Физическая химия. Термодинамика

Химическая термодинамика объединяет законы природы, управляющие химическими превращениями в единую систему, построенную на основе законов физики и химии и, используя математический подход, подобно сети охватывает все ранее установленные частные закономерности для химических реакций. В курсе рассматриваются основные понятия, методы и законы термодинамики, их применение к рассмотрению равновесий химических реакций, фазовых равновесий и электрохимическим явлениям. Подробно изучается использование термодинамических функций внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, энергия Гиббса и энергия Гельмгольца для определения направления химических реакций, методы расчета количеств реагирующих веществ, получаемых в химических реакциях при достижении состояния равновесия, влияние температуры и давления на возможности управления химическими реакциями. Излагается термодинамическая теория растворов, с подробным изложением теории активности и ее применения к расчетам равновесий в растворах, а также фазовые равновесия в металлических системах, диаграммы состояния и методы их построения экспериментальные и основанные на расчетах по термодинамическим данным. В завершении курса изучается термодинамическая теория гальванических элементов и основы теории растворов электролитов. Присоединяйтесь к Telegram-каналу Онлайн-курсы НИТУ МИСИС или пишите на openedu@misis.ru. Мы ответим на все ваши вопросы.

1. Введение. Первый закон термодинамики. Основные понятия и определения. Математическая формулировка первого закона термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Применение первого закона термодинамики к простейшим процессам. Зависимости внутренней энергии и энтальпии от параметров состояния. 2. Применение первого закона термодинамики к химическим процессам. Второй закон термодинамики. Термохимия. Закон Гесса. Зависимость теплоты химической реакции от температуры. Обратимые процессы. Математическая формулировка второго закона термодинамики. 3. Энтропия. Определение направления процессов в изолированной системе. Вычисление энтропии при различных процессах. Статистическая интерпретация понятия энтропии. 4. Функции состояния энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Критерии определения направления процессов в неизолированных системах. Зависимость энергии Гиббса и энергии Гельмгольца от параметров состояния. 5. Расчеты химических равновесий. Изотерма Вант­Гоффа. Константа равновесия химической реакции. Расчет выхода химической реакции. Зависимость константы равновесия химической реакции от температуры. Изохора Вант­Гоффа. 6. Третий закон термодинамики. Тепловая теорема Нернста. Вычисление абсолютных значений энтропии. Применение третьего закона термодинамики для расчетов равновесий. 7. Теория растворов. Парциальные мольные величины. Бесконечно разбавленные растворы. Законы Генри и Рауля. Выбор стандартного состояния. Равновесия химических реакций в бесконечно разбавленных растворах. Идеальные растворы. 8. Реальные растворы. Активность. Применения активности для расчетов равновесий в растворах. Методы определения активности. 9. Фазовые равновесия. Правило фаз. Диаграммы фазовых равновесий двухкомпонентных систем. Экспериментальные методы построения диаграмм состояния. Принципы термодинамического расчета диаграмм состояния. 10. Применение термодинамики к электрохимическим процессам. Термодинамика гальванического элемента. Активность компонентов в растворах электролитов, методы ее определения. Электродные потенциалы. Определение термодинамических величин электрохимическими методами.