| A tárgy kódja és neve | K031 Fizikai kémia 1. |
| Meghirdető tanszék(csoport) | Fizikai Kémiai Tanszék |
| Felelős oktató | Dr. Visy Csaba, egyetemi tanár |
| Kredit | 3 |
| Heti óraszám | 2 |
| Típusa | előadás |
| Számonkérés | Kollokvium |
| Teljesíthetőség feltétele | K032 Fizikai kémia gyakorlat 1. |
| Párhuzamos feltétel | K032 Fizikai kémia gyakorlat 1. |
| Előfeltétel | K001 Általános kémia, M9211 Matematika kémikusoknak 1., K011 Kémiai számítások 1. |
| Helyettesítő tárgyak | - |
| Periódus | őszi félév |
| Javasolt félév | 3-5. (ld. mintatanterv) |
| Kötelező v. kötelezően választható | vegyész, kémia tanár, klinikai kémikus, kémiatanár kiegészítő (K) |
| Megjegyzés |
|
Gázállapot, állapotegyenlet. A termodinamika nulladik főtétele. Tökéletes gázok és törvényszerűségeik. Reális gázok, kompresszibilitás, virál egyenlet. A megfelelő állapotok tétele. Kritikus jelenség, kritikus állapot. Van der Waals egyenlet, kritikus állandók, Boyle-hőmérséklet. Termodinamikai alapfogalmak (rendszer, környezet, folyamatok és csoportosításuk). Munka, hő, energia, a termodinamika I. főtétele. Az összenyomás és kiterjedés munkája. Irreverzibilis, reverzibilis, izoterm-irreverzibilis kiterjedés munkája. A gázképződés munkája izoterm-izochor, ill. izoterm-izobár körülmények között. A belső energia, a hő és az entalpia kapcsolata, kalorimetria. Termokémia. Fizikai és kémiai folyamatok entalpiaváltozásai.Hess tétele. Az állandó térfogaton ill. nyomáson vett hőkapacitás. A reakcióentalpia hőmérsékletfüggése, Kirchoff törvény. Állapot- és útfüggvények, teljes és nem teljes differenciál. Tökéletes gáz izoterm kiterjesztése reverzibilis és irreverzibilis úton. A belső energia mint a térfogat és a hőmérséklet függvénye. Joule kísérlete. A belső energia hőmérsékleti koefficiense állandó nyomáson. Az entalpia mint a nyomás és hőmérséklet függvénye. Az entalpia hőmérséklet-függése állandó térfogaton. A Joule-Thomson hatás. Cv és Cp kapcsolata, összefüggésük reális és tökéletes gázokra. Tökéletes gáz adiabatikus kiterjedésének munkája irreverzibilis és reverzibilis esetre. Spontán változások iránya. A II. főtétel. Az entrópia és statisztikus definiciója. Az entrópia termodinamikai definiciója. A környezet és a rendszer entrópiaváltozása. A Clausius-féle egyenlőtlenség, spontán folyamatok (hűlés és kiterjedés) entrópia változása. Fázisátalakulások entrópiaváltozása, a Trouton-szabály. Entrópiaváltozás tökéletes gáz kiterjedése ill. a rendszer melegítése során. Az entrópia mérése, a Nernst-féle hőelmélet és a termodinamika III. főtétele. Hőerőgépek és hatásfokuk. A Carnot-ciklus. A hűtés energetikája. Adiabatikus demágnesezés. A Helmholtz- és a Gibbs- függvény bevezetése. Kapcsolatuk a maximális hasznos munkával. Az első és a második főtétel egyesítése. A belső energia térfogatfüggése, a termodinamikai állapot-egyenlet és alkalmazása tökéletes gázra. A Gibbs- függvény tulajdonságai a két főtétel egyesítése alapján. A Helmholtz-függvény mint a térfogat és a hőmérséklet függvénye. A Gibbs- függvény hőmérsékletfüggése, a Gibbs- Helmholtz egyenlet két alakja. A Helmholtz -függvény hőmérsékletfüggését leíró összefüggés két alakja. A Gibbs- függvény nyomásfüggése, tökéletes gázok kémiai potenciálja. Reális gázok kémiai potenciálja, a fugacitás és a nyomás kapcsolata. A Gibbs- függvény változása nyilt rendszerre, a kémiai potenciálok és a hasznos munka kapcsolata. A kémiai potenciál kapcsolata a belső energiával, az entalpiával és a szabadenergiával. Fázisaátalakulások, fázisdiagramok. A víz, a CO2, a szén és a He fázisdiagramjának főbb tulajdonságai. A fázisstabilitás, a hőmérséklet hatása, külső nyomás hatására bekövetkező olvadás. Külső nyomás hatása a gőznyomásra.. A fázishatárok meredeksége, a Clapeyron-egyenlet, alkalmazása a szilárd-folyadék határfelületre. Folyadék-gőz határfelület, a Clausius-Clapeyron egyenlet. A szilárd-gáz határfelület, fázisátalakulások osztályozása. A folyadékfelület tulajdonságai, felületi feszültség, görbült felületek gőznyomása, kapilláris jelenség. Parciális moláris mennyiségek, a Gibbs- Duhem-egyenlet. Az elegyedési Gibbs- függvény, elegyedési entrópia és entalpia. Folyadékok kémiai potenciálja, ideális és ideálisan híg elegyek. Két folyadék elegyedése, a többletfüggvények. Kolligatív sajátságok értelmezése. Ozmózis. Forráspontemelkedés. Fagyáspontcsökkenés és oldhatóság. Illékony folyadékelegyek, a gőznyomásgörbe. A gőz összetétele, a gőznyomás és a gőz összetételének kapcsolata. Forráspont-diagramok, ideális elegyek desztillálása. Reális elegyek forráspont-diagramjai, nemelegyedő folyadékok desztillálása. Ideális és reális oldatok standard állapotai. Fázisok, komponensek, szabadsági fokok. A fázistörvény, alkalmazása egykomponensű rendszerre. Kétkomponensű rendszerek, folyadék- folyadék fázisdiagramok. Korlátozottan elegyedő folyadékok desztillációja. Folyadék-szilárd fázisdiagramok, eutektikumok. Háromkomponensű rendszerek fázisdiagramja. Kémiai egyensúlyok általános feltétele, a reakció Gibbs- függvény. Tökéletes gázok kémiai egyensúlya és a reakcióhányados. Egy általános reakció egyensúlyi állandója, a termodinamikai és a gyakorlati egyensúlyi állandók kapcsolata. A nyomás hatása az egyensúlyra, a Le Chatelier-elv, az összetétel változása a nyomással. A hőmérséklet hatása az egyensúlyra, a van't Hoff-egyenlet. Az egyensúlyi állandó tetszőleges hőmérsékleten történő meghatározása, a Giauque-függvények. Heterogén reakciók egyensúlyai, sav-bázis egyensúlyok a Brönsted-Lowry-elmélet alapján. A víz öndisszociációja és a pH, több-bázisú savak egyensúlyai. Pufferek és indikátorok. Sav-bázis tirálások. Ionok képződési függvényei és kölcsönhatásai oldatokban. Szolvatáció, ionaktivitás, aktivitási koefficiens. Elektrokémiai alapfogalmak, a cellareakció potenciálja és a reakció Gibbs- függvény kapcsolata. A Nernst-egyenlet. Elektródpotenciálok összetételfüggése, standard értéke. Első és másodfajú elektródok. A hidrogén elektród. A pH mérése, a potenciometrikus titrálás. Termodinamikai függvények elektrokémiai mérésekkel történő meghatározása. |
|