Opšti kurs fizičke hemije I - Fakultet za fizičku hemiju - Univerzitet u ...
Opšti kurs fizičke hemije I - Fakultet za fizičku hemiju - Univerzitet u ...
Opšti kurs fizičke hemije I - Fakultet za fizičku hemiju - Univerzitet u ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Opšti</strong> <strong>kurs</strong> <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong> I<br />
Fond časova: 4+4<br />
7ESPB: 7⋅30h=210h<br />
Profesor: Ivanka Holclajtner-Antunović<br />
Soba 374, prizemlje, blok C<br />
E-mail: ivanka@ffh.bg.ac.rs<br />
Konsultacije: Svaki dan, posle 9 h uz usmeni dogovor ili putem<br />
e-maila<br />
Predavanje: Utorak, 12:00-14:00, Amfiteatar<br />
<strong>Fakultet</strong>a, Blok C, prizemlje<br />
Interaktivna nastava: Ponedeljak, 14:00-16:00,<br />
Amfiteatar <strong>Fakultet</strong>a<br />
Asistenti: Igor Pašti, Miroslav Ristić i Isidora<br />
Cekić-Lacković<br />
Vežbe: Po grupama po rasporedu, vežbaonica 263, I podrum
Website predmeta:<br />
www.ffh.bg.ac.rs/OKFH
Cilj predmeta <strong>Opšti</strong> <strong>kurs</strong> <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong><br />
<strong>Opšti</strong> <strong>kurs</strong> <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong>: Eksperimentalno i teorijski proučava<br />
rezličite oblike materije preko njihovih makroskopskih osobina i<br />
njihovu interakciju sa energijom<br />
# Ovaj <strong>kurs</strong> služi kao uvod hemijskoj termodinamici,<br />
omogućavajući razumevanje bazičnih principa, <strong>za</strong>kona i teorija<br />
<strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong> uopšte, odnosno pojedinih njenih disciplina kao što<br />
su hemijska kinetika, elektrohemija, spektrohemija, fizička hemija<br />
fluida, biofizička hemija i dr.<br />
# Kroz ovaj <strong>kurs</strong> treba da naučite da koristite sopstvenu logiku i<br />
<strong>za</strong>ključivanje pri izvođenju jednačina i rešavanju problema prema<br />
postavljenom modelu, tako da jednačine daju jasnu sliku fizičkih<br />
pojava koje proučavate.<br />
# Pored toga treba da razvijete sposobnost da rešavate<br />
kvantitativne probleme. Treba da naučite kako da primenjujete<br />
matematiku u hemiji i fizičkoj hemiji. To ćemo činiti kroz računske<br />
<strong>za</strong>datke.
Sadržaj predmeta <strong>Opšti</strong> <strong>kurs</strong> <strong>fizičke</strong><br />
<strong>hemije</strong> I<br />
GASOVITO STANJE:<br />
IDEALNO GASNO STANJE<br />
REALNO GASNO STANJE<br />
KINETIČKA KA TEORIJA GASOVA<br />
OSNOVI TERMODINAMIKE-<br />
osnovni pojmovi hemijske<br />
termodinamike
Kolokvijumi:<br />
I kolokvijum: Osnovna merenja<br />
1.Odreñivanje gustine tečnosti<br />
2. Odreñivanje indeksa prelamanja<br />
3. Odreñivanje viskoznosti tečnosti<br />
4. Odreñivanje površinskog napona<br />
5. Odreñivanje ugla skretanja optički aktivnih supstancija<br />
II kolokvijum: Gasovi<br />
6. Odreñivanje molarne mase Viktor-Majerovom metodom<br />
7. Provera gasnih <strong>za</strong>kona primenom kompjuterskih<br />
simulacija<br />
III kolokvijum: Termodinamika i ravnoteža<br />
7. Odreñivanje toplote rastvaranja<br />
8. Odreñivanje toplote sagorevanja<br />
9. Odreñivanje toplote topljenja leda<br />
10. Odreñivanje konstante ravnoteže mutarotacije glukoze<br />
Radna sveska!
Polaganje ispita-usmeno<br />
Način ocenjivanja<br />
Posećivanje predavanja 4 boda:<br />
60-70%-1, 70-80%-2, 80-90%-3 i 90-100%-4<br />
Interakt. nastava i domaći: 1 bod<br />
Kolokvijumi -vežbe: Maksimalno 15 b., svaki po 5 b.,<br />
minimalno 3 boda (1 bod-6, 2b.-7,3b.-8, 4b.-9, 5b.-10)<br />
Vežbe: 5 b., svaka po 0,5 b.<br />
Nastavni kolokvijumi 30 b., svaki po 15 b.<br />
Ispit 45<br />
Ocena<br />
51-60 bodova 6<br />
61-70 bodova 7<br />
71-80 bodova 8<br />
81-90 bodova 9<br />
91-100 bodova 10<br />
55
Literatura<br />
Udžbenici:<br />
1. Holclajtner-Antrunović Ivanka, <strong>Opšti</strong> <strong>kurs</strong> <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong>,<br />
Zavod <strong>za</strong> izdavanje udžbenika, Beograd, drugo izdanje, 2011.<br />
2. S. ðorđević, V. Dražić, Fizička hemija, Beograd, Fizička hemija,<br />
Tehnološko-metalurški fakultet, Beograd, 2002.<br />
3. Atkins, P.W. & de Paula, J. Physical Chemistry, 7th<br />
Edition. W.H. Freeman & Co., New York, 2002. (6. i ostala izdanja<br />
Atkinsovog udžbenika)<br />
4. I. Levine, Physical Chemistry,New York, 1995.<br />
5. F. Daniels, R. Alberty, Physical Chemistry, New York, 1975.<br />
6. S. Gledston, Udžbenik <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong>, Beograd, 1967.<br />
7. W. Moore, Fizička hemija, Beograd, 1967.<br />
8. J. Egert, I. Hok, G. M. Švab, Udžbenik <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong>, Beograd, 1966.<br />
9. R. Brdička, Osnove <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong>, Zagreb, 1969.<br />
Praktikumi i Zbirke:<br />
1. M. Ristić, I. Pašti i Isidora Cekić-Lasković, Praktikum iz opšteg<br />
<strong>kurs</strong>a <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong>, <strong>Univerzitet</strong> u Beogradu, <strong>Fakultet</strong> <strong>za</strong><br />
<strong>fizičku</strong> <strong>hemiju</strong>, 2010<br />
2. U. Mioč, R. Hercigonja, Zbirka <strong>za</strong>dataka iz opšteg <strong>kurs</strong>a <strong>fizičke</strong><br />
<strong>hemije</strong>
Šta je fizička hemija?<br />
FIZIČKA HEMIJA proučava <strong>fizičke</strong> osnove i<br />
definiše <strong>fizičke</strong> principe koji određuju<br />
osobine i ponašanje materije u različitim<br />
agregatnim stanjima u <strong>za</strong>visnosti od hemijskih<br />
osobina i uslova pod kojim se materija nalazi kao<br />
i njihovo u<strong>za</strong>jamno dejstvo.<br />
Izvodeći i na eg<strong>za</strong>ktnoj osnovi najopštije relacije,<br />
fizička hemija sa ostalim posebno prirodnim naukama<br />
doprinosi jedinstvenom pogledu na suštinu sveta,<br />
a razvija se uporedo sa razvojem eksperimentalnih<br />
tehnika, metoda i tehnologije.
ATOMISTIKA<br />
HEMIJSKA I STATISTIČKA<br />
TERMODINAMIKA<br />
SPEKTROHEMIJA
ELEKTROHEMIJA<br />
RADIOHEMIJA<br />
HEMIJSKA KINETIKA
FIZIČKA HEMIJA<br />
FLUIDA<br />
KVANTNA HEMIJA<br />
I MOLEKULSKE<br />
STRUKTURE<br />
FIZIČKA HEMIJA<br />
ČVRSTOG STANJA
BIOFIZIČKA HEMIJA<br />
FIZIČKA HEMIJA<br />
ŽIVOTNE SREDINE
FIZIČKA HEMIJA<br />
PLAZME<br />
FIZIČKA HEMIJA<br />
MATERIJALA…
Počeci <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong> u svetu<br />
1887. Zeitschrift fur physikalische Chemie<br />
Svante Arrhenius<br />
Wilhelm Ostwald<br />
Jacobus Van’t Hoff
M. V. Lomonosov<br />
•1741- Elementi<br />
matematičke <strong>hemije</strong><br />
•1752- Uvod u pravu<br />
<strong>fizičku</strong> <strong>hemiju</strong><br />
(1711-1765)<br />
”Fizička hemija je nauka koja<br />
objašnjava, na osnovu postavki<br />
i iskustava fizike, uzroke onoga<br />
što se dešava u hemijskim ope-<br />
racijama u složenim telima”
1903. god. početkom septembra dr. Miloje<br />
Stojiljković postavljen <strong>za</strong> docenta <strong>fizičke</strong> <strong>hemije</strong><br />
Prof. Stojiljković je<br />
bio upravnik Zavoda<br />
sa ratnim prekidima<br />
čitavih četrdeset<br />
godina.<br />
Prof. Miloje Stojiljković<br />
(1873 -1962)
(1909-1994)<br />
Prof. PavleP<br />
Savić<br />
rukovodi Zavodom<br />
od 1947. do 1966.<br />
1990. nastaje<br />
<strong>Fakultet</strong> <strong>za</strong> <strong>fizičku</strong> <strong>hemiju</strong>
Agregatna stanja materije<br />
Četiri agregatna stanja materije:<br />
Gas: Ispunjava i <strong>za</strong>uzima oblik suda u kome se nalazi, slično<br />
tečnostima, sem što su čestice na tako velikim rastojanjima pa su<br />
interakcije izmeñu čestica minimalne. Prosečna energija po čestici<br />
reda 1 eV. Gasovi su mešljivi i kompresibilni.<br />
Tečnosti: Ne ispunjavaju sud, ali uzimaju njegov oblik.<br />
Interakcije izražene, prosečna energija reda 10 -1 eV, rastojanje<br />
izmeñu čestica nešto veće od njihovih dimenzija.<br />
Čvrsto: Ne ispunjava i ne uzima oblik suda. Čestice na<br />
rastojanjima vrlo bliskim njihovim dimenzijama. Interakcije vrlo<br />
izražene. Prosečna energija po čestici reda 10 -2 eV.<br />
Gasna plazma: Više ili manje jonizovani gas gde je prosečna<br />
energija po čestici reda 10 eV pa dolazi do neelastičnih sudara.<br />
1eV=1,6·10 -19 J
Stanje gasova<br />
Stanje svake supstancije se opisuje osobinama stanja.<br />
Osobine stanja izražavaju se parametrima stanja:<br />
V <strong>za</strong>premina<br />
P pritisak<br />
T temperatura<br />
n količina supstancije (mol)<br />
Prostor koji <strong>za</strong>uzima gas je <strong>za</strong>premina V.<br />
Broj molekula prisutnih u uzorku se izražava<br />
količinom supstancije n.<br />
Ve<strong>za</strong> izmeñu parametara stanja predstavlja jednačinu<br />
stanja:<br />
f ( V , P,<br />
T,<br />
n)<br />
= 0
Pritisak<br />
Pritisak predstavlja odnos izmeñu sile (u N) i površine<br />
(u m 2 ) na koju sila deluje:<br />
P =<br />
F<br />
A<br />
Pritisak gasa je rezultat ogromnog broja sudara molekula<br />
gasa sa zidom suda
Jedinice pritiska<br />
Ime Simbol Vrednost<br />
paskal<br />
bar<br />
atmosfera<br />
Torr<br />
mm živinog<br />
stuba<br />
funta po<br />
kvadratnom<br />
inču<br />
1 Pa<br />
1 bar<br />
1 atm<br />
1 Torr<br />
1 mmHg<br />
1 psi<br />
1 N m -2 , 1 kg m -1 s -2<br />
10 5 Pa<br />
101 325 Pa<br />
133,322 Pa<br />
133,322 Pa<br />
6,894757 kPa
Merenje pritiska<br />
Pritisak se jednostavno meri<br />
manometrom u kome neisparljivi<br />
viskozni fluid ispunjava U-cev.<br />
Pritisak u aparaturi (a) i atmosferski<br />
pritisak (b) direktno je srazmeran<br />
razlici visina u dva stuba, h:<br />
P = ρgh<br />
gde je ρ gustina viskoznog fluida.<br />
P = Pex ± ρgh
Mehanička ravnoteža<br />
Gas na višem pritisku pokreće<br />
klip sabijajući gas na nižem pritisku<br />
do uspostavljanja stanja ravnoteže<br />
kada su pritisci sa obe strane klipa<br />
izjednačeni. Sistem se nalazi u<br />
stanju mehaničke ravnoteže.<br />
Pritisak gasa u mehaničkom<br />
sistemu koji uključuje i pokretni<br />
klip može se regulisati uvoñenjem i<br />
ispuštanjem gasa u sistem ili iz<br />
njega kroz slavine.
Termalna ravnoteža-temperatura<br />
Temperatura je osobina koja opisuje protok<br />
toplote. Energija će teći između dva objekta<br />
u kontaktu što će dovesti do promene stanja<br />
ovih objekata<br />
Dijatermički zid<br />
Visoka T Niska T<br />
Energija kao toplota<br />
Jednake temperature<br />
Zid koji razdvaja objekte može biti:<br />
Dijatermički –opaža se promena stanja kada<br />
su objekti u kontaktu (npr. metal)<br />
Adijabatski-ako nema protoka energije između<br />
objekata koji su u kontaktu (npr. stiropor)<br />
Niska T Visoka T
Termalna ravnoteža<br />
Dva objekta su u termalnoj ravnoteži kada nema promene stanja<br />
kada su u međusobnom kontaktu.<br />
A: komad gvožđa<br />
B: komad bakra<br />
C: sud sa vodom<br />
Nulti <strong>za</strong>kon termodinamike:<br />
Ako je A u termalnoj ravnoteži sa B i B je u<br />
termalnoj ravnoteži sa C, tada je C takođe u<br />
termalnoj ravnoteži sa A<br />
Ako je B termometar (staklena kapilara ispunjena živom) u<br />
kontaktu sa A, stub žive će imati određenu dužinu. Ako se B dovede<br />
u kontakt sa drugim objektom C, može se odrediti promena stanja<br />
kada se A i C dovedu u kontakt. Živin stub se koristi <strong>za</strong> merenje<br />
temperatura A i C.
Termometri-temperatura<br />
Sistem koji se menja na pravilan i uočljiv nači sa promenama<br />
temperature ima potencijal da se koristi kao termometar.<br />
Primeri:<br />
•Visina tečnosti u uskoj cevi (Hg ili alkohol)<br />
•Promena <strong>za</strong>premine gasa (argon)<br />
•Promena električnog otpora žice (Pt)<br />
Termometri se kalibrišu poređenjem u sistemima čija se stanja<br />
mogu reproduktivati, npr. H 2 O u trojnoj tački ili Ag u tački topljenja.<br />
Temperatura nije toplota! Temperatura je relativna mera<br />
razmenjene toplote između sistema-temperatura se može definisati<br />
kao tendencija sistema da gubi ili prima toplotu.
Change language