Вопросы к собеседованию по физической химии для ХТ3

Вопросы к собеседованию по физической химии для ХТ-III,
раздел «Растворы»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Понятие о растворах. Растворитель и растворенное вещество. Классификация растворов. Твердые, жидкие,
газообразные растворы. Идеальные, неидеальные, предельно разбавленные, атермальные, регулярные растворы.
Теории растворов (физическая, химическая). Сольватация, гидратация. Термодинамическая теория растворов, ее
задачи.
Способы выражения состава растворов.
Парциальные молярные величины. Уравнения Гиббса-Дюгема. Определение парциальных молярных величин
методом отрезков.
Давление насыщенного пара компонента над идеальным раствором. Закон Рауля.
Давление насыщенного пара компонента над предельно разбавленным раствором. Закон Генри. Растворимость газов в
жидкости. Уравнение Сеченова.
Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов. Криоскопия. Эбуллиоскопия.
Растворимость твердых веществ. Уравнение Шредера, его связь с диаграммами плавкости двухкомпонентных систем.
Осмотическое давление растворов.
Распределение растворенного вещества между двумя несмешивающимися жидкостями. Закон Нернста-Шилова.
Экстракция. Дробная экстракция.
Определение активности и коэффициента активности компонентов раствора.
Жидкие летучие смеси. Диаграммы состояния систем пар-жидкость. Законы Коновалова. Азеотропные смеси. Законы
Вревского.
Перегонка летучих жидких смесей. Простая перегонка. Фракционная перегонка. Ректификация. Гетероазеотропные
смеси. Разделение азеотропных смесей с помощью гетероазеотропов . Перегонка с водяным паром.
раздел «Химическая кинетика»
Предмет химической кинетики. Скорость химической реакции: скорость реакции по данному веществу, истинная
скорость реакции, средняя скорость реакции. Кинетическое и стехиометрическое уравнение реакции. Молекулярность
и порядок реакции, причины их несовпадения. Частный и общий порядок реакции. Кинетическая кривая. Прямая и
обратная задачи химической кинетики. Лимитирующая стадия реакции. Квазистационарное приближение.
Кинетика элементарных химических реакций нулевого, первого, второго, третьего, n-го порядков.
Дифференциальные и интегральные формы кинетических уравнений. Время полупревращения.
Методы определения порядка реакции и константы скорости реакции. Интегральные и дифференциальные методы.
Метод избытка реагентов (понижения порядка реакции). Временной и концентрационный порядок реакции, причины
их несовпадения.
Зависимость скорости и константы скорости реакции от температуры. Уравнение Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса.
Энергия активации. Предэкспоненциальный множитель. Определение энергии активации и предэкспоненциального
множителя по экспериментальным данным. Связь температурного коэффициента Вант-Гоффа и энергии активации
реакции.
Обратимые реакции. Решение прямой и обратной задач химической кинетики для простейшего случая обратимой
реакции. Условия рассмотрения обратимой реакции как практически односторонней.
Параллельные реакции. Решение прямой и обратной задач химической кинетики для простейшего случая
параллельных реакций. Селективность химической реакции.
Последовательные реакции. Решение прямой и обратной задач химической кинетики для простейшего случая
последовательных реакций. Вид кинетических кривых для исходного и промежуточного веществ, продукта реакции.
Параметры максимума кинетической кривой промежуточного вещества.
Определение механизма сложных реакций (выбор между последовательным и параллельным путями образования
продуктов реакции). Кинетический изотопный метод. (сам - но)
Сопряженные реакции. Химическая индукция. Актор, индуктор, акцептор. Отличие индуктора от катализатора.
Фактор индукции.
Цепные реакции. Зарождение, развитие, обрыв цепи. Инициаторы. Длина цепи. Влияние формы, размера и материала
сосуда на протекание цепных реакций. Роль примесей в протекании цепных реакций. Значение цепных реакций для
химической технологии.
Кинетические уравнения неразветвленных цепных реакций (на примере реакции водорода с хлором) и разветвленных
цепных реакций. Вероятностный подход к описанию кинетики разветвленных цепных реакций.
Горение. Цепной взрыв. Полуостров воспламенения. Верхний и нижний пределы воспламенения. Температура
воспламенения. Тепловой взрыв, условия его возникновения.
Фотохимические реакции. Фотоиндукция. Законы Гротгуса-Дрепера, Эйнштейна-Штарка. Квантовый выход.
Кинетическое уравнение фотохимической реакции. Побочные пути релаксации возбужденной частицы:
интеркомбинационная конверсия, внутренняя конверсия, флуоресценция, фосфоресценция. Синглетное и триплетное
состояния. Влияние температуры на скорость фотохимических реакций.
Топохимические реакции.
Поверхность потенциальной энергии реакции. Адиабатическое приближение. Внутренние координаты реакционных
систем. Долина реагентов и долина продуктов. Путь реакции. Энергетический барьер и переходное состояние.
Теория активных столкновений. Теория переходного состояния.
раздел «Катализ»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Понятие о катализе и катализаторах. Значение катализа для химической технологии.
Общие принципы и механизмы каталитического действия. Цикличность катализа. Понятие об активных центрах.
Отличие катализатора от индуктора. Кинетические и термодинамические аспекты действия катализаторов.
Гомогенные и гетерогенные катализаторы. Основные виды катализа. Важнейшие промышленные реакции с участием
катализаторов.
Свойства катализаторов: специфичность, активность, селективность. Число оборотов катализатора. Активность
кислотно-основных, металлокомплексных катализаторов, ферментов, гетерогенных катализаторов. Интегральная и
дифференциальная селективность.
Модификация катализаторов. Промоторы: структурообразующие и модифицирующие. Смешанные катализаторы.
Каталитические яды. Носители катализаторов. Старение катализаторов.
Кинетическая схема гомогенно-каталитической реакции.
Ферментативный
катализ. Уравнение Михаэлиса-Ментен, области его применения. Константа Михаэлиса, ее
определение из экспериментальных данных. Явление насыщения катализатора субстратом.
Кинетика гомогенных каталитических реакций в присутствии ингибиторов. Конкурентное ингибирование.
Определение константы диссоциации комплекса ингибитора с катализатором из экспериментальных данных.
Общий и специфический кислотно-основной катализ.
Окислительно-восстановительный и металлокомплексный катализ.
Гомогенный катализ в газовой фазе.
Автокаталитические реакции, их кинетические особенности. Период индукции.
Основные стадии гетерогенно-каталитической реакции. Макроскопическая кинетика гетерогенного катализа.
Теории гетерогенного катализа: мультиплетная, активных ансамблей, электронная, квантово-химическая. Проблема
предсказания каталитической активности.
Протекание гетерогенно-каталитической реакции во внешнекинетической области. Уравнения ЛэнгмюраХиншельвуда.
Гетерогенно-каталитические реакции с участием углеводородов (гидрирование, крекинг, риформинг, окисление), их
механизм.
разделу «Электрохимия»
1. Электролиты. Сильные и слабые электролиты. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Закон
разведения Оствальда.
2. Активность электролитов. Средний ионный коэффициент активности ионов. Ионная сила. Закон ионной силы.
Теория сильных электролитов. Ионная атмосфера. Предельный закон Дебая–Хюккеля.
3. Произведение растворимости. Ионное произведение воды. рН растворов.
4. Электропроводность электролитов. Удельная, молярная, эквивалентная электропроводность. Зависимость
электропроводности от температуры.
5. Измерение электропроводности. Мост Уитстона.
6. Абсолютная скорость иона. Подвижность ионов. Закон аддитивности Кольрауша.
7. Зависимость электропроводности растворов слабых и сильных электролитов от концентрации электролита.
Электрофоретический и релаксационный эффекты. Закон квадратного корня (уравнение Кольрауша). Уравнение
Дебая-Хюккеля-Онзагера.
8. Числа переноса ионов. Метод Гитторфа.
9. Кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование.
10. Межфазная разность потенциалов. Гальвани–потенциал. Вольта–потенциал. Строение двойного электрического
слоя на границе электрод–раствор электролита.
11. Электродвижущая сила. Электрохимический потенциал. Термодинамика электродных реакций. Связь величин
G, H, S с электродвижущей силой.
12. Зависимость электродвижущих сил от концентрации раствора (теория Нернста).
13. Стандартные значения потенциалов. Водородная шкала потенциалов.
14. Типы электродов. Электроды 1–го и 2–го рода. Газовые электроды. Амальгамные электроды. Редокс–электроды.
Хингидронный электрод. Ионоселективные электроды. Стеклянный электрод.
15. Химические цепи. Концентрационные цепи без переноса и с переносом. Диффузионный потенциал.
16. Потенциометрия. Практическое использование потенциометрии (определение термодинамических параметров
реакций, коэффициентов активности электролитов, рН растворов). Потенциометрическое титрование.
17. Скорость электрохимической реакции. Законы электролиза. Токи обмена.
18. Поляризационная кривая. Поляризация (перенапряжение).
19. Обратимые электродные процессы. Концентрационная поляризация. Предельный диффузионный ток.
20. Квазиобратимые и необратимые электродные процессы. Электрохимическое перенапряжение. Уравнение Тафеля.
21. Определение вида перенапряжения. Водородное перенапряжение.
22. Коррозия. Виды коррозионных разрушений. Способы защиты от коррозии. Пассивация.