Вопросы к коллоквиуму №1: «Химическая кинетика и катализ»

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

на 2 семестр 2017/2018  год, 3 курс. ХИМИЯ бакалавриат

(занятия по вторникам)

№	Дата занятия	Тема семинара:
1.	13.02.2018	Химическая кинетика. Формальная кинетика. Основные понятия химической кинетики. Определение порядка реакции. Кинетика обратимых и параллельных реакций. Последовательные реакции. Метод стационарных концентраций Боденштейна.
2.	20.02.2018	Влияние температуры на скорость химической реакции. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации и методы ее определения.
3.	27.02.2018	Кинетика цепных реакций. Особенности цепных реакций. Характеристика основных стадий. Кинетика неразветвленных процессов. Кинетика разветвленных процессов.
4.	06.03.2018	Теория активных столкновений. Бимолекулярные реакции. Общее число двойных столкновений. Молекулярная модель. Стерический фактор. Мономолекулярные реакции. Механизм активации мономолекулярных реакций. Схема Линдемана.
5.	13.03.2018	Теория активированного комплекса. Поверхность потенциальной энергии системы. Их расчет. Принцип построения для линейной системы трех атомов. Уравнение теории активированного комплекса. Трансмиссионный коэффициент. Термодинамический аспект теории активированного комплекса.
6.	20.03.2018	Катализ. Кинетика гетерогенных каталитических реакций. «Кажущаяся» и «истинная» энергия активации гетерогенного каталитического процесса. Лимитирующая стадия гетерогенного процесса.
7.	27.03.2018	Контрольная работа №1: Химическая кинетика и катализ.
8.	03.04.2018	Коллоквиум №1: Химическая кинетика и катализ.
9.	10.04.2018	Электропроводность растворов электролитов. Удельная и эквивалентная электропроводности. Их зависимость от концентрации электролитов. Подвижность ионов, числа переноса. Методы определения чисел переноса.
10.	17.04.2018	Теория электролитов. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Активность и коэффициент активности электролитов. Теория сильных электролитов Дебая- Хюккеля. Релаксационный и электрофоретический эффекты.
11.	24.04.2018	Контрольная работа №2: Теория электролитов и электропроводность.
12.	08.05.2018	Коллоквиум №2: Теория электролитов и электропроводность.
13.	15.05.2018	Электродвижущие силы. Возникновение скачков потенциала на границе фаз. Электроды первого и второго рода. Окислительно-восстановительные электроды. Термодинамика электрохимических элементов. Стеклянный электрод. Ионный транспорт через мембраны. Ион-селективные электроды. Биомембраны.
14.	22.05.2018	Кинетика электрохимических процессов. Токи обмена. Концентрационная и электрохимическая поляризация. Перенапряжение. Уравнение Тафеля. Теория водородного перенапряжения. Коррозия металлов. Полярография.
15.	29.05.2018	Контрольная работа №3: Основы электрохимии и коррозии металлов.
16.	05.06.2018	Коллоквиум по теме №3: Основы электрохимии и коррозии металлов.
17.	19.06.2018	Зачет

 

  Зав. кафедрой общей химии                                                             Казиев Г.З. 

 

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

3 курс, 2 семестр, Химия (вторник)

Дата	Тема лекций
13.02.2018, 20.02.2018   27.02.2018	Феноменологическая кинетика химических реакций. Основные понятия и постулаты. Методы химической кинетики. Элементарные реакции. Вывод уравнений простых необратимых реакции нулевого, первого, второго, третьего и n –порядка. Методы определения порядков по реагентам. Кинетика сложных реакций. Основные постулаты. Равновесные реакции, реакции параллельные и последовательные. Вывод уравнений зависимости концентраций от времени. Зависимость скорости реакции от температуры. Энергия активации.
06.03.2018, 13.03.2018     20.03.2018	Основы теории химической кинетики. Динамика двойных столкновений. Теория столкновений и бимолекулярные реакции. Статистическая, кон, микроскопическая и уровневая константы скорости константа реакции. Модель упругих шаров. Уравнение Траутца-Льюиса. Кинетические уравнения Больцмана. Интеграл столкновений. Уравнение Больцмана с учетом химических превращений. Методы расчета поверхностей потенциальной энергии и констант скорости реакции. Поверхность потенциальной энергии. Статистические методы расчета констант скорости.
27.03.2018, 03.04.2018	Мономолекулярные реакции: теория Линдемана, теория Хиншенвульда, теория РМКА. Тримолекулярные реакции. Кинетика каталитических реакций. Кинетика гомогенных каталитических реакций. Автокатализ.Ферментативные реакции: уравнение Михаэлиса-Ментен, определение кинетических параметров по экспериментальным данным, ингибирование ферментативных реакций.
10.04.2018	Кислотно-основной катализ. Гетерогенный катализ. Цепные реакции. Гетерогенные реакции. Уравнения химических реакций на однородных поверхностях. Уравнения Ерофеева, Дельмона, цепного механизма.
17.04.2018, 24.04.2018	Фотохимические реакции. Радиационно - химические реакции. Элементы неравновесной термодинамики. Линейная неравновесная термодинамика. Сильно неравновесные процессы. Теория сильных электролитов. Расчет равновесий. Вывод уравнения Дебая- Хюккеля. Сходство и различие между уравнениями Кольрауша, Дебая-Хюккеля, Онззагера, Онззагера –Фроусса.
08.05.2018, 15.05.2018	Электропроводность (удельная и молярная), ее зависимость от концентрации электролита. Эффекты: релаксационный и электрофоретический, влияние на них температуры. Эффект Фалькенгагена и Вина. Сверхпроводимость. Правило Вальдена-Писсаржевского. Числа переноса.
	Законы Кольрауша. Теория электропроводности Дебая- Хюккеля- Онсангера. Скорость движения ионов, абсолютная подвижность ионов, предельная подвижность (законы Стокса, Вальдена- Писсаржевского). Эффекты Вина и Дебая- Фалькенгагена. Числа переноса (метод Гитторфа). Методы измерения электрической проводимости электролитов. Кондуктометрия.
22.05.2018	Электрохимический потенциал. Строение двойного электрического слоя (теории Гельмгольца, Гуи-Чапмена, Штерна, Греема- Парсонса).
	Основы диффузионной кинетики. Стационарная и нестационарная диффузия. Уравнение Ильковича. Теория полярографии.
29.05.2018, 05.06.2018	Теория замедленного разряда. Уравнение Тафеля. Различие уравнений Фольмера и Фрумкина.Перенапряжение разряда водорода. Коррозия металлов. Диаграммы Эванса. Катодный и анодный процесс. Деполяризаторы.

 

Зав. кафедрой общей химии                                               Казиев Г.З.

Вопросы к коллоквиуму №1: «Химическая кинетика и катализ».

1. Что понимается под термином «скорость химической реакции» и «скорость химической реакции по данному веществу»?

2. Может ли быть скорость отрицательной величиной?

3. Как формулируется основной постулат химической кинетики? Каков смысл константы скорости реакции.

4.  Что называется порядком скорости реакции по веществу? Может ли быть порядок нулевым, дробным, отрицательным?

5. Вывод уравнения скорости первого (второго и третьего) порядка и его анализ.

6. Поясните термин «молекулярность» и в чем его отличие от понятия «порядок».

7. Что означает термин «период полураспада»? Как связаны период полураспада и концентрации исходного вещества для реакций второго, третьего и n-го порядка.

8. Как определить порядок реакции, укажите методы определения.

9.  Какие постулаты используются при выводе уравнений обратимых, параллельных и последовательных реакций?

10.  Вывод уравнения обратимой реакции первого порядка. Нарисуйте кинетические кривые для обратимой реакции первого порядка.

11.  Вывод уравнения параллельной необратимой реакции первого порядка. Нарисуйте кинетические кривые для обратимой реакции первого порядка.

12.  Вывод уравнения последовательной реакции.

13.  В чем сущность метода стационарных концентраций Боденштейна?

14.  Влияние температуры на скорость химической реакции. Какие предположения использовал Аррениус при выводе зависимости ?

15.  Цепные реакции, основные понятия и уравнения. Механизм разветвленных цепных реакций.

16.  Каков физический смысл энергии активации?

17.  Гетерогенные реакции и их отличие от гомогенных. Основные уравнения гетерогенной кинетики: уравнения: сжимающегося объема, уравнение Ерофеева.

18.  Катализ. Общий подход к выводу уравнения катализа. Кислотно-основной катализ (общий, специфический). Ферментативный катализ. Уравнение Михаэлиса- Ментен. Методы определения кинетических параметров ферментативного катализа. Ингибирование ферментативных реакций.

19.  В чем сущность теории активных столкновений? Вывод уравнения зависимости константы скорости реакции от различных параметров (Уравнение Траутца-Льюиса).

20.  Теория мономолекулярных реакций. Теория Линдемана.

21.  Теория переходного состояния. Статистическое и термодинамическое обоснование.

22.  Автокаталитические и колебательные реакции. Основные уравнения и их вывод.

Вопросы к коллоквиуму №2 по теме:

«Теория электролитов и электропроводность».

1. Активность, коэффициент активности, размерность данных величин.
2. Физический смысл коэффициента активности?
3. Какое состояние растворов электролитов называется стандартным?
4. Каково соотношение между общей и средней активностью электролита в растворе?
5. Ионная сила раствора. Сформулируйте правило ионной силы раствора Льюиса.
6. Какой физической картине соответствует распределение ионов в растворе согласно модели Аррениуса и Дебая-Хюккеля?
7. Сформулируйте основные положения теории Дебая - Хюккеля и допущения, которые используются при выводе уравнения для потенциала ионной атмосферы в первом приближении.
8. Приведите уравнения, описывающие зависимости коэффициента активности электролита от ионной силы раствора согласно трем приближениям теории Дебая-Хюккеля?
9. Поясните смысл термина «радиус ионной атмосферы». Можно ли его понимать геометрически как радиус сферы, за который действие центрального иона принимается равным нулю. Докажите расчетом, что величина радиуса ионной атмосферы зависит от концентрации ионов, их природы и природы растворителя. Зависит ли коэффициент активности от диэлектрической проницаемости?
10.  Что означает термин «удельная электропроводность»? Нарисуйте графическую зависимость удельной электропроводности от концентрации электролита и от разведения.
11.  Определение термина «абсолютная скорость движения ионов». Какова размерность ее величины. Сравните порядок величины с порядком величины скорости броуновского движения.
12.  Укажите причины аномальной подвижности ионов .
13.  Соотношение между абсолютной скорости движения ионов и подвижностью. Закон Кольрауша. Влияет ли вязкость раствора на величину эквивалентной электропроводности при бесконечном разведении?
14.  Основные положения Аррениуса. Закон разведения Оствальда.
15.  Как эквивалентная электропроводность слабых электролитов зависит от концентрации электролитов? Дать определение кислоты и основания согласно теории Бренстеда –Лоури, электронной теории Льюиса.
16.  Различия и сходства между уравнениями Кольрауша, Дебая-Хюккеля, Онзагера, представляющими зависимость молярной электропроводности сильных электролитов от концентрации.
17.  В чем заключается эффект Вина? При каких значениях напряженности эффект можно обнаружить? В чем заключается эффект Дебая- Фалькенгагена? При каких значениях частотах тока эффект можно обнаружить?
18.  В чем суть релаксационного и электрофоретического эффекта?
19.  Что означает термин «числа переноса». Как определить числа переноса.
20.  Опишите строение двойного электрического слоя. Теоретические модели.
21. Сравнение теоретических моделей и экспериментальных данных. Особенности строения двойного слоя на границе полупроводник- электролит.
22.  Электрокапиллярные явления. Адсорбция ионов и поверхностно- активных веществ на электродах. Изотермы адсорбции. Изотермы Генри, Ленгмюра.

Вопросы к коллоквиуму №3 по теме:

 «Основы электрохимии и коррозии металлов».

1. Законы Фарадея. Выход по току. Изменение потенциалов электродов при прохождении тока при электролизе. Особенности электролиза водных растворов.

2. Диффузионная электрохимическая кинетика. Основы диффузионной электрохимической кинетики.  Основы полярографии – метода определения концентрации ионов в растворе.

3.   Перенапряжение концентраций (диффузия, миграция, конвекция). Уравнение перенапряжения диффузии. Предельный ток диффузии. Уравнение полярографической волны. Уравнение Тафеля.

4.  Применение полярографии. Химическая и концентрационная поляризация в гальванических элементах и при электролизе. Методы расчета тока диффузии, коэффициентов диффузии и определения кинетического тока.

5.   Кинетика выделения водорода при катодной поляризации. Стадийность в электрохимических процессах.

6. Теория замедленного разряда. Теория электрохимической десорбции. Теория рекомбинации.

7.  Методы расчета и определения констант кислотно-основных равновесий на границе оксид- раствор. Методы расчета компонентов заряда, скачков потенциала и поверхностных концентраций в двойном электрическом слое на границе оксид- электролит.

8. Гальванические элементы и аккумуляторы. Топливный элемент. Работа топливного элемента. Типы топливных элементов.

9. Какие виды коррозии металлов вы знаете? Опишите основные методы защиты металлов от коррозии (протекторная, катодная и анодная защита).  Что такое ингибиторы коррозии? Каковы основные функции защитных покрытий. Укажите основные преимущества комбинированных методов защиты. Электрохимическая коррозия металлов.

10.  Укажите основные химические источники тока. Опишите строение аккумулятора.