Тема 3 – Фазовые равновесия и растворы неэлектролитов

Темы 1 и 2 - Химическая термодинамика и химическое равновесие

1. Функции процесса и функции состояния. Внутренняя энергия, теплота, работа, законы термодинамики.

2. Работа расширения идеального газа в изотермическом, изобарном и изобарно-изотермическом процессах.

3. Теплота процессов при постоянном объеме и давлении.

4. Первый закон термодинамики. Расчет тепловых эффектов. Закон Гесса.

5. Теплоты образования и теплоты сгорания веществ. Их использование для расчетов тепловых эффектов химических реакций.

6. Определение теплоемкости. Истинная и средняя теплоемкость. Зависимость теплоемкости от температуры (интерполяционные уравнения).

7. Зависимость теплового эффекта химических реакций от температуры. Уравнение Кирхгофа.

8. Интегрирование уравнения Кирхгофа. Составление уравнения для расчета теплового эффекта химической реакции при заданной температуре.

9. Термодинамически обратимые и необратимые процессы. Работа термодинамически обратимого процесса.

10. Энтропия. Математические выражения II закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов.

11. Изменение энтропии в изолированной системе как критерий направления процесса и состояния равновесия.

12. Изменение энтропии при нагревании, расширении, смешении идеальных газов при фазовых переходах.

13. Постулат Планка. Расчет абсолютной энтропии.

14. Изменение энтропии в химических реакциях. Составление уравнения для расчета изменения энтропии химической реакции при заданной температуре.

15. Максимальная и максимальная полезная работа. Термодинамические потенциалы как мера работоспособности системы.

16. Термодинамические потенциалы как критерий направления процесса и состояния равновесия в закрытых системах.

17. Энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал) и энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал). Свободная и связанная энергия.

18. Зависимость энергии Гиббса от температуры и давления.

19. Уравнение Гельмгольца-Гиббса.

20. Зависимость энергии Гиббса от состава системы. Химический потенциал компонента системы.

21. Химический потенциал идеального и реального газов. Фугитивность, коэффициент фугитивности; активность, коэффициент активности реального газа. Методы нахождения коэффициентов фугитивности и активности.

22. Вывод уравнения "изотермы химической реакции".

23. Термодинамические и практические константы равновесия. Связь между ними.

24. Равновесие в гетерогенных химических реакциях. Константы равновесия гетерогенных реакций.

25. Зависимость константы равновесия от температуры. Вывод и анализ уравнения изобары химической реакции в дифференциальной форме.

26. Интегральная форма уравнения изобары химической реакции. Составление уравнения для расчета константы равновесия химической реакции от температуры.

27. Тепловая теорема Нернста и следствия из нее.

Тема 3 – Фазовые равновесия и растворы неэлектролитов

1. Правило фаз Гиббса. Понятие "фаза", "составляющее вещества", "число компонентов", "термодинамические степени свободы".

2. Условие термодинамического равновесия между фазами.

3. Вывод, анализ и интегрирование уравнения Клаузиуса-Клапейрона.

4. Диаграммы состояния однокомпонентных систем. Их разбор с помощью правила фаз Гиббса.

5. Идеальные и неидеальные растворы. Закон Рауля.

6. Предельно разбавленные, атермальные, регулярные растворы.

7. Парциальные мольные величины. Уравнения Гиббса-Дюгема.

8. Химический потенциал компонента в идеальном и неидеальном растворах.

9. Вычисления активности растворителя по понижению двления пара над раствором

10. Вычисление активности растворителя по понижению температуры замерзания раствора.

11. Вычисление активности растворителя по осмотическому давлению раствора.

12. Коллигативные свойства растворов и их практическое использование.

13. Растворимость газов в жидкости. Зависимость растворимости от температуры.

14. Растворимость газов в жидкости. Зависимость растворимости от давления и добавки электролита. Уравнение Сеченова.

15. Неограниченно растворимые друг в друге жидкости. Вычисление давления и состава пара над идеальными растворами. Первый закон Гиббса-Коновалова.

16. Диаграммы "общее давление-состав", "температура кипения - состав","состав раствора -состав пара" для идеальных растворов.

17. Фазовая диаграмма равновесия жидкость – пар. Правило рычага.

18. Виды перегонки: интегральная, дифференциальная, фракционная, ректификация.

19. Азеотропные растворы. Диаграммы равновесия жидкость – пар для азеотропных растворов. Ректификация азеотропных растворов.

20. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей. Влияние температуры на растворимость.

21. Давление и состав насыщенного пара в системах с ограниченной взаимной растворимостью. Диаграммы "общее давление состав", "температура кипения - состав", "состав раствора – состав пара" для систем с ограниченной взаимной растворимостью жидкостей.

22. Давление и состав пара над смесью взаимно-нерастворимых жидкостей. Перегонка с водяным паром.

23. Растворимость твердых веществ в жидкости. Идеальная растворимость. Уравнение Шредера.

24. Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем с полной растворимостью в жидком и полной нерастворимостью в твердом состоянии. Кривые охлаждения.

25. Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем с полной растворимостью в жидком и твердом состоянии. Виды твердых растворов.

26. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с полной растворимостью в жидком и ограниченной растворимостью в твердом состоянии. Кривые охлаждения.

27. Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем, образующих химические соединения, плавящиеся без разложения и с разложением.

28. Диаграммы состояния тройных жидких систем с ограниченной взаимной растворимостью

29. Распределение растворенного вещества между двумя жидкими фазами. Экстрагирование.

30. Диаграммы плавкости трехкомпонентных систем.