Zagadnienia teoretyczne do ćwiczeń laboratoryjnych z Chemii Fizycznej

Ćwiczenie 5.5 + 7.4

Struktura a właściwości fizykochemiczne cieczy

Prawo Snelliusa. Refrakcja molowa, właściwa, refrakcja mieszaniny. Właściwości refrakcji

molowej. Pomiar współczynnika załamania światła. Bieg promieni w pryzmacie

i refraktometrze Abbyego. Wpływ temperatury na refrakcję.

Napięcie

powierzchniowe.

Termodynamika

powierzchni.

Oddziaływania

międzycząsteczkowe. Metody wyznaczania napięcia powierzchniowego. Praca adhezji

i kohezji. ZwilŜanie i kąt zwilŜania. Wpływ temperatury na napięcie powierzchniowe

(równanie Eötvösa) i parachorę. Parachora. Napięcie powierzchniowe roztworów. Równanie

Szyszkowskiego. Równanie Gibbsa. Zakrzywienie powierzchni. Koloidy, ich właściwości

i rodzaje. Napięcie międzyfazowe. Związki powierzchniowo czynne.

Ćwiczenie 6.1

Określanie rzędu i stałej szybkości reakcji

Kinetyka. Parametry wpływające na szybkość reakcji chemicznej. Szybkość reakcji

chemicznych. Śledzenie postępu reakcji, metody pomiarów. Rząd reakcji, metody

wyznaczania rzędu reakcji i stałej szybkości reakcji. Cząsteczkowość reakcji. Równanie

kinetyczne: róŜniczkowe i całkowe postacie równań kinetycznych dla reakcji zerowego, I-go,

II-go i III-go rzędu. Reakcje pseudopierwszego rzędu. Czas połowicznej przemiany. Reakcje

złoŜone.

Ćwiczenie 6.11

Badanie aktywacji termicznej reakcji chemicznej

ZaleŜność szybkości reakcji chemicznej od temperatury. Teoria Arrheniusa, zderzeń, stanu

przejściowego.

Ćwiczenie 7.2

Pomiar entalpii parowania wysoko wrzącej cieczy

Praca i ciepło (interpretacja molekularna). Zasady termodynamiki. Funkcje termodynamiczne

i ich róŜniczki zupełne i pochodne. Równanie Clapeyrona. PręŜność par jako funkcja

temperatury. PręŜność par nad zakrzywioną powierzchnią. Pomiar pręŜności par. Krzywa

skraplania gazu. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Kryteria odwracalności procesów i

zastosowanie. Cykl Carnota. Przemiany izobaryczne, izochoryczne, fazowe i wielkości

termodynamiczne.

Ćwiczenie 8.1

Krzywa temperatura wrzenia – skład roztworu dla układu metanol – benzen

Prawo Raoulta dla roztworów doskonałych. Odstępstwa od prawa Raoulta. Roztwory

doskonałe. Prawo Henry’ego. Termodynamika mieszania. Diagramy pręŜności par. Krzywe

równowagi ciecz - para. Azeotropia.

Ćwiczenie 8.3

Badanie równowagi fazowej w układzie trójskładnikowym

Reguła faz Gibbsa (z wyprowadzeniem). Wykres rozpuszczalności wzajemnej dwóch cieczy.

Układy trójskładnikowe. Trójkąt stęŜeń Gibbsa (omówienie). Konody, znaczenie i ich

określanie.

Ćwiczenie 8.4

Współczynnik podziału

Potencjał termodynamiczny. Prawo podziału dla układów doskonałych i rzeczywistych.

Termodynamiczne wyprowadzenie współczynnika podziału. Ekstrakcja.

Ćwiczenie 8.5

Izotermy adsorpcji

Adsorpcje fizyczna, chemiczna i ich charakterystyka. Izotermy Gibbsa, Freundlicha,

Langumira i BET. Czynniki wpływające na szybkość adsorpcji. Termodynamiczny opis

procesu adsorpcji na granicy faz ciało stałe/ciecz i ciało stałe/gaz. Histereza adsorpcji

i kondensacja kapilarna. Zastosowanie procesów adsorpcji w technologii chemicznej,

biotechnologii i ochronie środowiska.

Ćwiczenie 10.1

Wyznaczanie granicznego przewodnictwa równowaŜnikowego mocnego i słabego

elektrolitu

Przewodnictwo roztworów elektrolitów (właściwe, molowe, równowaŜnikowe). Ruchliwość

jonów, czynniki wpływające na ruchliwość jonów. Liczby przenoszenia. Zasada pomiaru

przewodnictwa roztworów. Czynniki wpływające na przewodnictwo roztworów. Graniczne

przewodnictwo elektrolitów, sposoby wyznaczania dla mocnego i słabego elektrolitu. Prawo

Kohlrauscha. Teoria dysocjacji elektrolitycznej.

Ćwiczenie 10.3 + 10.31

Zastosowanie metod elektrochemicznych do wyznaczania pH roztworu oraz iloczynu

rozpuszczalności trudno rozpuszczalnych soli

pH roztworu. Roztwory buforowe. Hydroliza soli. Metody pomiaru pH roztworu. Elektrody

do pomiaru pH roztworu. Kwasy i zasady. Iloczyn rozpuszczalności. Oznaczanie

rozpuszczalności soli metodą pomiaru przewodnictwa. Ogniwa elektrochemiczne. Pomiar

SEM ogniwa i jego zastosowanie.

Ćwiczenie 10.6

Wyznaczanie ∆G, ∆H oraz ∆S reakcji chemicznej

Ogniwa galwaniczne. Potencjały elektryczne faz. Szereg napięciowy metali. Równanie

Nernsta. Rodzaje elektrod i ich zastosowanie. Siła elektromotoryczna ogniwa i potencjały

elektrod. Rodzaje ogniw. Termodynamika ogniwa elektrochemicznego. Zastosowanie

pomiarów SEM ogniw.

Literatura:

1. P.W. Atkins „Chemia fizyczna”.

2. S.T. Bursa „ Chemia fizyczna”.

3. R. Brdička „ Podstawy chemii fizycznej”.

4. G.M. Barrow „Chemia fizyczna”.

5. K. Pigoń. Z. Ruziewicz „ Chemia fizyczna”.

6. A. Kisza „ Elektrochemia I. Jonika”.

7. A. Kisza „ Elektrochemia I. Elektrodyka”.

8. E.T. Dutkiewicz „ Fizykochemia powierzchni”.

9. A. Molski „Wprowadzenie do kinetyki chemicznej”.

10. H. Buchowski, W. Ufnalski „ Podstawy termodynamiki”.

11. T. Drapała „ Chemia fizyczna z zadaniami”.

12. B. Dębska, Z.Hippe – praca zbiorowa „Chemia fizyczna”.

13. H. Buchowski, W. Ufnalski „ Fizykochemia gazów i cieczy”

14. J. Lubczak, E. Chmiel, „Chemia w szkole, 5/88