OpštiOpštikurs kursfizičkehemijeI 1-1.pdf · 2018-10-01 · tehnika, metoda i tehnologije. ATOMISTIKA HEMIJSKA I STATISTIČKA TERMODINAMIKA SPEKTROHEMIJA . ELEKTROHEMIJA RADIOHEMIJA

OpštiOpšti kurskurs fizičkefizičke hemijehemije II

Fond časova: 4+4 7ESPB: 7⋅30h=210Nastavnik: Miroslav Ristić, lab 374, prizemljeE-mail: [email protected]: uz usmeni dogovor ili putem e-maila

Predavanja: Ponedeljak, 14:00-16:00Predavanja: Ponedeljak, 14:00-16:00Utorak, 12:00-14:00, Amfiteatar Fakulteta,

Asistenti: Ana Stanojević, Vladimir Marković, Branislav MilovanovićTehničari: Dejan Vučković, Vuk JovanovićVežbe: Po grupama po rasporedu, vežbaonica 276, I podrum

Sajt 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 nastavnanastavna kolokvijumakolokvijuma

Kolokvijumi:I kolokvijum: Osnovna merenja

1.1.Odreñivanje gustine tečnostiOdreñivanje gustine tečnosti

2. Odreñivanje viskoznosti tečnosti2. Odreñivanje viskoznosti tečnosti3a. Odreñivanje površinskog napona3a. Odreñivanje površinskog napona3b. Odreñivanje ugla skretanja optički aktivnih supstancija3b. Odreñivanje ugla skretanja optički aktivnih supstancija

II kolokvijum : Gasno stanje4. Odreñivanje molarne mase Viktor-Majerovom metodom

III kolokvijum : Termohemija i ravnoteža7. Odreñivanje toplote rastvaranja8. Odreñivanje toplote topljenja leda9a. Odreñivanje konstante ravnoteže mutarotacije glukoze9b. Odreñivanje toplote sagorevanja

4. Odreñivanje molarne mase Viktor-Majerovom metodom5. Provera Gej Lisakovog zakona6. Simulacije gasnih zakona

Ocenjivanje i klju č bodovanjaPosećivanje predavanja: 2 bodaKolokvijumi na vežbama: 15 bodova, 3 kol. po 5 bod.(1 bod-6, 2b.-7,3b.-8, 4b.-9, 5b.-10)Vežbe:3 boda.Nastavni kolokvijumi: 20 bod, 2 kol. po 10 b.Ispit : 60 bodova

40

Ispit : 60 bodovaUkupno: 100 bodova.

Ocena51-60 bodova 661-70 bodova 771-80 bodova 881-90 bodova 991-100 bodova 10

Uslov za izlazak na ispit:minimalno 25 bodova

na predispitnim obavezama

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 izdanjaAtkinsovog 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