Chemia Fizyczna dla kierunku Tworzywa i Technologie Motoryzacyjne WO



Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

  1. Struktura elektronowa materii,( widma, spektroskopia elektronów, spektroskopia molekularna) Podstawowe techniki badań struktury materii i powierzchni.
  2. Stany materii: gazy, ciecze, ciała stałe, ciekłe kryształy, plazma (struktura, właściwości, prawa).
  3. Termodynamika: pojęcia podstawowe, (układ, parametry stanu (T,p,V,n), wielkości fizyczne (ciepło, praca, energia, funkcje stanu), wielkości intensywne, ekstensywne, wielkości cząstkowe, pojemność ciepła, ciepło molowe, ciepło właściwe.
  4. Pierwsza zasada termodynamiki (w układach izolowanych, zamkniętych, otwartych). Efekty energetyczne procesów (fizycznych i chemicznych prawo Hessa, prawo Kirchhoffa).
  5. Druga zasada termodynamiki, proces samorzutny, odwracalny, entropia, zmiany entropii w procesach fizycznych i chemicznych.
  6. Termodynamiczne kryteria równowag i procesów nieodwracalnych, kierunek przemian. Równowagi fizyczne. Zmiany funkcji termodynamicznych podczas przemian fizycznych (fazowych – substancji czystych: parowanie, krzepnięcie, sublimacja, przemiany alotropowe. Diagramy równowag fazowych układów jednoskładnikowych).
  7. Termodynamiczny opis układów wieloskładnikowych: mieszaniny, roztwory (diagramy równowag fazowych).
  8. Zjawiska transportu: dyfuzja, (w gazach, cieczach, ciałach stałych) prawa, współczynnik dyfuzji, zależność temperaturowa. Konwekcja, migracja.
  9. Zjawiska powierzchniowe: adsorpcja, ciało stałe ciecz, ciało stałe gaz, izotermy adsorpcji, wpływ adsorpcji na napięcie powierzchniowe i zwilżalność.
  10. Układy koloidalne: struktura, właściwości.
  11. Równowagi chemiczne: Zmiany funkcji i wielkości termodynamicznych w stanie równowagi chemicznej. Wpływ zewnętrznych parametrów na stan równowagi chemicznej i wydajność procesu.
  12. Elektrochemia: przewodnictwo, przepływ prądu stałego i zmiennego przez elektrolity (prawa, zastosowanie). Elektrody, ogniwa.
  13. Procesy korozyjne metali i stopów. Przyczyny, skutki, sposoby przeciwdziałania.

Ćwiczenia rachunkowe:

  1. Podstawowe prawa gazowe. Równanie stanu gazu doskonałego.
  2. I zasada termodynamiki, liczenie zmian funkcji termodynamicznych (energii wewnętrznej, entalpii) oraz ciepła i pracy dla: przemian fizycznych (fazowych), reakcji chemicznych, zależność zmian powyższych wielkości - funkcji termodynamicznych od temperatury (prawo Kirchhoffa).
  3. II zasada termodynamiki, liczenie zmian funkcji termodynamicznych (entropii, entalpii swobodnej, energii swobodnej) dla różnych procesów. Zależność zmian tych funkcji od temperatury i ciśnienia.
  4. Równowagi chemiczne w układach homo- i heterogenicznych, stała równowagi (Ka, Kx, Kc, Kp), zależność stałej równowagi od temperatury i ciśnienia. Wydajność procesu. Reguła przekory Le Chateliera-Browna.
  5. Kinetyka reakcji chemicznych.

Ćwiczenia audytoryjne:

  1. Obliczenia wielkości fizykochemicznych z wykorzystaniem praw gazowych.
  2. Obliczenia zmian funkcji termodynamicznych ΔH, ΔG, ΔS podczas procesów fizycznych i reakcji chemicznych.
  3. Stała równowagi, wydajność procesu.

Ćwiczenia laboratoryjne obejmują następujące tematy:

  1. Lepkość roztworu. Wpływ temperatury na lepkość,
  2. Praca ogniw paliwowych. Wyznaczanie wydajności pracy ogniwa,
  3. Wyznaczanie funkcji termodynamicznych reakcji w ogniwie galwanicznym,
  4. Korozja i pasywacja stali,
  5. Chemiczne, elektrochemiczne oraz spektroskopowe metody określania składu stopów,
  6. Układ dwuskładnikowy. Równowaga ciało stałe-ciecz,
  7. Napięcie powierzchniowe cieczy
  8. Adsorpcja. Proces zachodzący na powierzchni ciał skondensowanych.


Bibliografia do przedmiotu chemia fizyczna:

  1. Atkins P.W., Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa 1999,
  2. Pigoń K., Ruziewicz Z., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1986,
  3. Holtzer M., Staronka A., Chemia fizyczna: wprowadzenie, Wyd. AGH, Kraków 2000,
  4. Stypuła B., Wykłady z chemii fizycznej, wersja elektroniczna 2003.

Ćwiczenia audytoryjne:

  1. Drapała T., Chemia fizyczna z zadaniami, PWN, Warszawa 1982,
  2. Atkins P.W, Trapp C.A., Cady M.P., Giunta C., Chemia fizyczna, zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 2001,
  3. Chudoba Sz., Kubas Z., Pytel K., Elementy chemii fizycznej, skrypt AGH, Kraków 2000.

Ćwiczenia laboratoryjne:

  1. Bieszczad T., Boczar M., Góralczyk D., Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, UJ, Kraków 1995.