ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 02.00.04 "ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ"

ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 02.00.04
"ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ"
Раздел I. Основы химической термодинамики
Глава 1. Некоторые определения и понятия химической термодинамики
1.
Термодинамические системы и их классификация.
2.
термодинамические параметры состояния системы. Уравнение состояния.
Термофизические коэффициенты.
3.
Идеальный газ. Газовые законы и уравнения состояния. Реальные газы.
4.
Термодинамические процессы.
5.
Экстенсивные и интенсивные параметры. Парциальные мольные величины, их
свойства и способы вычисления. Метод графического определения парциальных давлений
мольных величин в двухкомпонентных смесях.
6.
Энергия. Работа. Теплота. Теплоемкость.
Глава 2. нулевой принцип и первое начало термодинамики
1.
Принцип термического равновесия.
2.
Опыты Гей-Люссака и Джоуля-Томсона. Внутренняя энергия и энтальпия.
3.
Первое начало термодинамики и его аналитическое выражение.
4.
Калорические коэффициенты.
Глава 3. Первое начало термодинамики и энергетика химических процессов.
1.
Правило знаковых тепловых эффектов реакций. Образование и разложение
химических соединений. Правило Лавуазье-Лапласа. Закон постоянства сумм тепловых
эффектов (закон Гесса).
2.
Зависимость теплоты реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа и его
интегрирование.
3.
Зависимость теплоемкости от температуры.
4.
Температура Дебая и теплоемкость.
Глава 4. Второе начало термодинамики. Учение от энтропии.
1.
Первое начало термодинамики и реально осуществимые процессы. Варианты
формулировки второго начала термодинамики.
2.
Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Понятия обратимости и
необратимости процесса.
3.
Энтропия как мера необратимости.
4.
Эквивалентность рабочих тел и влияние необратимости. Абсолютная
термодинамическая шкала температур.
5.
Теорема Карно-Клаузиуса и происхождение понятия энтропии.
6.
Интеграл Клаузиуса для необратимых термодинамических циклов и математическое
выражение второго начала термодинамики. Максимальная работа системы.
7.
Изменение энтропии как критерий направленности термодинамических процессов.
8.
Связь энтропии с другими термодинамическими параметрами и некоторые
соотношения между производными функциями. Энтропия и теплоемкость.
9.
Расчет энтропии. Энтропия идеального газа.
10. Изменение
энтропии
при смешивании газов. Парадокс Гиббса. Признаки
различимости смешивающихся частиц.
11. Рассмотрение агрегатных превращений на основе второго начала термодинамики.
Уравнение Клайперона-Клаузиуса.
12. Энтропия кипения и плавления. Составляющие энтропии плавления. Понятие о типах
плавления твердых тел. Представление об электронной составляющей энтропии плавления.
13. Статистическое толкование энтропии. Вывод формулы Больцмана на основе
априорного допущения о связи энтропии и термодинамической вероятности.
Глава 5. Характеристические функции.
1.
Метод термодинамических функций Гиббса.
2.
Общая систематика характеристических функций.
3.
Максимальная работа. Уравнения Гиббса-Гельмгольца.
4.
Некоторые применения термодинамических потенциалов. Соотношения Максвелла.
Теплоемкости как функции давления и объема. Внутреннее давление.
5.
интервальная форма характеристических функций.
Глава 6. Основы учения о химических потенциалах
1.
Закрытые и открытые системы.
2.
Термодинамические потенциалы как функции химических потенциалов. Зависимость
химических потенциалов от основных параметров состояния. Химические потенциалы как
парциальные мольные термодинамические потенциалы.
3.
Уравнение Гиббса-Дюгема.
4.
Химический потенциал идеального газа и составляющей смеси идеальных газов.
Глава 7. Общая теория термодинамического сродства
1.
Степень завершенности физико-химического процесса.
2.
Понятие термодинамического сродства. Мера сродства по Гиббсу и Гельмгольцу.
Глава 8. Третье начало термодинамики и его следствия
1.
Тепловая теорема Нериста. Постулат Планка.
2.
Следствия третьего начала термодинамики.
3.
Расчет абсолютных значений энтропии на основе калорических данных.
Раздел II. Основы учения о гетерогенных равновесиях и термодинамике растворов.
Глава 9. Основы термодинамической теории равновесия
1.
Основные понятия и определения.
2.
Принцип равновесия Гиббса.
3.
Различные виды состояний равновесия термодинамической системы.
4.
Правила фаз Гиббса.
5.
Критерий устойчивости фаз и гетерогенных систем.
6.
Принцип смещения равновесия.
Глава 10. Химическое равновесие
1.
Закон действия масс.
2.
Уравнения изотермы химической реакции. Стандартное сродство.
3.
Уравнение изобары и изохоры Вант-Гоффа.
4.
Зависимость константы равновесия и химического сродства от температуры и
давления.
Глава 11. Фазовое равновесие и основы учения о диаграммах состояния
1.
Общее представление о диаграммах состояния.
2.
Зависимость свободной энергии Гиббса от температуры, давления и концентрации.
3.
Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. (P-T) – диаграмма и (P-V-T) –
диаграмма. Правило рычага. Термодинамическое обоснование равновесий в однокомпонентной
системе.
4.
Термодинамический вывод основных типов диаграмм состояний двухкомпонентных
систем с помощью кривых концентрационной зависимости свободной энергии Гиббса.
5.
Представления о кристаллизации растворов в двойных системах различного типа;
неравновесная кристаллизация растворов. Раздельная диффузия в жидкой фазе и
выравнивающая диффузия в твердой фазе. Бездиффузионная кристаллизация. Получение
стекла.
6.
Термическая диссоциация конгруэнтно плавящихся химических соединений.
7.
Представления о (Р-Т-х)-диаграммах фазовых равновесий.
Глава 12. Основы термодинамики растворов
1.
Обобщенное понятие раствора. Термодинамическая классификация растворов.
2.
Термодинамические функции смещения. Основные свойства и законы идеальных
растворов.
3.
Законы и свойства неидеальных растворов.
4.
Бесконечно разбавленные растворы.
5.
Концентрация регулярного раствора. Квазихимическое приближение.
6.
Ассоциированные растворы.
Раздел III. Основы учения о поверхностных явлениях
Глава 13. Поверхностные явления и адсорбция
1.
Особенности строения поверхности раздела фаз. Адсорбция.
2.
Изотермы адсорбции газов.
3.
полимолекулярная адсорбция паров.
4.
Термодинамическое равновесие поверхностного слоя с объемными фазами.
5.
Классические термодинамические соотношения для поверхностного слоя.
Адсорбционная формула Гиббса. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные
вещества.
6.
Изменение свободной энергии при адсорбции. Энтропия и теплота адсорбции.
7.
Монослойные пленки. Поверхностное давление и уравнение состояния монослоя.
Раздел IV. Электрохимия.
Глава 14. основы учения об электролитах
1.
Общие определения и понятия.
2.
Действие электрического тока на электролит.
3.
Электролитическая диссоциация. Теория Аррениуса.
4.
Электрическая проводимость растворов электролитов.
5.
Закон разведения Оствальда. Оценка степени диссоциации слабых электролитов.
6.
Аномальное поведение сильных электролитов.
7.
Теория активностей Льюиса.
8.
Константа диссоциации электролита.
9.
Закон ионной силы.
10.
Количественная теория сильных электролитов Дебая-Хюккеля.
11.
Ассоциация ионов и образование ионных пар.
12.
Теория электрической проводимости растворов электролитов Дебая-Онзагера.
13.
Эффект Вина и дисперсионный эффект.
Глава 15. термодинамика электрохимических систем
1.
Скачки потенциалов ЭДС в электрохимических системах.
2.
Строение двойного электрического слоя.
3.
связи ЭДС электрохимической системы с термодинамическими характеристиками
реакций.
4.
Потенциал электрода. Определение ЭДС гальванического элемента.
5.
Типы электродов.
6.
Типы электрохимических цепей.
Рекомендуемая литература.
1.
Глазов В.М. / Основы физической химии // М.: Высшая школа.- 1961.- 456с.
2.
Глазов В.М., Павлова Л.М. / Химическая термодинамика и фазовые равновесия // М.:
Металлургия.-1988.-560с.
3.
Курс физической химии / Я.И. Герасимов, В.П. Древинг, Е.И. Ермин и др.: под ред.
Я.И. Герасимова 2-е изд. // М.: Химия.- 1970.- Т.1.- 592с.- Т.2. 624с.
4.
Герасимов Я.И., Гейдерих В.А. / Термодинамика растворов // М.: Изд-во
Московского университета.- 1980.- 180с.
5.
Горшков Б.И., кузнецов И.А. / Основы физической химии. 2–е изд. // М.: Изд-во
Московского университета.- 1993.- 336с.
6.
Киреев В.А. / краткий курс физической химии 5-е изд. // М.: Химия.- 1978.- 621с.