Opšti kurs fizičke hemije I Fond časova: 4+4 7ESPB: 7 30h=210 Nastavnik: Miroslav Ristić, lab 261, prvi podrum E-mail: ristic@ffh.bg.ac.rs Konsultacije: uz usmeni dogovor ili putem e-maila Predavanje: Utorak, 12:00-14:00, Amfiteatar Fakulteta, Interaktivna nastava: Ponedeljak, 14:00-16:00, Asistenti: Ana Stanojević, Vladimir Marković Tehničari: Dejan Vučković, Vuk Jovanović Vežbe: Po grupama po rasporedu, vežbaonica 276, I podrum
Sajt predmeta: www.ffh.bg.ac.rs/okfh
Cilj predmeta Opšti kurs fizičke hemije Opšti kurs fizičke hemije: Eksperimentalno i teorijski proučava rezličite oblike materije preko njihovih makroskopskih osobina i njihovu interakciju sa energijom # Ovaj kurs služi kao uvod hemijskoj termodinamici, omogućavajući razumevanje bazičnih principa, zakona i teorija fizičke hemije uopšte, odnosno pojedinih njenih disciplina kao što su hemijska kinetika, elektrohemija, spektrohemija, fizička hemija fluida, biofizička hemija i dr. # Kroz ovaj kurs treba da naučite da koristite sopstvenu logiku i zaključivanje pri izvođenju jednačina i rešavanju problema prema postavljenom modelu, tako da jednačine daju jasnu sliku fizičkih i hemijskih pojava i promena koje proučavate. # Pored toga treba da razvijete sposobnost da rešavate kvantitativne probleme. Treba da naučite kako da primenjujete matematiku u hemiji i fizičkoj hemiji. To ćemo činiti kroz računske zadatke.
Sadržaj predmeta Opšti kurs fizičke hemije I GASOVITO STANJE: Idealno gasno stanje Realno gasno stanje Kinetička teorija gasova OSNOVI TERMODINAMIKE-osnovni pojmovi hemijske termodinamike Provera znanja iz gradiva sa predavanja je kroz 2 nastavnakolokvijuma
Kolokvijumi: I kolokvijum: Osnovna merenja 1.Određivanje gustine tečnosti 2. Određivanje viskoznosti tečnosti 3a. Određivanje površinskog napona 3b. Određivanje ugla skretanja optički aktivnih supstancija II kolokvijum: Gasno stanje 4. Određivanje molarne mase Viktor-Majerovom metodom 5. Provera Gej Lisakovog zakona 6. Simulacije gasnih zakona III kolokvijum: Termohemija i ravnoteža 7. Određivanje toplote rastvaranja 8. Određivanje toplote topljenja leda 9a. Određivanje konstante ravnoteže mutarotacije glukoze 9b. Određivanje toplote sagorevanja
Ocenjivanje i ključ bodovanja Posećivanje predavanja: 2 boda Kolokvijumi na vežbama: 15 bodova, 3 kol. po 5 bod. (1 bod-6, 2b.-7,3b.-8, 4b.-9, 5b.-10) 40 Vežbe: 3 boda. Nastavni kolokvijumi:20 bod, 2 kol. po 10 b. Ispit: 60 bodova Ukupno: 100 bodova. Ocena 51-60 bodova 6 Uslov za izlazak na ispit: minimalno 20 bodova 61-70 bodova 7 na predispitnim obavezama 71-80 bodova 8 81-90 bodova 9 91-100 bodova 10
Literatura Udžbenici: 1. Holclajtner-Antrunović Ivanka, Opšti kurs fizičke hemije, Zavod za izdavanje udžbenika, Beograd, drugo izdanje, 2012. 2. S. Đorđević, V. Dražić, Fizička hemija, Beograd, Fizička hemija, Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd, 2002. 3. Atkins, P.W. & de Paula, J. Physical Chemistry, 9th Edition. W.H. Freeman & Co., New York, 2012. (8. i ostala izdanja Atkinsovog udžbenika) 4. I. Levine, Physical Chemistry,New York, 1995. 5. 6. 7. 8. 9. F. Daniels, R. Alberty, Physical Chemistry, New York, 1975. S. Gledston, Udžbenik fizičke hemije, Beograd, 1967. W. Moore, Fizička hemija, Beograd, 1967. J. Egert, I. Hok, G. M. Švab, Udžbenik fizičke hemije, Beograd, 1966. 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 za fizičku hemiju, 2010 2. U. Mioč, R. Hercigonja, Zbirka zadataka iz opšteg kursa fizičke hemije
Šta je fizička hemija? FIZIČKA HEMIJA proučava fizičke osnove i definiše fizičke principe koji određuju osobine i ponašanje materije u različitim agregatnim stanjima u zavisnosti od hemijskih osobina i uslova pod kojim se materija nalazi kao i njihovo uzajamno dejstvo. Izvodeći na egzaktnoj osnovi najopštije relacije, fizička hemija sa ostalim posebno prirodnim naukama doprinosi jedinstvenom pogledu na suštinu sveta, a razvija se uporedo sa razvojem eksperimentalnih tehnika, metoda i tehnologije.
ATOMISTIKA HEMIJSKA I STATISTIČKA TERMODINAMIKA SPEKTROHEMIJA
ELEKTROHEMIJA RADIOHEMIJA HEMIJSKA KINETIKA
FIZIČKA HEMIJA FLUIDA FIZIČKA HEMIJA ČVRSTOG STANJA KVANTNA HEMIJA I MOLEKULSKE STRUKTURE
BIOFIZIČKA HEMIJA FIZIČKA HEMIJA ŽIVOTNE SREDINE
FIZIČKA HEMIJA PLAZME FIZIČKA HEMIJA MATERIJALA
Počeci fizičke hemije u svetu 1887. Zeitschrift fur physikalische Chemie Wilhelm Ostwald Svante Arrhenius Jacobus Van t Hoff
M. V. Lomonosov 1741- Elementi matematičke hemije 1752- Uvod u pravu fizičku hemiju Fizička hemija je nauka koja objašnjava, na osnovu postavki i iskustava fizike, uzroke onoga što se dešava u hemijskim operacijama u složenim telima (1711-1765)
1903. god. početkom septembra dr. Miloje Stojiljković postavljen za docenta fizičke hemije Prof. Stojiljković je bio upravnik Zavoda sa ratnim prekidima čitavih četrdeset godina. Prof. Miloje Stojiljković (1873-1962)
(1909-1994) Prof. Pavle Savić rukovodi Zavodom od 1947. do 1966. 1990. nastaje Fakultet za fizičku hemiju
Agregatna stanja materije Četiri agregatna stanja materije: Gas: Ispunjava i zauzima oblik suda u kome se nalazi, slično tečnostima, sem što su čestice na tako velikim rastojanjima pa su interakcije između čestica minimalne. Prosečna energija po čestici reda 1 ev. Gasovi su mešljivi i kompresibilni. Tečnosti: Ne ispunjavaju sud, ali uzimaju njegov oblik. Interakcije izražene, prosečna energija reda 10-1 ev, rastojanje između čestica nešto veće od njihovih dimenzija. Čvrsto: Ne ispunjava i ne uzima oblik suda. Čestice na rastojanjima vrlo bliskim njihovim dimenzijama. Interakcije vrlo izražene. Prosečna energija po čestici reda 10-2 ev. Gasna plazma: Više ili manje jonizovani gas gde je prosečna energija po čestici reda 10 ev pa dolazi do neelastičnih sudara. 1eV=1,6 10-19J
Stanje gasova Stanje svake supstancije se opisuje osobinama stanja. Osobine stanja izražavaju se parametrima stanja: V zapremina P pritisak T temperatura n količina supstancije (mol) Prostor koji zauzima gas je zapremina V. Broj molekula prisutnih u uzorku se izražava količinom supstancije n.
Pritisak Pritisak predstavlja odnos između sile (u N) i površine (u m2) na koju sila deluje: F P A Pritisak gasa je rezultat ogromnog broja sudara molekula gasa sa zidom suda
Jedinice pritiska Ime Simbol Vrednost paskal bar atmosfera Torr mm živinog stuba funta po kvadratnom inču 1 1 1 1 1 1 N m-2, 1 kg m-1s-2 105Pa 101 325 Pa 133,322 Pa 133,322 Pa Pa bar atm Torr mmhg 1 psi 6,894757 kpa
Merenje pritiska Pritisak se jednostavno meri manometrom u kome neisparljivi viskozni fluid ispunjava U-cev. Pritisak u aparaturi (a) i atmosferski pritisak (b) direktno je srazmeran razlici visina u dva stuba, h: P gh gde je ρ gustina viskoznog fluida. P Pex gh
Mehanička ravnoteža Gas na višem pritisku pokreće klip sabijajući gas na nižem pritisku do uspostavljanja stanja ravnoteže kada su pritisci sa obe strane klipa izjednačeni. Sistem se nalazi u stanju mehaničke ravnoteže. Pritisak gasa u mehaničkom sistemu koji uključuje i pokretni klip može se regulisati uvođenjem i ispuštanjem gasa u sistem ili iz njega kroz slavine.
Termalna ravnoteža-temperatura Dijatermički zid Visoka T Temperatura je osobina koja opisuje protok toplote. Energija će teći između dva objekta u kontaktu što će dovesti do promene stanja ovih objekata Niska T Energija kao toplota Jednake temperature Zid koji razdvaja objekte može biti: Dijatermički opaža se promena stanja kada su objekti u kontaktu (npr. metal) Adijabatski-ako nema protoka energije između objekata koji su u kontaktu (npr. stiropor) Niska T Visoka T
Termalna ravnoteža Dva objekta su u termalnoj ravnoteži kada nema promene stanja kada su u međusobnom kontaktu. A: komad gvožđa B: komad bakra C: sud sa vodom Nulti zakon termodinamike: Ako je A u termalnoj ravnoteži sa B i B je u termalnoj ravnoteži sa C, tada je C takođe u termalnoj ravnoteži sa A Ako je B termometar (staklena kapilara ispunjena živom) u kontaktu sa A, stub žive će imati određenu dužinu. Ako se B dovede u kontakt sa drugim objektom C, može se odrediti promena stanja kada se A i C dovedu u kontakt. Živin stub se koristi za merenje temperatura A i C.
Termometri-temperatura Sistem koji se menja na pravilan i uočljiv nači sa promenama temperature 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) Termometri se kalibrišu poređenjem u sistemima čija se stanja mogu reproduktivati, npr. H2O u trojnoj tački ili Ag u tački topljenja. Temperatura nije toplota! Temperatura je relativna mera razmenjene toplote između sistema-temperatura se može definisati kao tendencija sistema da gubi ili prima toplotu.
Jednačina stanja Veza između parametara stanja predstavlja jednačinu stanja: f (V, P, T, n) 0