Определение активности электролитов методом ЭДС.
[4] гл. 2, [5] гл. 3
1. Понятие средней активности и среднего коэффициента активности, их связь с активностью и коэффициентом активности отдельных ионов.
2. В каких случаях вместо концентраций растворов используют активности? Какую размерность могут иметь активности?
3. Представьте графическую зависимость коэффициента активности электролита от концентрации и объясните ее.
4. Экспериментальные методы определения активности растворов электролитов.
Электрохимические цепи.
[1] гл. 20, 21, [4] гл. 7, 8, [5] гл. 6
1. Классификация электрохимических цепей. Работа (механизм работы) концентрационных и химических цепей.
2. Диффузионный потенциал. Механизм его возникновения. Правила записи цепей и электродов.
3. Классификация электродов. Электроды 1, 2 рода.
4. Газовые электроды. Равновесный потенциал газового электрода. Газы и металлы, используемые в газовых электродах.
5. Применение водородного электрода.
Рекомендуемая литература.
1. Курс физической химии под ред. Я.И. Герасимова; М. ”Химия”, Т.2.
2. Еремин Е.Н. Основы химической кинетики; М. “Высш.шк.”1976 г.
3. Эмануэль Н.М., Кноре Д.Г. Курс химической кинетики. М., “Высш.шк.”1984 г.
4. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М., “Высш.шк.”1984 г.
5. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Электрохимия (или Основы электрохимии) М., “Высш.шк.”1987 г. (1978 г.)
Вопросы по физической химии.
Разделы: кинетика, поверхностные явления, катализ, электрохимия.
1. Односторонние реакции 1-го и 2-го порядков, период полураспада, средняя продолжительность жизни молекул.
2. Односторонние реакции “n”-порядка, общие кинетические уравнения, время полураспада.
3. Интегральные методы определения порядков реакции.
4. Дифференциальные методы определения порядков реакции.
5. Сложные реакции, обратимые и параллельные.
6. Сложные реакции, последовательные. Выражение для концентрации промежуточного продукта.
7. Анализ кинетического уравнения последовательных реакций. Метод стационарных концентраций.
8. Влияние температуры на скорость реакций, уравнение Аррениуса.
9. Теория активных столкновений бимолекулярных реакций.
10. Теория активных столкновений мономолекулярных реакций, схема Линдемана, представление о других теориях (основные соотношения).
11. Теория активированного комплекса, поверхность потенциальной энергии, константа скорости через суммы по состояниям.
12. Теория активированного комплекса: термодинамический вариант.
13. Изотерма адсорбции Ленгмюра, предельные случаи, учет диссоциации при адсорбции.
14. Изотермы адсорбции неоднородных поверхностей, теплоты адсорбции.
15. Основные стадии гетерогенного катализа, лимитирующая стадия, роль диффузии, кажущиеся константы скорости и энергии активации.
16. Изотермы адсорбции и кинетические уравнения гетерогенных реакций, представление об изотерме БЭТ.
17. Теория мультиплетов, геометрическое и энергетическое соответствие.
18. Теория активных ансамблей Кобозева, качественный и количественный аспекты.
19. Теория слабых электролитов, ее недостатки, ион-дипольное взаимодействие, модельные расчеты, цикл Борна.
20. Коэффициент активности, теория сильных электролитов, вывод уравнения Дебая и Гюккеля (без анализа).
21. Анализ уравнения Дебая и Гюккеля, учет неэлектростатических взаимодействий.
22. Удельная и эквивалентная электропроводность, их зависимость от концентрации, основные соотношения.
23. Электропроводность сильных электролитов, теория Онзагера, эффекты Вина и Фалькенгагена.
24. Электродный потенциал. Формула Нернста, Вольта и гальванипотенциалы.
25. ЭДС и термодинамика гальванического элемента.
26. Классификация электрохимических цепей: химические, окислительно-восста-новительные, газовые цепи.
27. Концентрационные цепи с переносом и без переноса.
28. Методы исследования двойного электрического слоя, электрокапиллярные кривые, уравнения Липмана, потенциал нулевого заряда.
29. Электрохимическая кинетика: основные понятия, уравнения диффузионной кинетики.
30. Кинетика стадии разряда ионизации, теория замедленного разряда, ток обмена и перенапряжения. Роль электрохимической кинетики в прикладной электрохимии.
На самостоятельную подготовку выносится:
1. Числа переноса, подвижности, определения чисел переноса.
2. Применение метода ЭДС к расчетам констант равновесия, коэффициентов активностей, произведения растворимости, констант нестойкости комплексов (по Герасимову).
3. Влияние ионной силы на скорость реакций в растворах.
Рекомендуемая литература (основная):
1. “Курс физической химии” под редакцией Герасимова Я.И., т.2.
2. Еремин Е.Н., М.,“Основы химической кинетики”, “Высшая школа”, 1978 г.
3. Стромберг А.Г., Семченко Д.П.,“Физическая химия, учебное пособие”, М., “Высшая школа”, 1973 г.
4. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А.,“Основы теоретической электрохимии”, М., “Высшая школа”, 1978 г.
Дополнительная литература:
1. Даниэльс Ф., Альберти Р.,“Физическая химия”, изд-во “Мир”.
2. Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г., М.,“Курс химической кинетики”, “Высшая школа”, 1984 г.
3. Панченков Г.М., Лебедев В.И.,“Химическая кинетика и катализ”, изд-во МГУ, М., 1974 г.
4. С.Девис, А.Джеймс. Электрохимический словарь. Изд-во “Мир”, М., 1979, 281 с.
5. “Физическая химия” в 2-х томах под редакцией К.С.Краснова, М., “Высшая школа”, 1995 г.
Вопросы по физической химии.
Разделы: кинетика, поверхностные явления, катализ, электрохимия.
(для отделения биотехнологии)
1. Односторонние реакции 1-го и 2-го порядков, период полураспада, средняя продолжительность жизни молекул.
2. Односторонние реакции “n”-порядка, общие кинетические уравнения, время полураспада.
3. Интегральные методы определения порядков реакции.
4. Дифференциальные методы определения порядков реакции.
5. Сложные реакции, обратимые и параллельные.
6. Сложные реакции, последовательные. Выражение для концентрации промежуточного продукта.
7. Анализ кинетического уравнения последовательных реакций. Метод стационарных концентраций.
8. Влияние температуры на скорость реакций, уравнение Аррениуса.
9. Теория активных столкновений бимолекулярных реакций.
10. Теория активных столкновений мономолекулярных реакций, схема Линдемана, представление о других теориях (основные соотношения).
11. Теория активированного комплекса, поверхность потенциальной энергии, константа скорости через суммы по состояниям.
12. Теория активированного комплекса: термодинамический вариант.
13. Изотерма адсорбции Ленгмюра, предельные случаи, учет диссоциации при адсорбции.
14. Основы ферментативного катализа, структура и активность ферментов.
15. Основные стадии гетерогенного катализа, лимитирующая стадия, роль диффузии, кажущиеся константы скорости и энергии активации.
16. Кинетика ферментативных процессов. Уравнение Михаэлиса-Ментен (равновесное и стационарное приближение).
17. Нахождение параметров уравнения Михаэлиса-Ментен в координатах Лайнувера-Берка, смысл констант и параметров уравнения.
18. Аллостеричность, гомотропность и гетеротропность.
19. Теория мультиплетов, геометрическое и энергетическое соответствие.
20. Теория активных ансамблей Кобозева, качественный и количественный аспекты.
21. Теория слабых электролитов, ее недостатки, ион-дипольное взаимодействие, модельные расчеты, цикл Борна.
22. Коэффициент активности, теория сильных электролитов, вывод уравнения Дебая и Гюккеля (без анализа).
23. Анализ уравнения Дебая и Гюккеля, учет неэлектростатических взаимодействий.
24. Удельная и эквивалентная электропроводность, их зависимость от концентрации, основные соотношения.
25. Электропроводность сильных электролитов, теория Онзагера, эффекты Вина и Фалькенгагена.
26. Электродный потенциал. Формула Нернста, Вольта и гальванипотенциалы.
27. Элементы мембранологии и биоэлектрохимии: моделирование биомембран простыми моделями, мембранный потенциал, электрические и электрохимические явления.
28. Биомембраны, бислойные липидные мембраны.
29. Пассивный и активный транспорт ионов в биомембранах, его природа.
30. Классификация электрохимических цепей: химические, окислительно-восста-новительные, газовые цепи.
21. Концентрационные цепи с переносом и без переноса.
32. Методы исследования двойного электрического слоя, электрокапиллярные кривые, уравнения Липмана, потенциал нулевого заряда.
33. Электрохимическая кинетика: основные понятия, уравнения диффузионной кинетики.
34. Кинетика стадии разряда ионизации, теория замедленного разряда, ток обмена и перенапряжения. Роль электрохимической кинетики в прикладной электрохимии.
На самостоятельную подготовку выносится:
1. Представления о механизме ферментативного катализа в двухсубстратных системах.
2. Представление об электрохимии нервного импульса, потенциалы покоя и действия.
Рекомендуемая литература (основная):
1. “Курс физической химии” под редакцией Герасимова Я.И., т.2.
2. Еремин Е.Н., М.,“Основы химической кинетики”, “Высшая школа”, 1978 г.
3. Стромберг А.Г., Семченко Д.П.,“Физическая химия, учебное пособие”, М., “Высшая школа”, 1973 г.
4. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А.,“Основы теоретической электрохимии”, М., “Высшая школа”, 1978 г.
5. Р.Чанг, “Физическая химия с приложением к биологическим системам”, М., Мир, 1980.
Дополнительная литература:
1. Даниэльс Ф., Альберти Р.,“Физическая химия”, изд-во “Мир”.
2. Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г., М.,“Курс химической кинетики”, “Высшая школа”, 1984 г.
3. Панченков Г.М., Лебедев В.И.,“Химическая кинетика и катализ”, изд-во МГУ, М., 1974 г.
4. С.Девис, А.Джеймс. Электрохимический словарь. Изд-во “Мир”, М., 1979, 281с.
5. “Физическая химия” в 2-х томах под редакцией К.С.Краснова, М., “Высшая школа”, 1995 г.
6. И.Корвета. Ионы, электроды, мембраны. М., Мир, 1983 г.
7. И.Ковета, И Дворжак, В. Богачкова. “Электрохимия”. М., Мир, 1977 г.
Коллоквиум № 5
Теории химической кинетики (ТАС).
Теория активных столкновений (соударений). Расчет общего числа столкновений и констант скоростей бимолекулярных реакций (для одинаковых и различных молекул). Активные столкновения, условия протекания химических реакций. Расчет предэкспотенциального множителя. Нормальные, медленные и быстрые реакции, стерический фактор. Эффективный диаметр и сечение соударений, методы их определения. Основные теории активных столкновений мономолекулярных реакций, схема Линдемана, представление о других теориях. Достоинства и ограничения теории активных соударений.
Коллоквиум № 6
Теории химической кинетики (ТАК).
Теория активированного комплекса (переходного состояния). Поверхность потенциальной энергии и энергия активации, потенциальный профиль реакции.
Статистический вариант теории активированного комплекса. Расчет константы скорости реакции через суммы по состояниям. Применение теории активированного комплекса к мономолекулярным реакциям, частотный множитель, новый физический смысл предэкспоненты.
Применение теории активированного комплекса к бимолекулярным реакциям: случай рекомбинации атомов и взаимодействия нелинейных молекул. Сопоставление с теорией столкновений. Связь стерического фактора с соответствующими суммами по состояниям. Ограничения статистического варианта.
Термодинамический вариант теории активированного комплекса. Свободная энергия и энтальпия активации, связь последней с опытной энергией активации. Стерический множитель и энтропия при образовании активированного комплекса. Расчеты D Н# , DG#, (DF#), DS# по термодинамическому варианту. Достоинства и ограничения теории активированного комплекса.
Коллоквиум № 7
Адсорбция и катализ [1, 2, 5, 6]
Основные типы адсорбции и зависимости, связывающие V,P,T при адсорбции. Уравнение Лэнгмюра и БЭТ, изотермы неоднородных поверхностей.
Основные принципы действия катализаторов. Селективность действия катализаторов. Изменение энергии активации реакции при катализе.
Гетерогенные катализаторы. Основные стадии гетерогенно-каталитического процесса. Современные теории активных центров в гетерогенном катализе. Мультиплетная теория. Принцип геометрического соответствия и энергетического соответствия. Теория активных ансамблей. Основные представления о кинетике гетерогенно-каталитических реакций. Механизмы Лэнгмюра-Хиншельвуда и Ридила-Или.
Коллоквиум № 8
Современная теория электролитов [1, 3, 4, 7]
Механизм образования электролитов. Энергия и тепловой эффект образования кристаллической решетки. Уравнения Борна. Энергия и тепловой эффект сольватации. Экспериментальные методы ее определения.
Теории растворов электролитов. Электролитическая теория Аррениуса. Основные ее положения и сфера использования, недостатки теории. Теория Дебая - Гюккеля. Вывод уравнения для потенциала ионной атмосферы. Экспериментальные методы их определения. Первое, второе и третье приближение при расчете коэффициента активности по теории Дебая - Гюккеля, их физическое обоснование.
Литература
1. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии. М., Химия. 1966. Т.2.
2. Панченков Г.М., Лебедев В.П. Химическая кинетика и катализ. М., Изд. МГУ. 1961.
3. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М., 1965, 1975.
4. Дамаскин Б.В., Петрий О.А. Основы теоретической электрохимии. М., Высш.шк., 1978.
5. Сокольский Д.В., Друзь В.А. Введение в теорию гетерогенного катализа. М., Высш. Шк. 1981.
6. Томас Дж., Томас У. Гетерогенный катализ. М., Мир. 1969.
7. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов. М., Химия, 1966.
П Л А Н