Курс «Химическая термодинамика и кинетика» читается студентам третьего курса химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова в 5 семестре.

В курсе последовательно рассматриваются разделы феноменологической термодинамики, имеющие отношение к химии и химическому материаловедению. Курс состоит из трех блоков. В первой части излагаются основы химической термодинамики, а именно постулаты и законы химической термодинамики, термическое и калорическое уравнения состояния, внутренняя энергия, теплота и работа, соотношения Максвелла, теплота, энтальпия, законы термодинамики, энергии Гиббса и Гельмгольца, термодинамические потенциалы. Во второй части рассматриваются приложения химической термодинамики; фазовые равновесия. А в заключительных лекциях обсуждаются приложения химической термодинамики; химические равновесия. 

Список всех тем лекций

Лекция 1. Введение в химическую термодинамику.
Зачем нужна химическая кинетика? Основная задача химии Три столпа физической химии Феноменологическая термодинамика Аппарат термодинамики Градация термодинамических свойств и их признаки (открытая, закрытая, изолированная система) Независимые переменные и термодинамические функции химических систем Внутренние и внешние переменные термодинамических систем Переменные, связанные с количеством вещества и структурой материи Равновесные и неравновесные состояния вещества Термодинамические процессы

Лекция 2. Структура химической термодинамики.
Кратко об основах химической термодинамики Термодинамические функции Формально-математический признак функции состояния Постулаты термодинамики Законы термодинамики Термические и калорические уравнения состояния Фактор сжимаемости газа Уравнение Ван-дер-Ваальса Исключение а и b из уравнения Ван-дер-Ваальса Вириальные уравнения состояния Уравнения состояния кристаллического вещества

Лекция 3. Первый закон термодинамики. Способы расчета работы и теплоемкости.
Калорическое уравнение состояния Первый закон термодинамики Способы расчета работы Теплота Теплоемкость Уравнение теплоемкости для идеального газа Оценка изохорной теплоемкости для идеального газа Теплоемкость конденсированной фазы Зависимость теплоемкости от объема и давления Методы измерения теплоемкости

Лекция 4. Термохимические процессы.
Методы оценки изобарной теплоемкости Калориметрические уравнения состояния Оператор химической реакции Термохимия Стандартные и отсчетные состояния термодинамики Стандартные состояния конденсированной фазы и газ Стандартные тепловые эффекты Следствия закона Гесса Экспериментальные методы определения тепловых эффектов

Лекция 5. Энтропия.
Общее условие равновесия изолированной системы Расчет энтропии в различных процессах Теорема Нернста Расчет изменения энтропии при фиксированной температуре Изменение энтропии при фазовых превращениях Изменение энтропии в ходе химической реакции Образование растворов (на примере смешения газов) Парадокс Гиббса Источники информации Преобразования Лежандра

Лекция 6. Функции Гиббса и Гельмгольца.
Характеристичность функций Гиббса и Гельмгольца Уравнение Гиббса Фундаментальное уравнение Гиббса Получение уравнения для энергии Гиббса Уравнение энтальпии (уравнение Гельмгольца) Уравнение Гиббса-Гельмгольца Уравнение функции Гельмгольца Изобарная теплоемкость Коэффициент термического расширения Следствия второго закона термодинамики Расчет уравнений Гиббса и Гельмгольца в различных процессах Приведенная энергия Гиббса

Лекция 7. Приложения химической термодинамики.
Термодинамические базы данных Зависимость энергии Гиббса от состава смеси Химический потенциал Парциальные мольные свойства Методы определения парциальных мольных свойств Газовые законы и их использование

Лекция 8. Химический потенциал.
Химический потенциал Химический потенциал компоненты идеальной газовой смеси Химический потенциал компонент реального раствора Химический потенциал компонентов идеального конденсированного раствора Химический потенциал компонента реального химического раствора Интегральные свойства растворов Выбор стандартного состояния термодинамики раствора Уровни отсчета свойств раствора

Лекция 9. Условия химического равновесия.
Выражения для расчета активности компонентов симметричной системе Частное условие равновесия Конфигурационный член энергии Гиббса смешения раствора Избыточная энергия Гиббса растворов Формально-математические модели для описания модели Гиббса Термодинамическое определение идеального раствора

Лекция 10. Экспериментальные методы определения термодинамических свойств растворов.
Методы определения активности Коллигативные свойства раствора Изменение температуры кристаллизации для определения активности Осмос как метод определения активностей растворителей Методы определения летучести (фугитивности) Фазовые диаграммы Правило фаз Гиббса Метод расчета фазовых равновесий Расчет фазовых диаграмм однокомпонентных систем из общего условия равновесия

Лекция 11. Фазовые диаграммы однокомпонентной и бинарной системы.
Гетерогенные равновесия Расчет фазовой диаграммы однокомпонентной системы из частных условий равновесия Уравнение Клазиуса Уравнение Антуана Фазовые переходы Аналитика Двухкомпонентные системы Расчет фазовых диаграмм бинарной системы эвтектического типа

Лекция 12. Расчет фазовых диаграмм термодинамических систем.
Расчет фазовой диаграммы системы с простой эклектикой из частных условий равновесия Уравнение Шрёдера Криоскопическая постоянная Расчет фазовых равновесий в бинарной системе при условии образования растворов в твердом и жидком состоянии Расчет фазовых диаграмм веществ с конгруэнтно плавящимися соединениями Расчет кривой ликвидуса

Лекция 13. Условия химического равновесия.
Расчет равновесия жидкость-пар Общее условие равновесия Частные условия равновесия Зависимость растворимости от давления Химические гомогенные равновесия

Лекция 14. Константы равновесия изотермических реакций.
форма) форма) Константы равновесия Реакции в конденсированной фазе Зависимость констант равновесия от различных факторов Зависимость константы равновесия от температуры Зависимость константы равновесия от давления Природа растворителя Алгоритм расчета равновесного состава с использованием константы равновесия

Лекция 15. Введение в химическую кинетику.
Расчет синтеза через константу равновесия на основе программы ИНВАНТЕРМО Химическая кинетика Типы реакций в химичеcкой кинетике Закон действующих масс Прямая и обратная задача кинетики Реакции нулевого порядка Реакции первого порядка Реакции второго порядка

Лекция 16. Кинетика химических реакций.
Реакции второго порядка Методы определения порядка реакции Рекомендации к постановке эксперимента Обратимые реакции Обратная задача для обратимых реакций Параллельные реакции Обратная задача для параллельных реакций Последовательные реакции

Лекция 17. Кинетика описания сложных реакций.
Последовательные реакции (k - константы скорости превращения веществ) Вековое равновесие Обратная задача (k - константы скорости превращения веществ) Приближенные методы химической кинетики Квазистационарное приближение Квазиравновесное приближение Температурные зависимости констант скоростей Основные положения теории Аррениуса касающиеся температурной зависимости скоростей реакции

Лекция 18. Методы определения энергии активации. Кинетики реакций.
Методы определения энергии активации Энергия активации сложных реакций Кинетика реакций в конденсированной фазе Кинетика гетерогенных реакций Скорость реакции кристаллизации и растворения Кинетика топохимических реакций

Лекция 19. Второй закон термодинамики.
Второй закон термодинамики Цикл Карно Фундаментальные уравнения Гиббса Соотношения Максвелла Уравнение Гиббса-Дюгена Вывод частных условий равновесия Условие фазового равновесия Химические равновесия Частные условия химического равновесия

Лекция 20. Гетерогенные каталитические реакции.
Гетерогенные каталитические реакции Адсорбция Модель Ленгмюра Линейная термодинамика неравновесных процессов Концепция локального равновесия