Олексенко Людмила Петрівна, проф., д х. н робоча програма



Скачати 378.63 Kb.
Дата конвертації20.03.2017
Розмір378.63 Kb.
ТипПрограма
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
__________________ХІМІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ________________

(назва факультету, інституту)

Кафедра ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ _

«ЗАТВЕРДЖУЮ»

Заступник декана

з навчальної роботи

______________________

«____»___________20__ року

РОБОЧА ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

_ ФІЗИЧНА ХІМІЯ МІЖФАЗНИХ ЯВИЩ _


(повна назва навчальної дисципліни)

для студентів
галузі знань __________________0401 – Природничі науки______________

(шифр і назва галузі знань)

напрям підготовки ____________8.040101 – Хімія___________________

(шифр і назва напряму підготовки)

спеціальність __________8.04010101 – Хімія___________________

(шифр і назва спеціальності)

спеціалізація ________________ кластер_Фізична хімія________________________

(назва спеціалізації)



КИЇВ – 2016

Робоча програма дисципліни «Фізична хімія міжфазних явищ» для студентів напряму підготовки _8.040101 – Хімія, з циклу дисциплін вільного вибору студенталок "Фізична хімія"), спеціальності 8.04010101 Хімія.

« 25 » травня 2016 року – 18 с.


Розробник:

Олексенко Людмила Петрівна, проф., д.х.н.
Робоча програма дисципліни «Фізична хімія міжфазних явищ» затверджена на засіданні кафедри фізичної хімії

Протокол № 10 від “1.” червня 2016 року

Завідувач кафедри фізичної хімії ______________ (Фрицький І.О.)

«_____» ___________________ 20___ року


Протокол № .......від “........” 20___ року

Завідувач кафедри фізичної хімії _______________ (Фрицький І.О.)

«_____» ___________________ 20___ року
Протокол № .......від “……..” 20___ року

Завідувач кафедри фізичної хімії _______________ (Фрицький І.О.)

«_____» ___________________ 20___ року

Схвалено науково - методичною комісією хімічного факультету

Протокол 1 .від “.9 червня 2016 року

Голова науково-методичної комісії__________________ (_Амірханов В.М.__)

«_____» _________________ 20___ року
Протокол № .......від “........” 20___ року

Голова науково-методичної комісії ____________________ (________________)

«_____» _________________ 20___ року
Протокол № .......від “........” 20___ року

Голова науково-методичної комісії ____________________ (________________)

«_____» _________________ 20___ року

© ______________, 20___ рік

© ______________, 20___ рік

© ______________, 20___ рік


ВСТУП

Навчальна дисципліна Фізична хімія міжфазних явищ

(назва дисципліни)

є складовою освітньо-професійної програми підготовки фахівців за освітньо-кваліфікаційним рівнем « магістр » галузі знань _ природничі науки

(зазначити відповідний рівень) (зазначити)

з напряму підготовки _8.040101 Хімія _, спеціальності - 8.04010101-“Хімія”.

(шифр і назва напряму підготовки) (шифр і назва спеціальності)

Дана дисципліна за вибором за спеціальністю (спеціалізацією)_хімія (фізична хімія).

Викладається у 1 семестрі 1 курсі магістратури в обсязі 120 год. (4 кредити ECTS) зокрема: лекції - 36 год., лабораторні - 4 год., самостійна робота - 80 год. У курсі передбачено 2 змістових модулі та 2 модульні контрольні роботи. Завершується дисципліна - іспитом.

Мета дисципліни - ознайомлення з теоретичними основами поверхневих явищ та надання студентам теоретичних знань з основних розділів фізичної хімії поверхневих явищ з метою їх подальшого застосування на практиці.

Завдання - навчити розуміти теоретичні основи міжфазних явищ та експериментальні підходи до їх вивчення з метою подальшого обґрунтованого вибору експериментальних методів їх дослідження.

В результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен



знати: основи програмного теоретичного матеріалу, необхідного для розуміння природи явищ, що відбуваються на поверхні поділу фаз та використання теоретичних знань на практиці;

- передбачені програмою основні поняття і положення фізичної хімії міжфазних явищ, що відносяться до тем, розглянутих на лекціях та практичних заняттях.



- знати основні експериментальні фізико-хімічні методи дослідження стану поверхні твердих речовин та фізико-хімічних міжфазних явищ.

вміти: аналізувати і вміти пояснювати основні фізико-хімічні характеристики систем та закономірності перебігу процесів, що перебігають на поверхні поділу фаз;

- розуміти теоретичні основи процесів, які розглядаються в фізичній хімії міжфазних явищ;

- пояснювати фізичний зміст явищ, що описуються вивченими формулами та фізичний зміст величин та констант, що входять до складу відповідних формул;

- вміти виводити передбачені програмою формули та робити з ними перетворення, що необхідні для вирішення певних задач;

- користуватися експериментальними підходами і основними фізико-хімічними експериментальними методами, передбаченими програмою;

- оволодіти експериментальними підходами і основними фізико-хімічними експериментальними методами, передбаченими програмою;

- вміти коректно провести обробку одержаних експериментальних результатів та інтерпретувати їх, використовуючи одержані знання.

Місце дисципліни. Навчальна дисципліна "Фізична хімія міжфазних явищ" є складовою циклу професійної підготовки фахівців за освітньо-кваліфікаційним рівнем "магістр" спеціальності 8.04010101 - “Хімія.

Зв'язок з іншими дисциплінами. Навчальна дисципліна "Фізична хімія міжфазних явищ" є необхідною для вивчення і розуміння широкого ряду спеціальних хімічних дисциплін, зокрема таких, як “Наносистеми в адсорбції та каталізі”, “Фізична хімія вуглецевих сорбентів“.
Контроль знань і розподіл балів, які отримують студенти.

Контроль здійснюється за модульно-рейтинговою системою.

У змістовий модуль 1 (ЗМ1) входять теми 1 - 6, у змістовий модуль 2 (ЗМ2) - теми 7 - 15. Обов'язковим для іспиту є написання модульних контрольних робіт та відпрацювання лабораторних робіт.

Оцінювання за формами контролю:







ЗМ1

ЗМ 2

Min. – 14 балів

Max. – 20 балів

Min. – 24 бали

Max. – 40 балів

Усна відповідь

2

2

3

5

Доповнення




1

3

5

Домашні завдання

2

2

3

5

Активність під час виконання лабораторних робіт

4

5

3

5

Модульна контрольна робота 1

6

10







Модульна контрольна робота 2







12

20

3” мінімальна/максимальна оцінку, яку може отримати студент.

1 мінімальна/максимальна залікова кількість робіт чи завдань.


Для студентів, які набрали сумарно меншу кількість балів ніж критично-розрахунковий мінімум - 38 балів для допуску до іспиту обов'язково треба написати 2 модульні контрольні роботи та відпрацювати всі лабораторні роботи.

До іспиту може бути допущений студент, який виконав усі обов’язкові види робіт, які передбачаються навчальним планом з дисципліни "Фізична хімія міжфазних явищ” (а саме виконання домашніх самостійних робіт, написання модульних контрольних робіт, виконання експериментальних лабораторних робіт, складання колоквіумів), і при цьому за результатами модульно-рейтингового контролю в семестрі отримав за змістові модулі сумарну оцінку в балах не менше 38 балів (критично розрахунковий мінімум при формі підсумкового контролю – іспит).



У випадку відсутності студента з поважних причин відпрацювання та перездачі МКР здійснюються у відповідності до "Положення про порядок оцінювання знань студентів при кредитно-модульній системі організації навчального процесу" від 1 жовтня 2010 року.

При простому розрахунку отримаємо:




Змістовий модуль 1

Змістовий модуль 2

іспит

Підсумкова оцінка

Мінімум

14

24

22

60

Максимум

20

40

40

100

При цьому, кількість балів:



  • 1 - 34 відповідає оцінці "незадовільно" з обов'язковим повторним вивченням дисципліни;

  • 35 - 59 відповідає оцінці "незадовільно" з можливістю повторного складання;

  • 60 - 64 відповідає оцінці "задовільно" ("достатньо");

  • 65 - 74 відповідає оцінці "задовільно";

  • 75 - 84 відповідає оцінці "добре";

  • 85 - 89 відповідає оцінці "добре" ("дуже добре" ) ;

  • 90 - 100 відповідає оцінці "відмінно".

Шкала відповідності




За 100-бальною шкалою

За національною шкалою

90 – 100

5

відмінно

85 – 89

4

добре

75 – 84

65 – 74

3

задовільно

60 – 64

35 – 59

2

не задовільно

1 – 34



ПРОГРАМА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
Змістовий модуль 1. Характеристика поверхонь та термодинамічне описання систем з двома фазами, поверхневим шаром та поверхнею поділу між фазами.

ТЕМА 1. Поверхня твердих тіл та характеристика методів визначення питомої поверхні адсорбентів і каталізаторів (7 год.)
ТЕМА 2. Газова хроматографія. Хроматографічне визначення питомої поверхні методом теплової десорбції аргону. (9 год.)
ТЕМА 3. Поверхневий шар. Термодинаміка поверхневого шару. Згущення термодинамічних функцій (7 год.)
ТЕМА 4. Загальні умови рівноваги для систем, що мають поверхневий шар. Фундаментальні рівняння Гіббса для міжфазного шару. Адсорбційне рівняння Гіббса (7 год.)
ТЕМА 5. Капілярні явища. Рівняння Юнга-Лапласа. Рівняння Лапласа. Рівняння Томсона-Кельвіна. (7 год.)

ТЕМА 6. Вплив умов формування поверхні та способу її обробки на властивості поверхневого шару. (7 год.)
Змістовий модуль 2. Рівноважна форма кристалів та роль поверхневого натягу в процесах зародкоутворення. Теорії адсорбції, основні положення та описання.
ТЕМА 7. Рівноважна форма кристалу. Теорема Вульфа. Принцип Гіббса-Кюрі-Вульфа. Принцип геометричної побудови рівноважної форми кристалів (5 год.)
ТЕМА 8. Зародкоутворення під час фазових переходів. Роль поверхневого натягу при утворенні нової фази (5 год.)
ТЕМА 9. Класична теорія зародкоутворення. Розмір критичного зародку. (5 год.)
ТЕМА 10. Вплив готових поверхонь на процеси утворення нової фази. Робота утворення критичного зародку Гетерогенна нуклеація. (5 год.)
ТЕМА 11. Адсорбція і абсорбція. Моделі адсорбції Росса і Олівера та модель Хілла. Ізотерма адсорбції Фольмера. (5 год.)
ТЕМА 12. Зв’язок між рівняннями стану і ізотермами адсорбції. Ізотерма адсорбції Хілла-де-Бура. (5 год.)
ТЕМА 13. Моделі полімолекулярної адсорбції. Теорія Поляні. Теорія полімолекулярної адсорбції БЕТ. (9 год.)
ТЕМА 14. Термодинаміка адсорбції на межі поділу тверде тіло-газ. Ізостерична теплота адсорбції та її визначення. (5 год.)
ТЕМА 15. Фізико-хімічні методи дослідження поверхневого шару (8 год.)

СТРУКТУРА НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

ФІЗИЧНОЇ ХІМІЇ МІЖФАЗНИХ ЯВИЩ“


ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ І ЛАБОРАТОРНИХ ЗАНЯТЬ




Назва теми

Кількість годин

Лекції

Лабора-торні роботи

Самост. робота (реферат)


ЗМІСТОВИЙ Модуль 1. Характеристика поверхонь та термодинамічне описання систем з двома фазами, поверхневим шаром та поверхнею поділу між фазами

1

Тема 1. Поверхня твердих тіл та характеристика методів визначення питомої поверхні адсорбентів і каталізаторів.


2




5

2

Тема 2. Газова хроматографія. Хроматографічне визначення питомої поверхні методом теплової десорбції аргону.

2

2

5

3

Тема 3. Поверхневий шар. Термодинаміка поверхневого шару.Згущення термодинамічних функцій.

2




5

4

Тема 4. Загальні умови рівноваги для систем, що мають поверхневий шар. Фундаментальні рівняння Гіббса для між фазного шару. Адсорбційне рівняння Гіббса.

2




5

5

Тема 5. Капілярні явища. Рівняння Юнга-Лапласа. Рівняння Томсона-Кельвіна.

2




5

6

Тема 6. Вплив умов формування поверхні та способу її обробки на властивості поверхневого шару.

2




5




Модульна контрольна робота 1

2







зМІСТОВИЙ Модуль 2. Рівноважна форма кристалів та роль поверхневого натягу в процесах зародкоутворення. Теорії адсорбції, основні положення та описання.


7

Тема 7. Рівноважна форма кристалу. Теорема Вульфа. Принцип Гіббса-Кюрі-Вульфа. Принцип геометричної побудови рівноважної форми кристалів.

2




3

8

Тема 8. Зародкоутворення під час фазових переходів. Роль поверхневого натягу при утворенні нової фази

2




3

9

Тема 9. Класична теорія зародкоутворення. Розмір критичного зародку.

2




3

10

Тема 10. Робота утворення критичного зародку Вплив готових поверхонь на процеси утворення нової фази. Гетерогенна нуклеація.

2




3

11

Тема 11. Адсорбція і абсорбція. Моделі адсорбції Росса і Олівера та модель Хілла. Ізотерма адсорбції Фольмера.

2




3

12

Тема 12. Зв’язок між рівняннями стану і ізотермами адсорбції. Ізотерма адсорбції Хілла-де-Бура.

2




3

13

Тема 13. Моделі полімолекулярної адсорбції. Теорія Поляні. Теорія полімолекулярної адсорбції БЕТ.

4

2

3

14

Тема 14. Термодинаміка адсорбції на межі поділу тверде тіло-газ. Ізостерична теплота адсорбції та її визначення

2




3

15

Тема 15. Фізико-хімічні методи дослідження поверхневого шару.

2




6




Написання реферату







20




Модульна контрольна робота 2

2







Всього

36

4

80


Загальний обсяг 120 год., в тому числі:

Лекцій –36 год.



Лабораторні роботи – 4 год.

Самостійна робота – 80 год.


ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1.

Характеристика поверхонь та термодинамічне описання систем з двома фазами, поверхневим шаром та поверхнею поділу між фазами.



Тема 1. ПОВЕРХНЯ ТВЕРДИХ ТІЛ ТА ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОЇ ПОВЕРХНІ АДСОРБЕНТІВ І КАТАЛІЗАТОРІВ (7 год.)

Лекція 1. Поверхня твердих тіл, адсорбентів і каталізаторів. Питома поверхня твердих тіл. Загальна характеристика методів визначення питомої поверхні. Визначення питомої поверхні непористих і мікропористих адсорбентів. Електронна мікроскопія та її застосування для визначення питомої поверхні твердих тіл. (2 год.).

Завдання для самостійної роботи - опрацювання матеріалу по характеристиці методів визначення питомої поверхні твердих тіл. ( 5_год.)[1- 3].
Тема 2. ГАЗОВА ХРОМАТОГРАФІЯ. ХРОМАТОГРАФІЧНЕ ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОЇ ПОВЕРХНІ МЕТОДОМ ТЕПЛОВОЇ ДЕСОРБЦІЇ АРГОНУ. (9 год.)

Лекція 2. Газова хроматографія. Хроматографічні методи визначення питомої поверхні твердих тіл. Переваги хроматографічних методів. Детектор по теплопровідності - катарометр. Принцип дії катарометра. Чутливі елементи детектора по теплопровідності. Електрична схема катарометру. Загальна характеристика газохроматографічних методів визначення поверхні твердих тіл. Хроматографічний (за низькотемпературною адсорбцією газу) динамічний метод теплової десорбції. Вимоги до газу-адсорбату та газу-носія в методі теплової десорбції (2 год.)

Лабораторна робота № 2. Визначення питомої поверхні адсорбентів та каталізаторів хроматографічним методом за тепловою десорбцією Ar (2 год.).

Завдання для самостійної роботи - опрацювання хроматографічних методів визначення питомої поверхні адсорбентів. (5_год.)[ 4,5,8,9].
Тема 3. ПОВЕРХНЕВИЙ ШАР. ТЕРМОДИНАМІКА ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ. ЗГУЩЕННЯ ТЕРМОДИНАМІЧНИХ ФУНКЦІЙ. (7 год.)

Лекція 3. Поверхневий шар. Термодинаміка поверхневого шару. Згущення термодинамічних функцій у міжфазових поверхневих шарах. Метод надлишкових величин Гіббса. Повна поверхнева енергія поверхневого шару. Питома вільна поверхнева енергія. Надлишковий вміст компоненту в шарі. Поняття про гіббсову адсорбцію (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - питома вільна поверхнева енергія та її роль у процесах, що перебігають на поверхні поділу фаз (5_год.)[ 2,3,7,10 ].
Тема 4. ЗАГАЛЬНІ УМОВИ РІВНОВАГИ ДЛЯ СИСТЕМ, ЩО МАЮТЬ ПОВЕРХНЕВИЙ ШАР. ФУНДАМЕНТАЛЬНІ РІВНЯННЯ ГІББСА ДЛЯ МІЖ ФАЗНОГО ШАРУ. АДСОРБЦІЙНЕ РІВНЯННЯ ГІББСА (7 год.)

Лекція 4. Загальні умови рівноваги для систем, що складаються з двох фаз із змінною межею поділу між ними. Умови термічної, хімічної та механічної рівноваги. Фундаментальні рівняння Гіббса для міжфазного шару. Адсорбційне рівняння Гіббса. Ізотерма адсорбції Гіббса. Адсорбція у двохфазових двокомпонентних системах – рідина-газ, тверде тіло – рідина, тверде тіло -газ (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - застосування адсорбційного рівняння Гіббса для описання реальних систем. (5_год.)[1-3 ].
Тема 5. КАПІЛЯРНІ ЯВИЩА. РІВНЯННЯ ЮНГА-ЛАПЛАСА. РІВНЯННЯ ТОМСОНА-КЕЛЬВІНА. (7 год.)

Лекція 5. Капілярні явища. Рівняння Юнга-Лапласа - головне рівняння капілярності. Виведення рівняння Юнга-Лапласа. Окремі випадки застосування рівняння Юнга-Лапласа - піднімання (опускання) рідини в капілярі, гідростатичний тиск в краплі рідини, тиск насиченої пари над краплею малих розмірів та над менісками різної форми у капілярі. Аналіз рівняння Юнга-Лапласа. Дія основного закону капілярності. Рівняння Томаса-Кельвіна (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - порометрія - основи методу та його використання для визначення структурно-адсорбційних властивостей твердих тіл. (5_год.)[1-3, 5].


Тема 6. ВПЛИВ УМОВ ФОРМУВАННЯ ПОВЕРХНІ ТА СПОСОБУ ЇЇ ОБРОБКИ НА ВЛАСТИВОСТІ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ. (7 год.)

Лекція 6. Вплив умов формування поверхні та способу її обробки на властивості поверхневого шару. Адсорбційна теорія модифікації (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - опрацювання матеріалу по аморфізації поверхневих шарів твердих тіл. (5 год.) [11].
Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 1:

1. Адсорбційні методи визначення питомої поверхні адсорбентів та каталізаторів. Різновидності адсорбційних методів визначення поверхні.

2. Визначення питомої поверхні мікропористих адсорбентів. Метод Бонда і Спенсера. Метод Хелсі та Еверета. Метод Цвітерінга і Кревеліна. Методи Дубініна (визначення об”єму пор) і Каганера ( визначення питомої поверхні).

3. Методи, які основані на застосуванні ізотерми адсорбції Гіббса. Виведення рівняння Гіббса для ізотерми адсорбції газу на твердих тілах. Застосування адсорбційної формули Гіббса. Метод Росса та Олівера.

4. Адсорбція з розчинів. Визначення питомої поверхні по адсорбції з розчинів. Застосування адсорбції барвників. Вибір адсорбату.

5. Теплота змочування. Зв”язок між теплотою змочування і питомою поверхнею. Переваги і недоліки метода визначення питомої поверхні по теплоті змочування.

6. Хроматографічні методи визначення питомої поверхні твердих тіл. Переваги хроматографічних методів.

7. Детектор по теплопровідності - катарометр. Принцип дії катарометра. Чутливі елементи детектора по теплопровідності. Електрична схема катарометру.



8. Хроматографічний (за низькотемпературною адсорбцією газу) динамічний метод теплової десорбції. Вимоги до газу-адсорбату та газу-носія в методі теплової десорбції.

Рекомендована література до змістового модулю 1:


  1. Олексенко Л.П. Фізична хімія міжфазних явищ: Навчальний посібник.– К.: Видавничо-поліграфічний центр “Київський університет”, 2011.- 271 с.

  2. Адамсон А. Физическая химия поверхностей, М, Мир, 1981, 568 с.

  3. С. Грег, К. Синг “Адсорбция, удельная поверхность, пористость”, М.:Мир, 1981.

  4. Г. Мак-Нейр, Э. Бонелли “Введение в газовую хроматографию”, Москва, 1970.

  5. Проблемы теории и практики исследований в области катализа. Под ред. В.А.Ройтера., Изд-во “Наукова думка”, Киев, 1973.

  6. Курс физической химии / под ред. Я.И.Герасимова, т.1, М.ГХИ, 1963, с.459-465.

  7. Авгуль Н.Н., Киселев А.В., Пошкус Д.П. “Адсорбция газов и паров на однородных поверхностях”, М.: Химия,1975.

  8. А.В. Киселев, Я.И. Яшин “ Газоадсорбционная хроматография”, изд-во “Наука”,М., 1967.

  9. Кейлеманс А., Хроматография газов, ИЛ, М., 1959.

  10. Фрідрісберг «Коллоидная химия. М. 1980.

  11. Бенсон, Юнг «Химия твёрдого тела» (збірник)



ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2.

Рівноважна форма кристалів та роль поверхневого натягу в процесах зародкоутворення. Теорії адсорбції, основні положення та описання.


Тема 7. РІВНОВАЖНА ФОРМА КРИСТАЛУ. ТЕОРЕМА ВУЛЬФА. ПРИНЦИП ГІББСА-КЮРІ-ВУЛЬФА. (5 год.)

Лекція 7. Рівноважна форма кристалу. Кристалографічна теорема Вульфа. Наслідок із кристалографічної теореми Вульфа. Принцип Гіббса-Кюрі-Вульфа. Принцип геометричної побудови рівноважної форми кристалів (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - рівноважна форма кристалу та фактори, що її визначають (3_год.)[1,2,10,11,13].
Тема 8. ЗАРОДКОУТВОРЕННЯ ПІД ЧАС ФАЗОВИХ ПЕРЕХОДІВ. РОЛЬ ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ ПРИ УТВОРЕННІ НОВОЇ ФАЗИ (5 год.)

Лекція 8. Зародкоутворення під час фазових переходів. Роль поверхневого натягу при утворенні нової фази. Гомогенна нуклеація. (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - процеси нуклеації та області їх використання (3_год.)[1,2].
Тема 9. КЛАСИЧНА ТЕОРІЯ ЗАРОДКОУТВОРЕННЯ. РОЗМІР КРИТИЧНОГО ЗАРОДКУ . (5 год.)

Лекція 9. Класична теорія зародкоутворення. Розмір критичного зародку. Рівноважна робота утворення критичного зародку. Теорія утворення зародків нової фази Гіббса-Фольмера-Френкеля. Теорія метастабільних систем Гіббса. Статистична теорія флуктуацій Фольмера. Вплив швидкості обміну молекулами між фазами на процеси кристалізації в теорії Френкеля (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - флуктуації та їх роль у процесах нуклеації (3_год.)[ 1,2].
Тема 10. РОБОТА УТВОРЕННЯ КРИТИЧНОГО ЗАРОДКУ. ВПЛИВ ГОТОВИХ ПОВЕРХОНЬ НА ПРОЦЕСИ УТВОРЕННЯ НОВОЇ ФАЗИ. ГЕТЕРОГЕННА НУКЛЕАЦІЯ. (5 год.)

Лекція 10. Робота утворення критичного зародку в гомогенному середовищі. Вплив готових поверхонь на процеси утворення нової фази (за Даніловим). Гетерогенна нуклеація. Робота утворення критичного зародку на готовій поверхні. Практичне значення процесів утворення зародків нової фази при кристалізації та конденсації. Дія ядер конденсації в атмосфері при від'ємних температурах (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - значення процесів утворення зародків нової фази у процесах льодоутворення. (3_год.)[1,2 ].
Тема 11. АДСОРБЦІЯ І АБСОРБЦІЯ. МОДЕЛІ АДСОРБЦІЇ РОССА І ОЛІВЕРА ТА МОДЕЛЬ ХІЛЛА. ІЗОТЕРМА АДСОРБЦІЇ ФОЛЬМЕРА. (5 год.)

Лекція 11. Адсорбція і абсорбція. Типи абсорбції. Поверхневі явища. Фізична і хімічна адсорбція. Критерії відмінності адсорбції і абсорбції. Ізотерм адсорбції. Ізобара адсорбції. Неактивована та активована адсорбції. Механізм хемосорбції. Локалізована, нелокалізована та псевдолокалізована адсорбція. Модель Росса і Олівера. Модель утрудненого поступального руху - модель Хілла. Ізотерми адсорбції та моделі мономолекулярної адсорбції. Рівняння Генрі. Моделі моношару. Використання рівняння ідеального двовомірного газу. Ізотерма адсорбції Фольмера. (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - особливості хемосорбції газів на металічних каталізаторах (3_год.)[1,2,4-9].


Тема 12. ЗВ’ЯЗОК МІЖ РІВНЯННЯМИ СТАНУ І ІЗОТЕРМАМИ АДСОРБЦІЇ. ІЗОТЕРМА АДСОРБЦІЇ ХІЛЛА-ДЕ-БУРА. (5 год.)

Лекція 12. Рівняння стану адсорбату у адсорбційному шарі на поверхні твердого тіла. Зв’язок між рівняннями стану і ізотермами адсорбції. Теорія мономолекулярної адсорбції. Головні постулати теорії. Адсорбція із газових сумішей. Ізотерма адсорбції Хілла-де-Бура. (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - конкурентна адсорбція газів на поверхні твердих тіл (3_год.)[1, 3, 6,8 ].
Тема 13. МОДЕЛІ ПОЛІМОЛЕКУЛЯРНОЇ АДСОРБЦІЇ. ТЕОРІЯ ПОЛЯНІ. ТЕОРІЯ ПОЛІМОЛЕКУЛЯРНОЇ АДСОРБЦІЇ БЕТ. (9 год.)

Лекція 13. Теорія полімолекулярної адсорбції Поляні. Адсорбційний потенціал та адсорбційний об’єм. Характеристична крива адсорбенту та її розрахунок для адсорбції пари при температурах нижче критичної. Критерії застосування теорії Поляні. (2 год.)

Лекція 14. Фізична природа ван-дер-ваальсових сил та відносний внесок складових в залежності від природи адсорбенту та адсорбату. Розтиток потенціальної теорії адсорбції у роботах Дубініна - відносний метод обчислювання ізотерм адсорбції парів. Теорія полімолекулярної адсорбції БЕТ. П’ять типів ізотерм адсорбції. Головні постулати теорії БЕТ. Аналіз рівняння БЕТ, його лінеаризація. (2 год.)
Лабораторна робота № 7. Дослідження процесів адсорбції-десорбції в системі тверде тіло-газ. Визначення питомої поверхні адсорбентів за ізотермами адсорбції. Математичне описання експериментальних ізотерм адсорбції відомими рівняннями ізотерм (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - аналіз сучасних методів описання експериментальних ізотерм адсорбції. (3_год.)[2,6,8 ].
Тема 14. ТЕРМОДИНАМІКА АДСОРБЦІЇ НА МЕЖІ ПОДІЛУ ТВЕРДЕ ТІЛО-ГАЗ. ІЗОСТЕРИЧНА ТЕПЛОТА АДСОРБЦІЇ ТА ЇЇ ВИЗНАЧЕННЯ. (5 год.)

Лекція 15. Термодинаміка адсорбції на межі поділу тверде тіло - газ. Ізостерична теплота адсорбції і її визначення із ізостер адсорбції (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - розрахунок зміни вільної енергії при адсорбції. (3_год.)[2,3,6,8].
Тема 15. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ. (28 год.)

Лекція 16. Сучасні фізико-хімічні методи дослідження поверхні твердого тіла. Адсорбенти. Пористі адсорбенти та каталізатори (2 год.)

Завдання для самостійної роботи - опрацювання літератури і аналіз сучасних фізико-хімічних методів дослідження поверхневого шару твердих тіл (6_год.)[6,8,14].

Завдання для самостійної роботи - написання реферату по сучасним методам визначення поруватої структури твердих тіл за даними по адсорбції (20 год.)

Контрольні запитання та завдання до змістового модуля 2

1. Рівноважна форма кристалу. Теорема Вульфа.

2. Принцип Гіббса-Кюрі-Вульфа.

3. Принцип геометричної побудови рівноважної форми кристалів.

4. Зародкоутворення під час фазових переходів. Роль поверхневого натягу при утворенні нової фази.

5. Класична теорія зародкоутворення.

6. Розмір критичного зародку. Рівноважна робота утворення критичного зародку.

7.Теорія утворення зародків нової фази Гіббса-Фольмера-Френкеля.

8. Теорія метастабільних систем Гіббса.

9. Статистична теорія флуктуацій Фольмера.

10.Робота утворення критичного зародку в гомогенному середовищі.

11. Робота утворення критичного зародку на готовій поверхні.

12. Вплив готових поверхонь на процеси утворення нової фази.

13. Теорія мономолекулярної адсорбції. Головні постулати теорії. Критерії її застосування. Адсорбція із газових сумішей.

14. Ізотерма адсорбції Хілла-де-Бура.

15. Ізотерма Фольмера.

16. Теорія полімолекулярної адсорбції Поляні. Адсорбційний потенціал та адсорбційний об’єм. Критерії застосування теорії Поляні.

17. Теорія полімолекулярної адсорбції БЕТ. Типи ізотерм адсорбції. Головні постулати теорії БЕТ. Аналіз рівняння БЕТ, його лінеаризація.

18. Термодинаміка адсорбції на межі поділу тверде тіло - газ.

19. Ізостерична теплота адсорбції і її визначення із ізостер адсорбції.

20. Фізико-хімічні методи дослідження поверхні адсорбентів і каталізаторів.
Рекомендована література до змістового модуля 2:

1. Олексенко Л.П. Фізична хімія міжфазних явищ: Навчальний посібник.– К.: Видавничо-поліграфічний центр “Київський університет”, 2011.- 271 с.

2. Адамсон А. Физическая химия поверхностей, М, Мир, 1981, 568 с.

3. Курс физической химии / под ред. Я.И.Герасимова, т.1, М.ГХИ, 1963, с.459-465.

4. Джейкок М., Парфит Дж. Химия поверхностей раздела фаз, М.,Мир, 1984. -272.

5. Джейкобс П,Томпкинс Ф. Поверхность твердых тел. В книге Химия твердого состояния (под ред. В. Гарнера, М..ИЛ, 1961, с 125-166.

6. С. Грег, К. Синг “Адсорбция, удельная поверхность, пористость”, М.:Мир, 1981.

7. Н.Н. Авгуль, А.В. Киселев, Д.П. Пошкус “Адсорбция газов и паров на однородных поверхностях”, М.: Химия,1975.

8.Проблемы теории и практики исследований в области катализа. Под ред. В.А.Ройтера., Изд-во “Наукова думка”, Киев, 1973.

9.Фрідрісберг «Коллоидная химия. М. 1980.

10.Бенсон, Юнг «Химия твёрдого тела» (збірник)

11.Межфазная граница твёрдоё тело-газ (збірник



  1. Базаров «Химическая термодинамика» (де розділ пов. яв.

  2. Кузнецов «Поверхностная энергия твёрдых тел»

  3. Ю.А.Харламов, Н.А.Будагъянц “ Физика, химия и механика поверхности твердого тела”, Луганск, 2000.


ЗАВДАННЯ МОДУЛЬНОЇ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ 1
Адсорбційні методи визначення питомої поверхні. Метод Бонда і Спенсера. Метод Хелсі та Еверета. Метод Цвітерінга і Кревеліна. Методи Дубініна і Каганера. Застосування адсорбційної формули Гіббса. Метод Росса та Олівера.

Адсорбція з розчинів. Визначення питомої поверхні по адсорбції з розчинів. Застосування адсорбції барвників. Вибір адсорбату.

Хроматографічні методи визначення питомої поверхні твердих тіл. Детектор по теплопровідності - катарометр. Принцип дії катарометра. Чутливі елементи детектора по теплопровідності. Електрична схема катарометру.

Термодинаміка поверхневого шару. Згущення термодинамічних функцій у міжфазових поверхневих шарах. Метод надлишкових величин Гіббса. Фундаментальні рівняння Гіббса для міжфазного шару. Загальні умови рівноваги для систем, що складаються з двох фаз і змінною межею поділу між ними.

Адсорбційне рівняння Гіббса. Ізотерма адсорбції Гіббса. Адсорбція у двофазових двокомпонентних системах.

Капілярні явища. Рівняння Юнга-Лапласа - головне рівняння капілярності. Застосування рівняння Юнга-Лапласа. Аналіз рівняння Юнга-Лапласа. Дія основного закону капілярності. Рівняння Томаса-Кельвіна.


ЗАВДАННЯ МОДУЛЬНОЇ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ 2
Рівноважна форма кристалу. Кристалографічна теорема Вульфа. Наслідок з кристалографічної теореми Вульфа. Принцип Гіббса-Кюрі-Вульфа. Принцип геометричної побудови рівноважної форми кристалів.

Зародкоутворення під час фазових переходів. Гомогенна нуклеація. Класична теорія зародкоутворення. Роль поверхневого натягу при утворенні нової фази. Критичний зародок. Робота утворення критичного зародку.

Вплив готових поверхонь на процеси утворення нової фази (за Даніловим).

Рівняння стану адсорбату у адсорбційному шарі на поверхні твердого тіла. Зв’язок між рівняннями стану і ізотермами адсорбції.

Теорія мономолекулярної адсорбції. Головні постулати Критерії застосування теорії Ленгмюра.

Ізотерма адсорбції Хілла-де-Бура.

Ізотерма Фольмера.

Теорія полімолекулярної адсорбції Поляні. Адсорбційний потенціал та адсорбційний об’єм. Критерії застосування теорії Поляні.

Теорія полімолекулярної адсорбції БЕТ. Головні постулати теорії БЕТ. Аналіз рівняння БЕТ, його лінеаризація.

Межа застосування рівняння Томсона-Кельвіна. Гістерезис капілярної конденсації, його причини.

Термодинаміка адсорбції на межі поділу тверде тіло - газ. Ізостерична теплота адсорбції і її визначення із ізостер адсорбції.

Фізико-хімічні методи дослідження поверхні адсорбентів і каталізаторів.


РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА:

Основна:

1. Адамсон А. Физическая химия поверхностей, М, Мир, 1981, 568 с.

2. С. Грег, К. Синг “Адсорбция, удельная поверхность, пористость”, М.:Мир, 1981.

3. Курс физической химии / под ред. Я.И.Герасимова, т.1, М.ГХИ, 1963, с.459-465. 4. Олексенко Л.П. Фізична хімія міжфазних явищ: Навчальний посібник.– К.: Видавничо-поліграфічний центр “Київський університет”, 2011.- 271 с.

5. Н.Н. Авгуль, А.В. Киселев, Д.П. Пошкус “Адсорбция газов и паров на однородных поверхностях”, М.: Химия,1975.

6. Г. Мак-Нейр, Э. Бонелли “Введение в газовую хроматографию”, Москва, 1970.

7. Проблемы теории и практики исследований в области катализа. Под ред. В.А.Ройтера., Изд-во “Наукова думка”, Киев, 1973.

8.Бенсон, Юнг «Химия твёрдого тела» (збірник)

9.Межфазная граница твёрдоё тело-газ (збірник

10. Базаров «Химическая термодинамика» (де розділ пов. яв.

11. Кузнецов «Поверхностная энергия твёрдых тел»

12.Ю.А.Харламов, Н.А.Будагъянц “ Физика, химия и механика поверхности твердого тела”, Луганск, 2000.



Додаткова:

1. Джейкок М., Парфит Дж. Химия поверхностей раздела фаз, М.,Мир, 1984. -272.

2. Джейкобс П,Томпкинс Ф. Поверхность твердых тел. В книге Химия твердого состояния (под ред. В.Гарнера, М..ИЛ, 1961, с 125-166.



Питання на іспит

Поверхня твердих тіл, адсорбентів і каталізаторів. Питома поверхня твердих тіл. Загальна характеристика методів визначення питомої поверхні. Визначення питомої поверхні непористих і мікропористих адсорбентів. Хроматографічні методи визначення питомої поверхні твердих тіл та їх переваги.

Газова хроматографія. Детектор по теплопровідності - катарометр. Принцип дії катарометра. Чутливі елементи детектора по теплопровідності. Електрична схема катарометру. Хроматографічний (за низькотемпературною адсорбцією газу) динамічний метод теплової десорбції. Вимоги до газу-адсорбату та газу-носія в методі теплової десорбції.

Термодинаміка поверхневого шару. Згущення термодинамічних функцій у міжфазових поверхневих шарах. Метод надлишкових величин Гіббса. Повна поверхнева енергія поверхневого шару. Питома вільна поверхнева енергія. Фундаментальні рівняння Гіббса для міжфазного шару. Загальні умови рівноваги для систем, що складаються з двох фаз із змінною межею поділу між ними. Адсорбційне рівняння Гіббса. Адсорбція у двохфазових двокомпонентних системах.

Капілярні явища. Рівняння Юнга-Лапласа - головне рівняння капілярності. Виведення рівняння Юнга-Лапласа. Окремі випадки застосування рівняння Юнга-Лапласа - піднімання (опускання) рідини в капілярі, гідростатичний тиск в краплі рідини, тиск насиченої пари над краплею малих розмірів та над менісками різної форми у капілярі. Аналіз рівняння Юнга-Лапласа. Дія основного закону капілярності. Рівняння Томаса-Кельвіна.

Рівноважна форма кристалу. Теорема Вульфа. Принцип Гіббса-Кюрі-Вульфа. Принцип геометричної побудови рівноважної форми кристалів.

Зародкоутворення під час фазових переходів. Роль поверхневого натягу при утворенні нової фази. Вплив готових поверхонь на процеси утворення нової фази. Розміри та робота утворення критичного зародку.

Нерівноважність поверхні твердих тіл. Вплив попередньої історії поверхні та способу її обробки на властивості поверхневого шару. Шліфування та полірування поверхні. Механізм процесу полірування.

Рівняння стану адсорбату у адсорбційному шарі на поверхні твердого тіла. Зв’язок між рівняннями стану і ізотермами адсорбції. Теорія мономолекулярної адсорбції. Головні постулати теорії. Кінетика адсорбції. Виведення рівняння ізотерми адсорбції та його аналіз в області малих, середніх та високих тисків адсорбату. Критерії застосування теорії Ленгмюра. Адсорбція із газових сумішей. Рівняння Вільямса-Генрі.

Теорія полімолекулярної адсорбції Поляні. Адсорбційний потенціал та адсорбційний об’єм. Характеристична крива адсорбенту та її розрахунок для адсорбції пари при температурах нижче критичної. Критерії застосування теорії Поляні.. Розтиток потенціальної теорії адсорбції у роботах Дубініна - відносний метод обчислювання ізотерм адсорбції парів. Теорія полімолекулярної адсорбції. Головні постулати теорії БЕТ. Аналіз рівняння БЕТ, його лінеаризація. Капілярна конденсація. Фізична суть теорії капілярної конденсації. Межа застосування рівняння Томсона-Кельвіна. Гістерезис капілярної конденсації, його причини. Типи пор. Типи гістерезисів.

Термодинаміка адсорбції на межі поділу тверде тіло - газ. Розрахунок зміни вільної енергії при адсорбції. Ізостерична теплота адсорбції і її визначення із ізостер адсорбції

Фізико-хімічні методи дослідження поверхні адсорбентів і каталізаторів.






Каталог: programs
programs -> Навчальні програми для профільного навчання Програми факультативів, спецкурсів, пропедевтичних курсів, гуртків
programs -> Програма для студентів напрямку 040103 Геологія
programs -> Мета та завдання навчальної дисципліни Мета вивчення курсу «Психологія статі та сексуальності»
programs -> Міністерство освіти і науки України Відділ освіти Овруцької райдержадміністрації Житомирської області Овруцький Центр дитячої та юнацької творчості
programs -> Пояснювальна записка Людина є, безперечно, система…яка в найвищій ступені сама себе регулює, сама себе підтримує
programs -> Програма для студентів геологічного факультету (заочна форма) Затверджено
programs -> Мета та завдання навчальної дисципліни
programs -> Міністерство освіти і науки України Відділ освіти Овруцької райдержадміністрації Житомирської області Овруцький Центр дитячої та юнацької творчості
programs -> Мета та завдання навчальної дисципліни Мета

Скачати 378.63 Kb.

Поділіться з Вашими друзьями:




База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2020
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка