування до розрахунку максимальної кількості фаз та максимального числа ступенів свободи одно-, дво- та трикомпонентних систем.

Рівняння Клапейрона-Клаузіуса. Діаграма стану системи.

Однокомпонентні системи. Діаграма стану води. Потрійна точка на діаграмі стану однокомпонентної системи. Енантіотропні та монотропні перетворення модифікацій.

Діаграми плавкості з евтектикою. Лінії солідусу, ліквідусу.

Діаграма плавкості системи з хімічною сполукою, яка плавиться конгруентно та інконгруентно. Точки дистектики, перитектики.

Тверді розчини заміщення і укорінення. Правило важіля.

Діаграма плавкості системи з обмеженою та необмеженою розчинністю компонентів в твердому стані.

Діаграма стану системи з обмеженою розчинністю компонентів в рідкій фазі. Критична температура.

Графічне відображення складу трикомпонентної системи за методами Гіббса та Розебума. Трикомпонентні рідкі системи.

Трикомпонентні системи з потрійною евтектикою.

Розчини




  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   34


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка