Курс «Физическая химия. Часть 2» читается студентам четвертого курса химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова в 8 семестре.

Цель курса «Физическая химия» состоит в изучении студентами химического факультета основ физической химии как теоретического фундамента современной химической науки, а также обучении студентов основам феноменологической и химической термодинамики, термодинамической теории растворов и фазовых равновесий, элементам статистической термодинамики, основам химической кинетики, катализа и электрохимии.

Во второй части курса рассматриваются следующие темы: основы химической кинетики (скорость химической реакции, кинетика необратимой реакции нулевого порядка и порядка n), сложные реакции, квазистационарность и квазиравновесие, цепные реакции, колебательные реакции, теория активных столкновений, гомогенный и гетерогенный катализ, общий катализ, внутренняя кинетика и внутренняя диффузия, теория катализа. 

Список всех тем лекций

Лекция 1. Скорость химической реакции. Формальная кинетика..
Самопроизвольный процесс в системе Химическое равновесие 2A+B=A2B Время в химии Химическая кинетика и катализ Скорость химической реакции Реакция Бодештейна-Линде Элементарные реакции Формальная кинетика Определение порядка реакции по реагенту А Время полупревращения Среднее время жизни частицы в реакции первого порядка

Лекция 2. Кинетика необратимой реакции нулевого порядка и порядка n. Кинетика реакций второго порядка. Автокатализ..
Скорость химической реакции Бимолекулярная реакция Реакция первого порядка Формальная кинетика реакции порядка n, 2, 0 Пример "Реакция взаимодействия двух радикалов йода" Дифференциальный метод определения порядка Интегральный метод определения порядка Математический расчет "начальные концентрации не равны" Автокаталитическая реакция второго порядка Бимолекулярная реакция порядка Примеры: Реакция разложения N2O (реакция нулевого порядка)

Лекция 3. Сложные реакции. Скорость и сродство химической реакции. Константы скорости и константы равновесия..
Лимитирующая стадия Химический поток - неверный) Термодинамическое сопряжение Химическое сопряжение. Графики: 1) Изменение энергии Гиббса системы за счет реакции A=B; 2) Кинетический и термодинамический контроль; 3) Изменение энергии Гиббса системы за счет параллельных обратимых реакций

Лекция 4. Последовательные реакции первого порядка. Метод Боденштейна..
Равновесие в системе Самопроизвольное протекание химической реакции Кинетический расчет. Принципы и эмпирические законы химической кинетики Последовательная реакция Реакция превращения озона в кислород

Лекция 5. Квазистационарность и квазиравновесие. Схемы Михаэлиса – Ментен и Ленгмюра – Хиншельвуда. Обратные координаты в уравнении М-М. Конкурентное ингибирование..
Метод Бодентейна. Лимитирующая стадия. Уравнение Михаелиса-Ментена Координаты Лауинвера-Берка Кинетические кривые и k-1 Моно-изотерма Ленгмюра Число оборотов реакции (TOF) Конкурентное ингибирование Субстратное торможение Схема Михаелиса-Ментен-Ленгмюра-Хиншельвуда Основные понятия в кинетике.

Лекция 6. Цепные реакции. Основные стадии. Неразветвленные цепные реакции (H2+Br2=2HBr). Уравнение Боденштейна-Линда..
Схема Михаелиса-Ментен-Ленгмюра-Хиншельвуда Неразветвленные цепные реакции Зарождение, развитие и гибель Расход C2H5, образование CH3 Изменение [Br] в реакции Боденштейна-Линде Разветвленные цепные реакции

Лекция 7. Разветвленные цепные реакции (H2+1/2 O2= H2O). Режимы разветвленной цепной реакции. Формальная кинетика в закрытых системах..
Полуостров воспламенения Механизм процесса Три режима разветвленной цепной реакции Верхний и нижний пределы воспламенения Формальная кинетика в закрытых системах

Лекция 8. Колебательные реакции. Схема Лотки-Вольтерра. Устойчивые и неустойчивые стационарные состояния. Точка бифуркации. Схема Франка..
Обратимая и необратимая реакции первого порядка в реакторе идеального смещения Пример Схема Франка Колебательная реакция в закрытой системе Решение уравнений Лотки-Вольтерра Фазовый портрет, модель Лотка-Вольтерра

Лекция 9. Зависимость константы скорости от температуры. Уравнение Аррениуса. Теория активных столкновений: основное уравнение..
Система Лотка-Вольтерра Примеры Цилиндр столкновений Средний модуль скорости Столкновение шаров и химическая реакция Столкновение шаров: предельные случаи

Лекция 10. Вывод основного уравнения ТАС. Стерический фактор. Основные положения теории активированного комплекса. Поверхность потенциальной энергии..
Уравнение Аррениуса Цилиндр столкновений "Улучшенный" цилиндр столкновений Распределение Максвелла Уравнение Траутца-Льюиса Оценка эффективного радиуса молекулы Теория активных столкновений, сравнение с экспериментом Теория активных столкновений и эксперимент  Кривая(поверхность) потенциальной энергии

Лекция 11. Вывод основного уравнения ТАК. Трансмиссионный коэффициент. Физический смысл энергии активации ТАК..
Применение теории активных столкновений к бимолекулярным реакциям. Формула Сазерленда Поверхность потенциальной энергии Константа скорости ТАК( теория активированного комплекса) Реакция Дильса-Альмера. Константа равновесия Расчет константы скорости в ТАК (теория активированного комплекса) Учет туннельного эффекта Трансмиссионный коэффициент k ТАК(теория активированного комплекса), расчет

Лекция 12. Сравнение результатов ТАС и ТАК.Температурная зависимость предэкспоненциального множителя. Кинетический изотопный эффект. Поддержка программы чтения с экрана включена..
Уравнение Аррениуса, уравнение ТАС(теория активных столкновений), уравнение ТАК(теория активированного комплекса) Постулаты ТАК(теория активированного комплекса). Поправка на нулевые энергии. Расчет константы скорости в ТАК (теория активированного комплекса) Нарушение условия адиабатичности ТАК (теория активированного комплекса) ТАС (теория активных столкновений), сравнение с экспериментом Уравнение Аррениуса Зависимость "А" от температуры Кинетический изотопный эффект

Лекция 13. Термодинамический и вариационный варианты ТАК. Сравнение результатов ТАС и ТАК. Мономолекулярные реакции в ТАС. Схема Линдемана..
ТАК (теория активированного комплекса) Термодинамический вариант ТАК (теория активированного комплекса) Вариационный вариант ТАК (теория активированного комплекса) Кинетические особенности мономолекулярных реакций Схема Линдемана

Лекция 14. Поправка Хиншельвуда. Мономолекулярные реакции в ТАК. Тримолекулярные реакции в ТАС и ТАК..
Уравнения в термодинамике Термодинамический "аспект" ТАК (теория активированного комплекса) Теория Линдемана-Хиншельвуда Столкновение шаров и химическая реакция Поправка Хиншельвуда Модель Линдемана-Хиншельвуда Теория ЛХ-РРКМ(Линдеман, Хиншельвуд, Райс, Рамспергер, Кассель и Маркус) ТАК(теория активированного комплекса) в мономолекулярных реакциях Поверхность потенциальной энергии для мономолекулярной реакции Тримолекулярные реакции

Лекция 15. ТАК в растворах. Уравнение Брэнстеда-Бьеррума. Сравнение констант скорости в растворах и в газовой фазе. Вывод уравнения Смолуховского..
Недостаточность схемы Линдемана-Хиншельвуда Тримолекулярный реакции Кинетика реакций в растворах Уравнение Бренстеда-Бьеррума Зависимость константы скорости от давления Оценка коэффициентов активности ионов в растворе Закон Генри Зависимость константы скорости от растворителя Гидролиз гуанозинмонофосфата Уравнение Смолуховского Лимитирующие стадии реакции в растворе

Лекция 16. Реакция ClO2+NO. ТАС и ТАК. Фотохимические реакции. Принцип Франка-Кондона. Судьба возбужденной частицы. Эксимер и Эксиплекс. Закон Буге-Ламберта-Бэра..
Пример Диффузия + электростатическое взаимодействие Уравнение Бренстеда-Бьеррума Бимолекулярная реакция Реакция Меншуткина Мономолекулярная реакция Реакция ClO2+NO ТАС (теория активных столкновений): постулаты и результаты ТАК (теория активированного комплекса): постулаты и результаты Принцип Франка-Кондона Флуоресценция и столкновение Закон Бугге-Ламберта-Бера Закон Эйнштейна Флуоресценция и столкновение. Эксимер Сенсибилизация Клеточный эффект

Лекция 17. Фотохимия. Реакция Боденштейна-Линда. Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ. Кинетические схемы специфического катализа..
Фотохимия Диаграмма Яблонского Определение элементарных констант из опытных фотохимических данных Фотодиссоциация Br2 Клеточный эффект Реакция Боденштейна-Линде Многофотонное поглощение  Катализ Историческая справка: анализ трудов конгресса по катализу Катализ: термины IUPAC Межфазный катализ Мицеллярный катализ Молекулярно-селективные катализаторы Гетерогенный и гомогенный катализ Нанокатализ Характеристики катализатора Оптимальная структура для каталитического окисления CO Специфический и общий кислотный катализ

Лекция 18. Гомогенный катализ. Сверхкислоты. Общий катализ. Соотношения Бренстеда. Гетерогенный катализ. Возможные лимитирующие стадии. Внешняя диффузия. Модели Ленгмюра и Ленгмюра –Хиншельвуда..
Катализ Расчет TOF Специфический и общий кислотный катализ от концентрации суперкислот Способы получения твердых суперкислот Специфический катализ суперкислотами Кислотный гидролиз эфира Растворение индивидуальных нанотрубок Специфический и общий кислотный катализ Общий кислотный катализ Линейные соотношения между энергиями активации и энергиями Гиббса разных реакций Соотношения Семенова-Поляни Стадии гетерогенного катализа Внешняя диффузия и внешняя кинетика Диффузия Модели Ленгмюра и Ленгмюра-Хиншельвуда, реакция первого порядка Механизм Михаелиса-Ментена и Линдемана-Хиншельвуда Количество центров и площадь поверхности Активный центр на поверхности Каталитический центр, иммобилизованный на поверхности SiO2 Активные центры Sn на поверхности цеолита Модели Ленгмюра и Ленгмюра-Хиншельвуда, бимолекулярная реакция

Лекция 19. Внутренняя кинетика и внутренняя диффузия. Механизм Ридила-Или. Задача Зильдовича-Тиле. Фактор Тиле. Энергии активации для различных лимитирующих стадий..
Специфический кислотный катализ Специфический основной катализ Стадии гетерогенного катализа Внешняя диффузия и внешняя кинетика Модели Ленгмюра и Ленгмюра-Хиншельвуда, реакция первого порядка Механизм Модели Ленгмюра и Ленгмюра-Хиншельвуда Гетерогенный катализ Сравнение с Михаелис-Ментеном Модели Ленгмюра и Ленгмюра-Хиншельвуда, бимолекулярная реакция Механизм Ридила-Или Реакция B(газ)+A(газ)+Пв.=Продукт Стадии гетерогенного катализа Задача Зельдовича-Тиле Условие стационарности

Лекция 20. Теории катализа. Теория Баландина. Активные центры на поверхности. Каталитические центры..
Задача Зельдовича-Тиле Условие стационарности Фактор Тиле Примеры Конкуренция между диффузией и химической реакции при разных температурах  Задача по цеолитам Теория Баландина Активность нанесенных катализаторов Расчет TOF Активный центр на поверхности Каталитические центры в гетерогенном катализе Примеры Анализ трудов конгресса по катализу