Рабочая программа дисциплины

Раздел 2.
 Химическое равновесие в гетерогенных системах.
Тема 8. Правило фаз Гиббса. Фазовые равновесия в однокомпонентных систе-
мах. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Соотношение Клаузиуса-Клапейрона, 
равновесие жидкость-пар, твердое тело-пар, твердое тело-жидкость. Сверхкри-
тическое состояние
вещества, метастабильное состояние вещества. Диаграммы 
состояния однокомпонентных систем (P-V, P-T).
2 
Тема 9. Термодинамика двухкомпонентных систем, гомогенных растворов, 
уравнение Гиббса-Дюгема. Функции смешения, работа выделения, работа раз-
деления, избыточные функции.
2 
Тема 10. Классификация растворов: идеальные, регулярные, атермальные рас-
творы. Расслоение растворов. Активность компонента в растворе, коэффициент 
активности, выбор стандартного состояния. Закон Генри, закон Рауля. 
Тема 11. Гетерогенные равновесия в двух- и многокомпонентных системах: 
жидкость-жидкость, газ-жидкость, диаграммы состояния двухкомпонентных 
систем.
1 
Тема 12. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем в равновесии твер-
дое тело-жидкость, уравнение Шредера. Зависимость растворимости твердого 
вещества от температуры и давления. 
2 
Тема 13. Коллигативные свойства растворов, эбулиоскопия, криоскопия, осмос. 
Методы определения активности вещества, критерий термодинамической со-
гласованности коэффициентов активности Редлиха-Кистера. 
2 
Раздел 3. 
Химическая термодинамика в примерах.
Тема 14. Теория растворов электролитов, сольватация. Теория Дебая-Хюккеля, 
предельный закон, второе и третье приближения теории. Расчет равновесий при 
высоких концентрациях электролитов. 
2 
Тема 15. Термодинамика электродных реакций, электрохимические цепи, урав-
нение Нернста, гальванический элемент, аккумуляторы, топливный элемент. 
Диаграммы Пурбэ.
2 
Тема 16.
 
Дисперсные системы, избыточная поверхностная энергия, поверхно-
стное натяжение. Капиллярные силы, капиллярное впитывание. Давление Лап-
ласа. Химический потенциал компонента в дисперсном состоянии, активность 
диспергированного вещества. Фазовые равновесия с участием дисперсных сис-
тем. Уравнение Кельвина. Термодинамика гомогенного зародышеобразования. 
2 
Тема 17. Физическая и химическая адсорбция, изотермы адсорбции, модели 
расчета адсорбции Генри, монослойной адсорбции Лэнгмюра, полислойной ад-
сорбции БЭТ, адсорбции Гиббса. 
1 
Тема 18. Использование статистической термодинамики для расчета химиче-
ских равновесий. Статистическая сумма: поступательная, вращательная, коле-
бательная, электронная, ядерная. Вычисление термодинамических функций че-
рез статсуммы. Химический потенциал, константа равновесия. Статистический 
расчет констант равновесия в реакциях изотопного обмена или изомеризации. 
2 
Практические занятия (34 ч) 
Содержание практического занятия 
Объем, 
час 
Семинар 1. Единицы измерения ТД величин, применяемые системы единиц из-
мерения. Часто используемые в расчетах ТД систем физические постоянные. 
Взаимосвязь теплоты и работы, первое начало термодинамики (задача 7). Изо-
хорный и изобарный тепловой эффект, энтальпия. Относительные изменения 
2 

---

8 
энтальпии системы при различных процессах: фазовых переходах, нагревании, 
химической реакции и др. Расчёт изменения энтальпии и внутренней энергии 
химической реакции, закон Гесса. Стандартные энтальпии образования веществ 
Решение задач по Темам 1-2 
Семинар 2. Температурная зависимость энтальпии химической реакции, закон 
Кирхгофа. Пересчёт ∆
r
H
0
от одной температуры к другой. Химическая пере-
менная . Второе и третье начала термодинамики. Энтропия. Теплоемкость. Рас-
чёт изменения энтропии в различных ТД процессах (нагревание/охлаждение, 
плавление/кристаллизация, испарение/конденсация, смешение газов, сжа-
тие/расширение). Изменение энтропии химической реакции. Температурная 
зависимость энтропии химической реакции. Пересчёт ∆
r
S
0
от одной температу-
ры к другой. 
2 
Решение задач по Теме 3 
Семинар 3. Направление самопроизвольного протекания ТД процесса в изохор-
но-изотермических и изобарно-изотермических условиях. Функции Гельмголь-
ца и Гиббса. Фундаментальные уравнения для четырёх ТД потенциалов. Соот-
ношения Максвелла. Метод Якобианов. Связь термического и калорического 
уравнений состояния. Расчет изменения внутренней энергии, энтальпии, тепло-
емкости, теплового эффекта и совершенной работы в ТД процессе с использо-
ванием уравнения состояния. 
Свойство аддитивности термодинамических потенциалов. 
2 
Решение задач по Теме 4 
Семинар 4. Химический потенциал идеальных газов, конденсированных ве-
ществ. Изменение энергии Гиббса химической реакции. Условие химического 
равновесия. Константа равновесия. Температурная зависимость константы рав-
новесия. Нахождение равновесного состава гомогенной газофазной реакцион-
ной смеси в случаях, когда реакция протекает в изобарно-изотермических и 
изохорно-изотермических условиях. Использование степени превращения в 
качестве удобной переменной при расчётах равновесного состава 
2 
Решение задач по Теме 5 
Семинар 5. Реальные газы. Химический потенциал реального газа, фугитив-
ность. Определение коэффициента фугитивности из уравнения состояния ре-
ального газа. Константы равновесия Kf, Kp, Kγ. Расчёт равновесного состава в 
системах, содержащих реальные газы. 
2 
Решение задач по Теме 7 
Семинар 6. Химическое равновесие в системах с несколькими реакциями. Оп-
ределение числа линейно-независимых реакций. Теплоёмкость смеси реаги-
рующих газов. Расчёт равновесного состава в системах, содержащих конденси-
рованные фазы. 
2 
Решение задач по Теме 6 
Семинар 7. Фазовые переходы первого и второго рода, примеры. Условие фазо-
вого равновесия. Стабильность фаз, уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовые 
диаграммы однокомпонентных систем (в качестве примеров рассмотреть H2O, 
Hg, S, P, C, СО2), тройная точка. Правило фаз Гиббса для однокомпонентных 
систем. 
2 
Решение задач по Теме 8 
Семинар 8. Термодинамика смесей. Правило фаз Гиббса для многокомпонент-
ных систем, вариантность системы. Парциальные молярные величины. Уравне-
ние Гиббса-Дюгема. Функции смешения, избыточные функции смешения. Ра-
бота разделения 1 моля смеси на чистые компоненты, работа выделения 1 моля 
чистого компонента из бесконечно большого объёма смеси. 
2 
Решение задач по Теме 9 
Семинар 9. Химический потенциал компонента в двухкомпонентной смеси. 
Идеальный раствор, предельно разбавленный раствор, регулярный раствор (оп-
ределение). Закон Рауля, закон Генри. Активность, коэффициент активности. 
Выбор стандартного состояния для химического потенциала компонента в рас-
2 

---

9 
творе.
Решение задач по Темам 10 
Семинар 10. Равновесия «жидкость-жидкость», «жидкость-пар» в двухкомпо-
нентной системе. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем. Правило ры-
чага. Диаграммы «жидкость-пар».
2 
Решение задач по Теме 11 
Семинар 11. Равновесие «жидкость-твёрдое тело» в двухкомпонентной систе-
ме. Уравнение Шрёдера. Диаграммы «жидкость-твёрдое тело» 
2 
Решение задач по Теме 12 
Семинар 12. Регулярные растворы. Коллигативные свойства. Эбуллиоскопия, 
криоскопия. Осмотическое давление. 
2 
Решение задач по Теме 13 
Семинар 13. Растворы электролитов, электролитическая диссоциация, сильное 
отклонение от идеальности разбавленных растворов (x ~ 0.01) электролитов. 
Химический потенциал иона в водном растворе, выбор стандартного состояния 
для химического потенциала иона в водном растворе. Активность иона, коэф-
фициент активности иона. Уравнение Гиббса-Дюггема для системы «во-
да/электролит AxBy». Теоретический расчёт коэффициентов активности от-
дельных ионов с помощью теории Дебая-Хюккеля, границы её применимости. 
Ионная сила раствора. Среднеионная активность, среднеионный коэффициент 
активности.
2 
Решение задач по Теме 14 
Семинар 14. Химическое и электрохимическое осуществление процесса, при-
меры. Электроды 1-го, 2-го и 3-го рода. Равновесие на границе раздела «элек-
трод/электролит», электрохимический потенциал. Электродный потенциал, 
уравнение Нернста, ЭДС цепи. Связь между ЭДС цепи и ∆G реакции, проте-
кающей в гальваническом элементе. Определение термодинамических величин 
с помощью электрохимических методов исследования 
2 
Решение задач по Теме 15 
Семинар 15. Дисперсные системы, основные понятия. Дисперсность, удельная 
поверхность, поверхностное натяжение, кривизна поверхности. Давление под 
искривлённой поверхностью, уравнение Лапласа. Химический потенциал веще-
ства в дисперсном состоянии. Химические и фазовые превращения с участием 
веществ, находящихся в дисперсном состоянии 
2 
Решение задач по Теме 16 
Семинар 16. Адсорбция, основные понятия: адсорбент, адсорбтив, адсорбат, 
адсорбционный центр, монослойное заполение, изотерма адсорбции, диссоциа-
тивная адсорбция, десорбция. Химический потенциал адсорбированного ком-
понента, его связь с долей адсорбционных центров на поверхности. Адсорбци-
онное равновесие, константа адсорбционного равновесия. Изотермы адсорбции 
Генри, Лэнгмюра. Теплота адсорбции и способ её определения. 
2 
Решение задач по Теме 17 
Семинар 17. Статистическое описание идеальных газовых систем. Статистиче-
ская сумма поступательного, вращательного, колебательного движения. Элек-
тронная и ядерная статистические суммы. Связь статистической суммы с тер-
модинамическими величинами – энтропией, внутренней энергией, теплоёмко-
стью, энтальпией, свободной энергией Гельмгольца, свободной энергией Гиб-
бса; выражение для химического потенциала компонента. Описание химиче-
ских превращений с помощью статистических сумм: константы равновесия K
N
, 
Kp. Реакции изотопного обмена. Приближенные вычисления констант равнове-
сия для реакций изотопного обмена. 
2 
Решение задач по Теме 18 
Самостоятельная работа студентов (56 ч) 
Перечень занятий на СРС 
Объем, 
час 

---

10 
Самостоятельная работа во время занятий 
из них: 
44 
закрепление, обобщение и повторение пройденного учебного
материала 
4 
уточнение и дополнение сведений и знаний, полученных на лекци-
ях, в том числе прохождение электронных тестов 
6 
выполнение домашнего задания 
20 
подготовка к прохождению текущего контроля успеваемости (кол-
локвиум и контрольные работы) 
12 
изучение теоретического материала, не освещаемого на лекциях 
4 
Самостоятельная работа во время промежуточной аттестации 
из них: 
10 
подготовка к экзамену 
10 
 
Лабораторные работы (70 ч) 
Содержание лабораторного занятия 
Объем, 
час 
Занятие №1. Выбирается из списка лабораторных работ 
6 
Занятие №2. Выбирается из списка лабораторных работ
6 
Занятие №3. Выбирается из списка лабораторных работ 
6 
Занятие №4. Выбирается из списка лабораторных работ
6 
Занятие №5. Выбирается из списка лабораторных работ
7 
Курсовая работа. Выбирается из списка курсовых работ или выполняется в од-
ном из НИИ СО РАН 
40