opštiopštikurs kursfizičkehemijei - ffh.bg.ac.rs · 1. m. ristić, i. pašti i isidora...
TRANSCRIPT
OpštiOpšti kurskurs fizičkefizičke hemijehemije II
Fond časova: 4+4 7ESPB: 7⋅30h=210h
Profesor: Ivanka Holclajtner-AntunovićSoba 374, prizemlje, blok C
E-mail: [email protected]: Svaki dan, posle 9 h uz usmeni dogovor ili putemKonsultacije: Svaki dan, posle 9 h uz usmeni dogovor ili puteme-maila
Predavanje: Utorak, 12:00-14:00, AmfiteatarFakulteta, Blok C, prizemljeInteraktivna nastava: Ponedeljak, 14:00-16:00, Amfiteatar FakultetaAsistenti: dr Igor Pašti, docent, dr MiroslavRistić , Vladimir JovanovićVežbe: Po grupama po rasporedu, vežbaonica 263, I podrum
Website predmeta: www.ffh.bg.ac.rs/OKFHwww.ffh.bg.ac.rs/OKFH
Cilj predmeta Opšti kurs fizičke hemije
Opšti kurs fizičke hemije: Eksperimentalno i teorijski proučavarezličite oblike materije preko njihovih makroskopskih osobina injihovu interakciju sa energijom
# Ovaj kurs služi kao uvod hemijskoj termodinamici,omogućavajući razumevanje bazičnih principa, zakona i teorijafizičke hemije uopšte, odnosno pojedinih njenih disciplina kao štofizičke hemije uopšte, odnosno pojedinih njenih disciplina kao štosu hemijska kinetika, elektrohemija, spektrohemija, fizička hemijafluida, biofizička hemija i dr.# Kroz ovaj kurs treba da naučite da koristite sopstvenu logiku izaključivanje pri izvoñenju jednačina i rešavanju problema premapostavljenom modelu, tako da jednačine daju jasnu sliku fizičkih ihemijskih pojava i promena koje proučavate.# Pored toga treba da razvijete sposobnost da rešavatekvantitativne probleme. Treba da naučite kako da primenjujetematematiku u hemiji i fizičkoj hemiji. To ćemo činiti kroz računskezadatke.
�� GASOVITO STANJEGASOVITO STANJE::IIdealno gasno stanjedealno gasno stanjeRRealno gasno stanjeealno gasno stanje
Sadržaj predmeta Opšti kurs fizičke hemije I
Kinetička teorija gasovaKinetička teorija gasova
�� OSNOVI OSNOVI TERMODINAMIKTERMODINAMIKEE--osnovni osnovni pojmovi hemijske termodinamikepojmovi hemijske termodinamike
Provera znanja iz gradiva saProvera znanja iz gradiva sa predavanja jepredavanja je
kroz 2kroz 2 nastavnakolokvijumanastavnakolokvijuma
Kolokvijumi:I kolokvijum : Osnovna merenja
1.Odreñivanje gustine tečnostitečnosti
2. Odreñivanje indeksa prelamanja3. Odreñivanje viskoznosti tečnostitečnosti4. Odreñivanje površinskog napona5. Odreñivanje ugla skretanja optički aktivnih supstancijaII kolokvijum : Gasovi
III kolokvijum : Termodinamika i ravnoteža7. Odreñivanje toplote rastvaranja8. Odreñivanje toplote sagorevanja9. Odreñivanje toplote topljenja leda10. Odreñivanje konstante ravnoteže mutarotacije glukoze
II kolokvijum : Gasovi6. Odreñivanje molarne mase Viktor-Majerovom metodom7. Provera gasnih zakona primenom kompjuterskihsimulacija
Radna sveska!
Polaganje ispita-usmeno
Način ocenjivanja
Posećivanje predavanja 4 boda: 60-70%-1, 70-80%-2, 80-90%-3 i 90-100%-4Interakt. nastava i domaći: 1 bodKolokvijumi -vežbe: Maksimalno 15 b., svaki po 5 b., minimalno 3 boda (1 bod-6, 2b.-7,3b.-8, 4b.-9, 5b.-10)
55minimalno 3 boda (1 bod-6, 2b.-7,3b.-8, 4b.-9, 5b.-10)Vežbe: 5 b., svaka po 0,5 b.Nastavni kolokvijumi 30 b., svaki po 15 b.Ispit 45 Ocena
51-60 bodova 661-70 bodova 771-80 bodova 881-90 bodova 991-100 bodova 10
Uslov za izlazak na ispit:minimalno 25 bodova
Literatura
Udžbenici:1. Holclajtner-Antrunović Ivanka, Opšti kurs fizičke hemije,Zavod za izdavanje udžbenika, Beograd, drugo izdanje, 2012.2. S. Đorñević, V. Dražić, Fizička hemija, Beograd, Fizička hemija,
Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd, 2002.3. Atkins, P.W. & de Paula, J. Physical Chemistry, 9thEdition. W.H. Freeman & Co., New York, 2012. (8. i ostala izdanja
Atkinsovog udžbenika)4. I. Levine, Physical Chemistry,New York, 1995.4. I. Levine, Physical Chemistry,New York, 1995.5. F. Daniels, R. Alberty, Physical Chemistry, New York, 1975.6. S. Gledston, Udžbenik fizičke hemije, Beograd, 1967.7. W. Moore, Fizička hemija, Beograd, 1967.8. J. Egert, I. Hok, G. M. Švab, Udžbenik fizičke hemije, Beograd, 1966.9. R. Brdička, Osnove fizičke hemije, Zagreb, 1969.Praktikumi i Zbirke:1. M. Ristić, I. Pašti i Isidora Cekić-Lasković, Praktikum iz opšteg
kursa fizičke hemije, Univerzitet u Beogradu, Fakultet zafizičku hemiju, 2010
2. U. Mioč, R. Hercigonja, Zbirka zadataka iz opšteg kursa fizičkehemije
Šta je fizi čka hemija?
FIZIČKA HEMIJA proučava fizičke osnove i definiše fizičke principe koji odreñujuosobine i ponašanje materije u različitim agregatnim stanjima u zavisnosti od hemijskihosobina i uslova pod kojim se materija nalazi kaoi njihovo uzajamno dejstvo.i njihovo uzajamno dejstvo.
Izvodeći na egzaktnoj osnovi najopštije relacije,Izvodeći na egzaktnoj osnovi najopštije relacije,fizička hemija sa ostalim posebno prirodnim naukama fizička hemija sa ostalim posebno prirodnim naukama doprinosi jedinstvenom pogledu na suštinu sveta, doprinosi jedinstvenom pogledu na suštinu sveta, a razvija se uporedo sa razvojem eksperimentalnih a razvija se uporedo sa razvojem eksperimentalnih tehnika, metoda i tehnologije.tehnika, metoda i tehnologije.
ATOMISTIKA
HEMIJSKA I STATISTIČKAHEMIJSKA I STATISTIČKA
TERMODINAMIKA
SPEKTROHEMIJA
ELEKTROHEMIJA
RADIOHEMIJA
HEMIJSKA KINETIKA
FIZIČKA HEMIJA FLUIDA
FIZIČKA HEMIJA FIZIČKA HEMIJA ČVRSTOG STANJA
KVANTNA HEMIJAI MOLEKULSKE STRUKTURE
BIOFIZIČKA HEMIJA
FIZIČKA HEMIJA ŽIVOTNE SREDINE
FIZIČKA HEMIJA PLAZME
FIZIČKA HEMIJA MATERIJALA…
Počeci fizičke hemije u svetuPočeci fizičke hemije u svetu
1887. 1887. Zeitschrift fur physikalische ChemieZeitschrift fur physikalische Chemie
Svante Arrhenius Jacobus Van’t HoffWilhelm Ostwald
•1741-Elementi matematičke hemije
•1752-Uvod u pravu fizičku hemiju
M. V. Lomonosov
fizičku hemiju
”Fi”Fizi čka hemijazička hemijaje nauka kojaje nauka kojaobjašnjava, na osnovu postavki objašnjava, na osnovu postavki i iskustava fizike, uzroke onogai iskustava fizike, uzroke onogaššto se dešava u hemijskim opeto se dešava u hemijskim ope--racijama u složenim telima”racijama u složenim telima”
(1711-1765)
Prof. Stojiljkovi ć je
bio upravnik Zavoda
1903. god. početkom septembra dr. Miloje1903. god. početkom septembra dr. MilojeStojiljkovi ć postavljen za docenta fizičke hemijeStojiljkovi ć postavljen za docenta fizičke hemije
sa ratnim prekidima
čitavih četrdeset
godina.
Prof. Miloje Stojiljković(1873 -1962)
Prof. PProf. Pavleavle SaviSavić ć rukovodi Zavodom rukovodi Zavodom od 1947. dood 1947. do 1966.1966.
(1909-1994)
1990. nastaje Fakultet za fizičku hemiju
Agregatna stanja materije
Četiri agregatna stanja materije:Gas: Ispunjava i zauzima oblik suda u kome se nalazi, sličnotečnostima, semšto sučestice na tako velikimrastojanjima pa suinterakcije izmeñu čestica minimalne. Prosečna energija počesticireda 1 eV. Gasovi su mešljivi i kompresibilni.Tečnosti: Ne ispunjavaju sud, ali uzimaju njegov oblik.Interakcije izražene,prosečna energija reda 10-1 eV, rastojanjeInterakcije izražene,prosečna energija reda 10-1 eV, rastojanjeizmeñu čestica nešto veće od njihovih dimenzija.Čvrsto: Ne ispunjava i ne uzima oblik suda.Čestice narastojanjima vrlo bliskimnjihovim dimenzijama. Interakcije vrloizražene. Prosečna energija počestici reda 10-2 eV.Gasna plazma: Više ili manje jonizovani gas gde je prosečnaenergija počestici reda 10 eVpa dolazi do neelastičnih sudara.
1eV=1,6·10-19J
Stanje gasova
Stanje svake supstancije se opisuje osobinama stanja.Osobine stanja izražavaju separametrima stanja:V zapreminaP pritisakP pritisakT temperaturan količina supstancije (mol)Prostor koji zauzima gas je zapreminaV.Broj molekula prisutnih u uzorku se izražavakoličinomsupstancijen.
Pritisak
Pritisak predstavlja odnos izmeñu sile (u N) i površine(u m2) na koju sila deluje:
F=A
FP =
Pritisak gasa je rezultat ogromnog broja sudara molekula gasa sa zidom suda
Jedinice pritiska
Ime Simbol Vrednost
paskalbar
1 Pa1 bar
1 N m-2, 1 kg m-1s-2
105PabaratmosferaTorrmm živinog stubafunta po kvadratnom inču
1 bar1 atm1 Torr1 mmHg
1 psi
10 Pa101 325 Pa133,322 Pa133,322 Pa
6,894757 kPa
Merenje pritiska
Pritisak se jednostavno merimanometromu kome neisparljiviviskozni fluid ispunjava U-cev.
Pritisak u aparaturi (a) i atmosferskipritisak (b) direktno je srazmeranpritisak (b) direktno je srazmeranrazlici visina u dva stuba, h:
ghP ρ=
gde je ρ gustina viskoznog fluida.
ghPP ex ρ±=
Gas na višempritisku pokrećeklip sabijajući gas na nižempritiskudo uspostavljanja stanja ravnotežekada su pritisci sa obe strane klipaizjednačeni. Sistemse nalazi ustanjumehaničke ravnoteže.
Mehanička ravnoteža
stanjumehaničke ravnoteže.
Pritisak gasa u mehaničkomsistemu koji uključuje i pokretniklip može se regulisati uvoñenjemiispuštanjemgasa u sistemili iznjega kroz slavine.
Termalna ravnoteža-temperatura
Temperatura je osobina koja opisuje protok toplote. Energija će teći izmeñu dva objekta u kontaktu što će dovesti do promene stanjaovih objekata
Dijatermički zid
Energija kao toplota
Visoka T Niska T
Jednake temperature
Zid koji razdvaja objekte može biti:Dijatermički –opaža se promena stanja kadasu objekti u kontaktu (npr. metal)Adijabatski-ako nema protoka energije izmeñuobjekata koji su u kontaktu (npr. stiropor)
Jednake temperature
Niska T Visoka T
Termalna ravnotežaDva objekta su u termalnoj ravnoteži kada nema promene stanjakada su u meñusobnom kontaktu.
A: komad gvožñaB: komad bakraC: sud sa vodom
Nulti zakon termodinamike:Nulti zakon termodinamike:Ako je A u termalnoj ravnoteži sa B i B je utermalnoj ravnoteži sa C, tada je C takoñe u termalnoj ravnoteži sa A
Ako je B termometar (staklena kapilara ispunjena živom) u kontaktu sa A, stub žive će imati odreñenu dužinu. Ako se B dovedeu kontakt sa drugim objektom C, može se odrediti promena stanja kada se A i C dovedu u kontakt. Živin stub se koristi za merenjetemperatura A i C.
Termometri-temperatura
Sistem koji se menja na pravilan i uočljiv nači sa promenamatemperature ima potencijal da se koristi kao termometar.
Primeri:•Visina tečnosti u uskoj cevi (Hg ili alkohol)•Promena zapremine gasa (argon)•Promena električnog otpora žice (Pt)•Promena električnog otpora žice (Pt)
Termometri se kalibrišu poreñenjem u sistemima čija se stanjamogu reproduktivati, npr. H2O u trojnoj tački ili Ag u tački topljenja.
Temperatura nije toplota! Temperatura je relativna mera razmenjene toplote izmeñu sistema-temperatura se može definisati kao tendencija sistema da gubi ili prima toplotu.
Veza izmeñu parametara stanja predstavlja jednačinu stanja:
Jednačina stanja
0),,,( =nTPVf