Программа подготовки к экзамену по курсу "Физическая и коллоидная химия"

Учреждение образования

«Международный государственный экологический университет

имени А. Д. Сахарова»

Программа подготовки к экзамену по физической и коллоидной химии

для студентов 2 курса факультета заочного обучения

по специальности 1-33 01 05 «Медицинская экология

 2008-2009 учебный год

1.  Основные направления развития физической и коллоидной химии Соотношение с другими дисциплинами. Ее место в ряду химических дисциплин. Коллоидная химия как раздел физической химии, имеющих важное значение для описания биологических систем.

2.  Моделирования свойств сложных систем. Взаимосвязь температуры, давления и объема; эмпирическая температура. Уравнение Гей-Люсака и понятие температуры абсолютного нуля. Уравнение Менделеева-Клапейрона и физический смысл универсальной газовой постоянной Уравнение Ван-дер-Ваальса  и его основные модификации. Физический смысл входящих в уравнение Ван-дер-Ваальса поправочных коэффициентов и условия применения законов идеального газа при описании поведения реальных газов

3.  Энергетическое состояние системы – основа реализации физико-химических процессов в живой и неживой природе. Типы систем и процессов, функции состояния, работа, внутренняя энергия, теплота. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к различным процессам (изобарный, изохорный, изотермический, адиабатный). Энтальпия и ее физический смысл. Закон Гесса – следствие первого начала термодинамики, имеющее принципиальное значение для определения тепловых эффектов химических и биохимических реакций Основной смысл и значение второго начала термодинамики. Статистическая природа второго начала термодинамики Изменение энтропии изолированной системы; критерии достижения термодинамического равновесия в изолированной системе. Постулат Планка (третье начало термодинамики) как основа расчета абсолютных значений энтропии. Стандартные значения энтропии. Расчеты изменения энтропии в различных процессах (изотермический, неизотермический, сложный), расчет изменения энтропии в химическом и биохимическом прочессах.

4.  Особенности термодинамического описания процессов в закрытых и открытых системах. Клетка как пример открытой системы. Энергия Гиббса; энергия Гельмгольца. Взаимосвязи между внутренней энергией, работой и "связанной энергией" в изобарно-изотермическом процессе. Энергия Гиббса; энергия Гельмгольца. Взаимосвязи между внутренней энергией, работой и "связанной энергией" в изобарно-изотермическом процессе.

5.  Термодинамика обратимых (равновесных) химических и биохимических реакций Химический потенциал как мера изменения энергии системы за счет изменения массы исходных и конечных продуктов реакции. Уравнение изотермы химической реакции Зависимость константы химического равновесия от температуры. Интегральная и дифференциальной формы уравнения изобары. Применение интегральной и дифференциальная формы уравнения изобары. для определения направления смещения равновесия. Взаимосвязь между константой химического равновесия и изобарно-изотермическим потенциалом.

6.  Равновесие в гетерогенных системах. Фазовые диаграммы и правило фаз. Уравнение Клаузиса-Клапейрона, уравнения Рауля Коллигативные свойства растворов (температура кипения, температура замерзания, осмотическое давление, давление насыщенного пара) Осмотический потенциал как основа пассивного транспорта

7.  Элементы электрохимии Механизм возникновения скачков потенциала Механизм возникновения потенциала Нернста (электродный потенциал). Диффузионный потенциал, механизм возникновения и биологическая значимость.. Межжидкостный фазовый потенциал, механизм возникновения и биологическая значимость. Термодинамика обратимых электрохимических систем.

8.  Поверхностные явления и адсорбция. Природа адсорбционного взаимодействия. Поверхностное натяжение и природа вещества. Равновесие фаз при искривленной поверхности раздела. Давление Лапласса. Уравнение Томпсона и его следствия. Строгое определение понятия адсорбции. Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества. Полная адсорбция. Интегральная и дифференциальная теплота адсорбции. Изотерма адсорбции. Уравнение Генри. Уравнение Фрейндлиха Мономолекулярная адсорбция и изотерма Ленгмюра. Физический смысл параметров в уравнении Ленгмюра. Связь между уравнением Ленгмюра и уравнением адсорбции по Гиббсу.

9.  Основные напрвления исследований и задачи коллоидной химии Классификация коллоидных систем по кинетическим свойствам дисперсной фазы, по размеру частиц дисперсной фазы, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды Коллоидные растворы и их основные свойства Оптические свойства коллоидных растворов. Уравнение Рэллея и условия его применения.  Основные положения теории Ми. Голубизна неба, красный закат как отражение оптических свойств коллоидных систем.

10.  Электрические свойства коллоидных растворов  Строение коллоидных частиц Электроосмос и электрофорез. Электрокинетический потенциал и механизм его возникновения. Равновесие Гиббса-Доннана и его значение для поддержания постоянного солевого состава клетки.

11.  Агрегативная устойчивость коллоидных систем. Лиофобные и лиофильные коллоидные системы. Основные причины высокой термодинамической устойчивости лиофильных коллоидых систем. Золи, суспензии, пены, эмульсии, аэрозоли и их основные свойства. Методы стабилизация дисперсных систем. Обращение эмульсий. Явление мицеллообразования.

12.  Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов. Описание механизма броуновского движения как основы молекулярно-кинетической теории строения вещества. Уравнения Эйнштейна, Смолуховского и их использование для доказательства молекулярно-кинетической теории строения вещества. Кинетическая устойчивость коллоидных систем. Барометрический (гипсометрический) закон распределения частиц дисперсной фазы по высоте. Седиментационное равновесие. Скорость оседания (всплытия) частиц дисперсной фазы. Методы достижения седиментационного равновесия.