Область применения: Целями освоения дисциплины является формирование у обучающихся определенного состава компетенций (результатов освоения) для подготовки к профессиональной деятельности.

Назначение: В результате изучения дисциплины «Физическая химия техносферы» студент должен получить представление: о содержании, значении физической химии, её методах и задачах, о взаимосвязи и взаимодействии физической химии с другими естественными и техническими науками, об основных объектах и процессах, о взаимосвязи состава, структуры, свойств и реакционной способности химических веществ, о термодинамическом методе, о новейших открытиях и достижениях в области физической химии и перспективах их использования для решения задач в области экспертизы безопасности, в сфере проведения контроля состояния средств защиты, для выполнения мониторинга полей и источников опасностей в среде обитания, а также в сфере идентификации источников опасностей, определения уровней опасностей, а также определения зон повышенного техногенного риска.

Состав:

1.      Электрохимия

Электролиты, их классификация. Количественная характеристика ионных равновесий в растворах электролитов: константа и степень диссоциации (ассоциации). Зависимость степени диссоциации слабых электролитов от концентрации. Стандартное состояние в растворах электролитов. Теория активности Льюиса. Ионная сила раствора. Основные положения теории сильных электролитов Дебая — Хюккеля.  

Электродвижущие силы и электродные потенциалы. Электрохимический потенциал. Правильно разомкнутая цепь. ЭДС как сумма скачков потенциалов. Электродные потенциалы в водородной шкале. Международная конвенция об ЭДС и знаках электродных потенциалов. Гальванические элементы. Зависимость ЭДС гальванического элемента от активности потенциал-определяющих ионов и температуры. Определение термодинамических параметров электрохимического процесса.  Классификация электродов. Электроды первого и второго рода, окислительно-восстановительные электроды.  Гальванические цепи — химические и концентрационные. Цепи без переноса и с переносом. Диффузионный потенциал и зависимость его от активности и природы электролитов. Методы учета и устранения диффузионных потенциалов. Методы измерения ЭДС гальванических элементов и электродных потенциалов. Электроды сравнения. Потенциометрия.  Подвижность ионов, их зависимость от температуры, природы ионов и вязкости растворителя. Электрическая проводимость растворов (удельная, молярная). Зависимость электрической проводимости электролитов от концентрации, температуры, природы растворителя. Молярная электрическая проводимость. Подвижность ионов. Закон независимого движения ионов.  Кондуктометрия. Применение кондуктометрии для определения физикохимических констант. Электролиз, законы Фарадея. Перенос под действием разности электрических потенциалов. Числа переноса и методы их определения. 

2.      Кинетика химических реакций и катализ

Основные понятия и определения. Простые (элементарные) и сложные реакции. Понятие о скорости химической реакции. Скорость химической реакции в закрытых и открытых системах. Понятие о механизме химической реакции.  Формальная кинетика. Основной постулат химической кинетики. Константа скорости. Порядок, молекулярность реакции. Кинетическая классификация односторонних простых реакций. Дифференциальные уравнения кинетики этих реакций и их интегральные формы. Время полупревращения. Экспериментальные методы определения порядка реакции и константы скорости. Сложные реакции: двусторонние (обратимые), параллельные, последовательные, сопряженные. Постулат о независимом протекании отдельных элементарных стадий сложного химического процесса. Дифференциальные уравнения для обратимых, параллельных и 

последовательных реакций и интегральные формы этих уравнений. Скорость, определяющая стадия химической реакции. Принцип стационарных концентраций. Кинетика цепных реакций. Особенности и основные стадии цепной реакции: зарождение цепи, развитие цепи, обрыв цепи. Понятия звена и длины цепи. Кинетика неразветвленных цепных реакций.  Зависимость скорости и константы скорости химической реакции от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Методы расчета энергии активации и предэкспоненциального множителя из опытных кинетических данных.  Теория активных столкновений. Истолкование стерического фактора в теории активных столкновений. 

3.      Химия поверхностных явлений

Понятие о коллоидных системах. Специфические особенности коллоидных систем. Типы классификации коллоидных систем. Методы получения коллоидных систем. Когезия, адгезия, смачивание, растекание. Адсорбция на границе твердое тело — газ. Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ. Адсорбция на границе раствор – газ. Электрокинетические явления. Строение коллоидных мицелл. Коагуляция лиофобных золей электролитами. Выбор иона-коагулятора. Расчет порогов коагуляции. Структурно-механические свойства дисперсных систем. Оптические свойства дисперсных систем. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем.