Перечень вопросов к экзамену

1. Первый закон термодинамики. Закон сохранения и превращения энергии. Работа процессов: изобарного, изохорного, изотермического, адиабатного. Энтальпия.

2. Термохимия. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса. Стандартные теплоты образования и сгорания. Зависимость теплоты процесса от температуры (уравнения Кирхгоффа).

3. Второй закон термодинамики. Равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые, самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Цикл Карно.

4. Энтропия. Энтропия в случае необратимых процессов.

5. Основные термодинамические функции. Условия самопроизвольного протекания процессов и достижения равновесия.

6. Уравнения Гиббса-Гельмгольца. Статистический характер II закона термодинамики.

7. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовые переходы I и II рода.

8. Химическое равновесие в газах и растворах. Закон действия масс. Различные формы выражения константы равновесия. Термодинамический вывод константы равновесия.

9. Изобарный и изохорный потенциалы химической реакции. Стандартные изменения изобарного и изохорного потенциала при химических реакциях, их значение и связь с константой равновесия.

10. Гетерогенные химические равновесия. Влияние температуры на химическое равновесие.

11. Гетерогенные фазовые равновесия. Фазы и компоненты, степени свободы. Правило фаз Гиббса.

12. Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния воды, серы. Монотропия и энантиотропия.

13. Двухкомпонентные системы с простой эвтектикой. Термический анализ.

14. Твердые растворы с неограниченной и ограниченной взаимной растворимостью компонентов.

15. Двухкомпонентные системы, образующие химическое соединение, плавящееся конгруентно и инконгруентно.

16. Понятие о растворах. Способы выражения концентрации растворов. Уравнения Гиббса-Дюгема.

17. Закон Рауля. Идеальные растворы. Реальные растворы. Отклонения от закона Рауля.

18. Диаграмма равновесия жидкость – пар в бинарных системах. Законы Коновалова. Фракционная перегонка. Азеотропные растворы. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей.

19. Активность компонентов раствора. Коэффициент распределения вещества в двух несмешивающихся растворителях. Экстракция.

20. Криоскопия. Эбуллиоскопия.

21. Осмотическое давление. Коллигативные свойства растворов.

22. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Закон разбавления Оствальда. Недостатки теории Аррениуса. Активность и коэффициент активности электролитов. Ионная сила растворов.

23. Основные положения теории сильных электролитов Дебая-Хюккеля. Активность, коэффициент активности сильных электролитов.

24. Электрическая проводимость растворов электролитов. Удельная и эквивалентная электрические проводимости. Зависимость их от различных факторов.

25. Подвижность ионов и числа переноса. Аномальная подвижность ионов H+ и OH-. Зависимость подвижности ионов от концентрации и температуры.

26. Законы электролиза (законы Фарадея). Гальванические элементы. ЭДС. Электродный потенциал. Формула Нернста.

27. Классификация электродов. Электроды первого и второго рода.

28. Классификация электрохимических цепей. Концентрационные, химические цепи. Аккумуляторы.

29. Электрохимическая кинетика. Электрохимическое перенапряжение. Закономерности перенапряжения выделения водорода.

30. Коррозия металлов и методы защиты.

31. Скорость химической реакции. Двусторонние и односторонние (обратимые и необратимые) реакции. Кинетическая классификация реакций. Молекулярность и порядок реакций.

32. Необратимые реакции первого, второго, n-го и нулевого порядка.

33. Сложные реакции: обратимые реакции первого и второго рода.

34. Сложные реакции: параллельные и последовательные реакции.

35. Методы определения порядка реакций. Влияние температуры на скорость реакции.

36. Теория активных столкновений. Теория активного комплекса (переходного состояния).

37. Цепные реакции. Разветвленные и неразветвленные цепные реакции.

38. Фотохимические реакции. Квантовый выход. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем.

Коллоидная химия

1. Понятие о дисперсных системах. Основные особенности коллоидного состояния вещества.

2. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию и размерам частиц дисперсной фазы.

3. Рост удельной поверхности с уменьшением размеров частиц дисперсной фазы. Свободная поверхностная энергия.

4. Поверхностное натяжение и методы его измерения. Адсорбция на границе раздела жидкость-газ.

5. Поверхностно-активные вещества, их строение. Уравнение Гиббса для адсорбции.

6. Зависимость поверхностного натяжения от состава раствора. Формула Шишковского. Правило Траубе.

7. Адсорбция на твердых поверхностях. Уравнение изотермы адсорбции Лангмюра.

8. Адсорбция ионов. Эквивалентная, специфическая и обменная. Понятие о теплоте адсорбции.

9. Смачивание. Гидрофобность и гидрофильность поверхности. Краевой угол смачивания.

10. Диффузия. Диффузия в коллоидных системах. Уравнение Фика.

11. Броуновское движение. Уравнение, устанавливающее связь между смещением и коэффициентом диффузии.

12. Понятие об агрегативной и седиментационной устойчивости.

13. Строение мицеллы золя. Электрофорез. Электроосмос.

14. Электрокинетический потенциал. Коагуляция электролитами.

15. Коагуляция и стабилизация коллоидных систем.

16. Порог коагуляции. Правило Шульце-Гарди.

17. Изоэлектрическое состояние и перезарядка поверхности коллоидных частиц.

18. Скорость коагуляции. Получение гидрозолей химическими конденсационными методами.

19. Методы очистки золей. Диализ, электродиализ, ультрафильтрация.

20. Порошки. Получение. Коагуляция (гранулирование) порошков.

21. Суспензии. Отличие суспензий от золей. Определение степени дисперсности суспензий. Связь между смачиваемостью поверхности частиц суспензии дисперсной средой и устойчивостью суспензий.

22. Эмульсии и пены. Типы эмульсий. Получение и стабилизация.

23. Дымы и туманы. Причины агрегативной неустойчивости. Методы разрушения аэрозолей.

24. Мыла. Моющее действие растворов мыл и различных моющих средств. Строение мыл. Коллоидная растворимость (солюбилизация) углеводородов в мицеллах мыла.

25. Понятие о ВМС и их классификация. Межмолекулярное взаимодейст-вие в ВМС.

26. Агрегатное состояние ВМС. Температура стеклования и течения. Высокоэластичное состояние.

27. Растворы ВМС. Переход полимера в раствор. Аномальная вязкость растворов ВМС.

28. Набухание. Стадии набухания. Теплота и давление набухания.

29. Вязкость жидкости и методы ее измерения. Основные законы вязкого течения.

30. Аномальная вязкость растворов ВМС. Зависимость вязкости растворов ВМС от концентрации и давления. Уравнение Штаудингера.

31. Гели и студни. Факторы геле- и студнеобразования. Механизм геле- и студнеобразования.

32. Свойства гелей и студней. Старение коллоидных систем. Явления синерезиса и тиксотропии. Использование гелей и студней.

10 Глоссарий по курсу дисциплины

«Физическая и коллоидная химия»

Адсорбция – явление самопроизвольного сгущения в поверхностном слое массы вещества, понижающее своим присутствием поверхностное натяжение.

Азеотропные смеси – смеси, на диаграммах состояния которых (раствор – пар) имеется максимум или минимум.

Активность («эффективная концентрация») – эмпирическая величина, заменяющая концентрацию, связанная с концентрацией через коэффициент активности. Этот коэффициент является мерой отклонения свойств реального раствора от идеального.

Величина адсорбция (Г, моль/м²) – избыток адсорбирующегося компонента, приходящегося на единицу площади поверхностного слоя, т.е. избыточная концентрация адсорбирующегося вещества в объеме поверхностного слоя по сравнению с концентрацией в таком же объеме в глубине фазы.

Водородный электрод – это платиновая пластинка, омываемая газообразным водородом, погруженная в раствор, содержащий ионы водорода.

Гетерогенный катализ – каталитические реакции, идущие на поверхности раздела фаз, образующих катализатором и реагирующими веществами.

Гомогенный катализ – каталитические реакции, в которых реагенты и катализатор находятся в одной фазе.

Дисперсность представляет собой удельную поверхность дисперсной фазы и определяется соотношением S = S_1,2 / V, где S_1,2 – площадь поверхности раздела между дисперсной фазой (1) и дисперсионной средой (2); V – объем дисперсной фазы.

Дисперсные системы – системы, состоящие из двух или более фаз, одна из которых состоит из отдельных мелких частиц (дисперсная фаза), распределенных в другой азе (дисперсионная среда).

Идеальный раствор – раствор, в котором энергия взаимодействия разнородных частиц близка к энергии взаимодействия одинаковых частиц.

Изотонический коэффициент – величина, которая показывает на сколько частиц распадается молекула в результате диссоциации в растворе.

Ионная сила раствора (I) – равна полусумме концентраций всех ионов, умноженных на квадрат их заряда.

Катализ – явление изменения скорости химической реакции в присутствии веществ, состояние и количество которых после реакции остается неизменным.

Катализатор – вещество, входящее в структуру активированного комплекса, но не являющееся реагентом.

Кинетическая кривая – графическое изображение зависимости концентрации реагентов от времени.

Кинетическое уравнение химической реакции - зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ, определяемая экспериментально.

Коллоидная химия – раздел физической химии, изучающий двух- и многофазные системы, в которых хотя бы одна из фаз находится в высокодисперсном состоянии.

Коллоидные системы (золи) – дисперсные системы с размером частиц 10^-7 – 10^{-9 м.}

Константа химического равновесия – математическое выражение, связывающее равновесные концентрации (давления) компонентов реакции и сохраняющее постоянное значение при неизменной температуре.

Молекулярность реакции – число частиц, которые участвуют в элементарном акте химического взаимодействия.

Мольная доля (Х) – отношение числа молей данного компонента к общему числу молей всех компонентов в системе.

Моляльная концентрация – число молей растворенного вещества в одном килограмме растворителя.

Молярная концентрация – число молей растворенного вещества в одном литре раствора.

Насыщенный раствор – раствор, находящийся в равновесии с растворенным веществом.

Нормальная концентрация – число эквивалентов растворенного вещества в одном литре раствора.

Общий порядок реакции – сумма показателей степени в кинетическом уравнении химической реакции.

Окислительно-восстановительный электрод (редокс-электрод) - электрод, состоящий из инертного проводника, помещенного в раствор электролита, содержащего один элемент в различных степенях окисления.

Осмос – процесс перехода растворителя через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией в область с большей концентрацией раствора.

Осмотические давление – это давление, которое оказывает растворитель на полупронимаемую мембрану при переходе из области с меньшей концентрацией в область с большей концентрацией.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ)- вещества, уменьшающие поверхностное натяжение.

Поверхностное натяжение (σ) – избыток энергии (по сравнению со свободной энергией в глубине каждой из соприкасающихся фаз) на единицу площади раздел а фаз.

Процентная концентрация – число граммов растворенного вещества в 100 г раствора.

Раствор - гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов, состав которой может непрерывно изменяться в некоторых пределах без скачкообразного изменения ее свойств.

Силы поверхностного натяжения – силы, возникающие на поверхности раздела фаз в результате различных межмолекулярных взаимодействий; направлены от поверхности внутрь фазы перпендикулярно касательной к поверхности.

Скорость химической реакции – изменение концентрации реагирующих частиц в единицу времени (при постоянном объеме).

Теплота (энтальпия) образования соединения – количество теплоты, выделяемой или поглощаемой при образовании 1 моль этого соединения из простых веществ, находящихся в наиболее устойчивом состоянии при данных условиях.

Теплота (энтальпия) сгорания – теплота, выделяющаяся при сгорании одного моль вещества до высших оксидов.

Фазовая диаграмма – диаграмма, выражающая зависимость состояния системы от внешних условий или от состава системы.

Ферментативный катализ – каталитические реакции, протекающие с участием ферментов – биологических катализаторов белковой природы.

Фотохимические реакции – реакции, в которых активация частиц является результатом их взаимодействия с квантами света видимой области спектра.

Химическое равновесие – такое состояние системы, при котором концентрации всех реагирующих веществ не меняются во времени при постоянстве внешних условий. Химическое равновесие является динамическим – при этом скорости прямой и обратной реакции равны.

Частный порядок реакции – показатель степени концентрации каждого из реагирующих веществ в кинетическом уравнении химической реакции.

Электродный потенциал электрода – ЭДС элемента, составленного из данного электрода и стандартного водородного электрода, электродный потенциал которого принят равным нулю.

Электролиты – вещества, которые при растворении или расплавах проводят электрический ток.

Энергий активации – необходимый избыток энергии по сравнению со средней энергией реагирующих веществ, которым должны обладать молекулы, чтобы их столкновение могло привести к химическому взаимодействию.

Методическое издание