Obavezan predmet za sve studijske programe
Katedra za fizičku hemiju i elektrohemiju
Predmet: Fizička hemija II
Fond: 4+2
Semestar V
Literatura:
1. S. Đorđević, V. Dražić, FIZIČKA HEMIJA, TMF, Beograd, 2000.
2. W. J. Moore, FIZIČKA HEMIJA, Naučna knjiga, Beograd, 1975.
3. S. Gleston, UDŽBENIK FIZIČKE HEMIJE, Naučna knjiga, Beograd, 1967.
4. D. Minić, A. Antić-Jovanović, FIZIČKA HEMIJA, FFH, BF, Beograd, 2005.
5. Lj. Vračar i drugi, EKSPERIMENTALNA FIZIČKA HEMIJA, TMF, Beograd, 2004.
6. D. Ovcin i drugi, FIZIČKA HEMIJA - ZBIRKA ZADATAKA, TMF, Beograd, 2004.
Referentna literatura:
1. P. Atkins, J. de Paula, PHYSICAL CHEMISTRY, Oxford University Press, Oxford,
2006.
2. R. J. Silbey, R. A. Alberty, PHYSICAL CHEMISTRY, John Wiley & Sons, Inc., New
York, 2001.
3. T. Engel, P. Reid, PHYSICAL CHEMISTRY, Pearson Education, Inc., San Francisco,
2006.
Kratak opis kursa:
Koncept kursa je baziran na: 1) proučavanju hemijskih i elektrohemijskih reakcija u
zavisnosti od stanja i hemijskog sastava učesnika u reakcijama kao i uslova pod kojima
se reakcije odigravaju uz definisanje termodinamičkih veličina vezanih za razmatranje
smera i ravnoteža reakcija, 2) proučavanju fenomena na graničnim površinama faza, što
uključuje površinu tečnosti (jednokomponentne i rastvora) i čvrste površine, električne
osobine granice faza i koloidne sisteme, 3) proučavanju formalne kinetike homogenih
hemijskih reakcija u zatvorenim, izohorsko-izotermskim sistemima, kao i teorije sudara,
prelaznog stanja i katalize.
Sadržaj kursa:
a) Predavanja
I Energetika hemijskih reakcija i hemijske ravnoteže (24 časa)
•
Toplota hemijske reakcije (6)
•
Hemijski afinitet (4)
•
Hemijska ravnoteža (8)
•
Elektrohemijska ravnoteža (6)
II Površinske pojave (10 časova)
•
Pojave na površini tečnosti (2)
•
Površinski napon rastvora (2)
•
Adsorpcija na čvrstoj površini (3)
Obavezan predmet za sve studijske programe
•
•
Električne osobine granice faza (1)
Koloidni sistemi (2)
III Hemijska kinetika (26 časova)
•
Konverzija reaktanata u proizvode (2)
•
Brzine, zakoni brzine i red reakcije u hemijskoj kinetici (14)
•
Uticaj temperature na brzinu hemijskih reakcija (3)
•
Teorija sudara bimolekularnih reakcija (2)
•
Teorija prelaznog stanja (3)
•
Kataliza homogenih hemijskih reakcija (2)
b)
•
•
•
•
•
•
Eksperimentalne vežbe
Hemijske ravnoteže reakcija u rastvorima
Potenciometrijska određivanja
Površinski napon rastvora i Gibsova adsorpciona izoterma
Zakon brzine hemijskih reakcija
Uticaj temperature na brzinu hemijske reakcije
Kataliza
Cilj kursa:
1. Da pruži teorijske osnove za izučavanje različitih hemijskih i elektrohemijskih
reakcija koje su osnova tehnoloških i metalurških industrijskih postupaka.
2. Da se steknu osnovna znanja za izučavanje hemijskih i elektrohemijskih ravnoteža potrebna za ocenu mogućnosti odigravanja hemijske i elektrohemijske reakcije i planiranja prinosa reakcija.
3. Da upozna studente sa fenomenima na graničnim povrinama faza, da pruži teorijske osnove eksperimentalnih metoda u ovoj oblasti i da da kratak pregled
koloidnih sistema.
4. Da se steknu osnovna znanja neophodna za razumevanje i primenu hemijske
kinetike ne samo u pojedinim hemijskim tehnologijama i hemijskom inženjerstvu, već i u drugim prirodnim i tehničkim naukama.
Način provere znanja:
1. Dva pismena testa vezana za eksperimentalni rad (T)
2. Dva pismena kolokvijuma (K)
3. Ispit (I)
Preduslov izlaska na ispit:
Fizička hemija I
Obavezan predmet za sve studijske programe
Način formiranja završne ocene:
Završna ocena se formira na osnovu poena postignutih na laboratorijskim vežbama
(uključujući testove), kolokvijumima i ispitu.
Predispitne obaveze
1. Laboratorijske vežbe (LV) i 2 testa (T1, T2)
2. Kolokvijum I (K1)
3. Kolokvijum II (K2)
Ukupno predispitne obaveze
Ispit (I)
Ukupno
Poeni
(min)
14
8
8
30
26
56
Poeni
(max)
20
15
15
50
50
100
Za izlazak na ispit student mora iz svake od tačaka 1, 2 i 3 u Tablici 1 da ostvari minimalni broj poena. Ukoliko student ne ostvari
minimalni broj poena iz kategorija K1 i/ili K2, pred svaki ispitni rok imaće mogućnost polaganja popravnog kolokvijuma.
Obaveze iz tačke 1 ne mogu se naknadno popravljati.
Konačna ocena će biti formirana prema formuli:
OCENA = LV x 0,10 + T1 x 0,05 + T2 x 0,05 + K1 x 0,15 + K2 x 0,15 + I x 0,5 = 1
Obavezan predmet za sve studijske programe
Semestralni termin plan
Nedelja u
semestru
1
Aktivnost
studenta*
Aktivnost nastavnika
Aktivnost asistenta*
Toplota hemijske reakcije i njeno određivanje.
Posredno određivanje toplote hemijskih reakcija.
Hesov zakon.
Standardne molarne entalpije supstanci.
Standardne molarne entalpije jona u vodenim
rastvorima.
Uvodni čas
2
Promena entalpije neutralizacije u vodenim
rastvorima.
Standardna entalpija hemijske veze.
Zavisnost promene entalpije hemijske reakcije
od temperature- Kirhofov zakon.
Zavisnost promene unutrašnje energije hemijske
reakcije od temperature.
I pismeni test (T1)
vezan za eksperimentalni rad
Izrada I testa
(T1)
3
Promena entropije hemijske reakcije i njena
zavisnost od temperature.
Afinitet hemijske reakcije i hemijska ravnoteža.
Standardna molarna Gibsova energija supstanci.
Zavisnost promene Gibsove energije hemijske
reakcije od temperature.
Standardna promena Gibsove energije hemijske
reakcije.
4
Gibsova energija kao uslov ravnoteže u
hemijskoj reakciji idealnih gasova.
Standardna konstanta ravnoteže i formalne
konstante ravnoteže.
Zavisnost standardne konstante ravnoteže od
temperature.
Hemijske ravnoteže idealnih gasova u kojima se
menja ili ne menja količina učesnika u hemijskoj
reakciji.
LV1
Određivanje formalne
konstante ravnoteže
hemijske reakcije
Izrada LV1
5
Hemijska ravnoteža u smeši realnih gasova.
Hemijske ravnoteže u tečnim smešama i
rastvorima.
Ravnoteža hemijskih reakcija u heterogenom
sistemu. Pritisak razlaganja.
6
Ravnotežni potencijali elektroda.
Nernstova jednačina.
Vrste elektroda.
Određivanje standardnih potencijala elektrohemijskih reakcija.
Luterovo pravilo.
Vrste galvanskih ćelija.
Termodinamika galvanskih ćelija.
LV2
Potenciometrijska
titracija,
ili
Određivanje standardnog potencijala
elektrode
Predaja LV1
Izrada LV2
7
Pojam granične površine faza.
Pojave na površini tečnosti (površinski napon,
posledice na zakrivljene površine tečnosti, metode merenja površinskog napona, Kelvinova
jednačina, nukleacija).
Površinski napon rastvora (Gibsova izoterma,
površinski aktivne supstance). Površinski
filmovi.
I Kolokvijum
I Kolokvijum
Obavezan predmet za sve studijske programe
8
9
Adsorpcija na čvrstoj površini (fizička i
hemijska adsorpcija, energetske promene,
Lengmirova izoterma, BET izoterma, adsorpcija
na neuniformnoj površini).
Električne osobine granice faza, elektrokinetičke
pojave.
Koloidni sistemi (klasifikacija, dobijanje,
stabilnost, hidrofobni solovi, hidrofilni solovi).
Hemijska kinetika i konverzija.
Promenljive reakcije i bezdimenzione
promenljive reakcije.
Način konverzije reaktanata u proizvode.
Definicija brzine i pojam zakona brzine.
LV3
Određivanje Gibsove
adsorpcione izoterme
Predaja LV2
Izrada LV3
II pismeni test (T2)
vezan za eksperimentalni rad
Izrada II testa
(T2)
10
Zakoni brzine nepovratnih elementarnih
reakcija.
Zakoni brzine složenih reakcija.
Integralni oblik zakona brzine prvog reda.
Integralni oblik zakona brzine drugog reda.
Integralni oblik zakona brzine n-tog reda.
Integralne metode određivanja reda reakcije.
11
Diferencijalne metode određivanja reda reakcije.
Zakoni brzine povratnih reakcija.
Definisanje zakona brzine povratnih reakcija
preko parametra ravnotežnog stanja.
12
Zakoni brzine konsekutivnih reakcija.
Grafički i integralni oblik zakona brzine.
Aproksimacija o stacionarnom stanju.
Osnovna obeležja mehanizma lančanih reakcija.
Zakoni brzine paralelnih reakcija.
13
Arenijusova jednačina i njena teorijska
zasnovanost.
Odstupanja od Arenijusove jednačine.
Energija aktivacije složenih hemijskih reakcija.
Osnovi klasične teorije sudara.
LV4
Zakon brzine
hemijskih reakcija
Predaja LV3
Izrada LV4
14
Teorijsko izvođenje konstante brzine nepovratne
bimolekularne reakcije.
Osnovne pretpostavke teorije prelaznog stanja.
Definicija konstante brzine i izračunavanje
vrednosti predeksponencijalnog faktora.
Primena termodinamike u formulaciji teorije
prelaznog stanja.
LV5
Uticaj temperature na
brzinu hemijske
reakcije ili
Kiselinsko-bazna
kataliza
Predaja
LV4
Izrada i
predaja LV5
15
Pojam katalize.
Kiselinsko-bazna kataliza
Enzimska kataliza-Mihaelis-Mentenov
(Michaelis-Menten) mehanizam (samo za BIB i
FI).
II Kolokvijum
II Kolokvijum
*Eksperimentalne vežbe traju 4 sata pa se zato održavaju svake druge nedelje.
** Uvodni čas traje 2 sata
Obavezan predmet za sve studijske programe
PROGRAM LABORATORIJSKIH VEŽBI PREDMETA FIZIČKA HEMIJA II
Vežba 1.
a) Određivanje formalne konstante ravnoteže za reakciju disocijacije jednobojnih indikatora u vodenom rastvoru
Vežba 2.
a) Određivanje standardnog potencijala elektrode ili
b) Određivanje molariteta vodoničnih jona u vodenim rastvorima metodom potenciometrijske titracije
Vežba 3.
a) Određivanje Gibsove adsorpcione izoterme
Vežba 4.
a) Određivanje zakona brzine hemijske reakcije oksidacije jodidnih jona persulfatnim jonima ili
b) Određivanje vrednosti konstante brzine hemijske reakcije obezbojavanja kristalvioleta u alkalnim rastvorima ili
c) Određivanje vrednosti konstante brzine reakcije hidrolize alifatičnog estra sirćetne kiseline u kiselom rastvoru
Vežba 5.
a) Određivanje vrednosti prividne energije aktivacije hemijske reakcije hidrolize etilestra sirćetne kiseline u
alkalnim rastvorima ili
b) Određivanje vrednosti prividne energije aktivacije hemijske reakcije oksidacije jodidnih jona vodonikperoksidom u kiselom rastvoru ili
c) Specifična kiselinsko-bazna kataliza. Uticaj molariteta katalizatora na kinetiku hemijske reakcije inverzije
saharoze ili
d) Opšta kiselinsko-bazna kataliza. Uticaj molariteta bazne soli na kinetiku mutarotacije glukoze
Download

Fizicka Hemija 2.pdf