Φυσικοχημεία

Κωδ. μαθήματος: 2.6

Εξάμηνο: 2ο 

Κατηγορία: Υποχρεωτικό

Ώρες: 2Θ +2Ε

ECTS: 5

 

ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Σκοπός του μαθήματος είναι: ·       να κατανοήσουν οι φοιτητές τις βασικές έννοιες και αρχές της Φυσικοχημείας, απλές εφαρμογές αυτής, καθώς και τις ιδιότητες και χρήσεις των συνηθέστερων φυσικοχημικών συστημάτων ·       να αποκτήσουν δεξιότητες, κατάλληλο υπόβαθρο για την κατανόηση των φαινομένων, που θα συναντήσουν σε θέματα Φυσικών Διεργασιών και Ενόργανης Χημικής Ανάλυσης.

Μετά το τέλος του μαθήματος οι φοιτήτριες/τες θα είναι σε θέση :

• Να γνωρίζoυν τους νόμους της Θερμοδυναμικής, τα καταστατικά και μη μεγέθη ενός συστήματος ώστε να κατανοούν τον ρόλο τους στα διαλύματα, την χημική κινητική και την χημική ισορροπία
• Να γνωρίζουν τις ιδιότητες των υγρών και αερίων διαλυμάτων καθώς και των κολλοειδών συστημάτων διασποράς…
• Να συμμετάσχουν στην διεξαγωγή εργαστηριακών ασκήσεων και να καταστούν ικανοί στην μεθοδική επίλυση προβλημάτων
• Να γνωρίζουν διάφορες μεθόδους για τον προσδιορισμό της επιφανειακής τάσης ενός υγρού, της δομής κολλοειδών συστημάτων, τρόπων παρασκευής τους και σταθερότητάς τους
• Να κατανοούν την έννοια των φωτοχημικών – αλυσιδωτών χημικών αντιδράσεων, της χημικής ισορροπίας καθώς και της ισορροπίας κατά την υδρόλυση των οξέων και βάσεων, να εκφράζουν την ταχύτητα των αντιδράσεων και να εκτελούν τους σχετικούς υπολογισμούς

 

Γενικές Ικανότητες

• Έρευνα, ανάλυση και σύνθεση στοιχείων και πληροφοριών για τη χρήση των απαραίτητων τεχνικών και της τεχνολογίας
• Ανάπτυξη της δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
• Αυτόνομη εργασία

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Θεωρητικό Μέρος

• Πρώτος νόμος της Θερμοδυναμικής: Έργο και θερμότητα. Ενθαλπία σχηματισμού και εξάρτηση από τη θερμοκρασία. Καταστατικές εξισώσεις. Έργο αδιαβατικής εκτόνωσης.
• Δεύτερος νόμος της Θερμοδυναμικής: Εντροπία μη αντιστρεπτής μεταβολής. Ενέργειες Gibbs Helmholtz. Συνδυασμός 1ου και 2ου νόμου. Το χημικό δυναμικό καθαρής ουσίας και ουσίας σε μίγμα.
• Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών: Διαγράμματα φάσεων καθαρής ουσίας. Σταθερότητα
  φάσης και μετάβαση μεταξύ φάσεων. Βαθμοί ελευθερίας συστήματος και κανόνας των φάσεων.
• Διαλύματα: Θερμοδυναμική περιγραφή των μιγμάτων και των διαλυμάτων. Υγρά μίγματα. Προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων. Ενεργότητα διαλύτη και διαλυμένης ουσίας.
• Διαγράμματα φάσεων: Συστήματα δύο συστατικών: υγρού/υγρού και υγρού/στερεού. Συστήματα τριών συστατικών. Μερικώς αναμίξιμα υγρά. Εξαλάτωση.
• Χημική ισορροπία: Αυθόρμητες χημικές αντιδράσεις. Επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης στην χημική ισορροπία. Οξέα και βάσεις. Η Θερμοδυναμική του ATP.
• Ηλεκτροχημεία Θερμοδυναμικές ιδιότητες των ιόντων σε διάλυμα. Ηλεκτροχημικά στοιχεία: ημιαντιδράσεις και ηλεκτρόδια, κανονικά δυναμικά. Εφαρμογές: προσδιορισμός της σταθεράς διαλυτότητας, μέτρηση της pK και του pH.
• Σωματιδιακές κινήσεις σε αέρια και υγρά: Κινήσεις μορίων σε αέρια. Ιδιότητες μεταφοράς ιδανικού αερίου. Δομή των υγρών. Μοριακές κινήσεις σε υγρά. Αγωγιμότητα διαλυμάτων των ηλεκτρολυτών. Ευκινησία ιόντων. Διάχυση.
• Χημική κινητική Πειραματικές τεχνικές. Ταχύτητα χημικής αντίδρασης. Νόμοι ταχύτητας χημικής αντίδρασης. Στοιχειώδης αντιδράσεις. Διαδοχικές στοιχειώδεις αντιδράσεις. Μονομοριακές αντιδράσεις. Θεωρία ενεργών συγκρούσεων. Θεωρία ενεργοποιημένου συμπλόκου.
• Σύνθετες χημικές αντιδράσεις: Μηχανισμός αλυσιδωτών αντιδράσεων. Φωτοχημικές αντιδράσεις. Αντιδράσεις πολυμερισμού. Ομογενής κατάλυση. Αυτοκατάλυση.
• Ιδιότητες των επιφανειών: Επιφανειακή τάση. Φυσαλίδες, κοιλότητες και σταγόνες. Τριχοειδής δράση. Τασιενεργές ουσίες.
• Κολλοειδή συστήματα: Ταξινόμηση, παρασκευή, δομή και σταθερότητα

 

Εργαστηριακό Μέρος

• Μετρήσεις θερμοκρασίας, πίεσης.
• Καταστατικά και μη μεγέθη – Εντροπία ανάμιξης.
• Θερμοδυναμική ηλεκτροχημικού στοιχείου Ι: Ενέργεια, ενθαλπία και εντροπία αντίδρασης.
• Θερμοδυναμική ηλεκτροχημικού στοιχείου ΙΙ: Δυναμικό στοιχείου και συντελεστές ενεργότητας.
• Τάση ατμών και θερμότητα εξάτμισης υγρών.
• Διμερή διαλύματα υγρών.
• Ισορροπία φάσεων Σ/Υ σε διμερές σύστημα.
• Ισορροπία φάσεων Υ/Α σε διμερές σύστημα.
• Απόσταξη ιδανικού και αζεοτροπικού μίγματος.
• Ιδιότητες κολλοειδών.
• Επιφανειακή τάση υγρών.
• Κινητική ομογενούς αντίδρασης.
• Κινητική αντίδρασης με διάχυση.

 

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Ελληνική

1. W. Atkins «Φυσικοχημεία», Παν/κές Εκδόσεις Κρήτης 2020, ISBN: 9789605245917
2. Kolasinski Kurt W. (Συγγρ.) – Γιαννακουδάκης Παναγιώτης, Σιμσερίδης Κωνσταντίνος «Φυσικοχημεία», Εκδόσεις Κριτική Α.Ε., 2020, ISBN: 94645324
3. Chang Raymond, Thoman W. John, «Φυσικοχημεία», Broken Hill Publishers 2021, ISBN: 94643666
4. Ριτζούλης Χρήστος «Φυσικοχημεία Τροφίμων», εκδόσεις Τζιόλα, 2011
5. Ι.Α. Μουμτζής «Πειραματική Φυσική Χημεία», Εκδ. Ζήτη 1994, ISBN: 9604312863
6. Γ.Σ. Καραϊσκάκη, 1998, «Φυσικοχημεία 1^ηέκδοση», εκδόσεις Π. Τραυλός, Πάτρα
7. Ι. Μολίνου-Προβιδάκη, Β. Χαβρεδάκη, Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικοχημείας Α’, Πανεπιστήμιο Αθηνών, τμήμα χημείας, Αθήνα 2002
8. Β. Χαβρεδάκη, Ι. Μολίνου-Προβιδάκη, Σύντομο βοήθημα Εργαστηριακών Ασκήσεων Φυσικοχημείας Α’, Πανεπιστήμιο Αθηνών, τμήμα χημείας, Αθήνα 2004
9. Atkins, Julio de Paula, Φυσικοχημεία, Παν/κές Εκδόσεις Κρήτης 2014
10. S. Brodkey, H. C. Hershey Φαινόμενα Μεταφοράς Εκδότης Τζιόλα 2012

 

Ξενόγλωσση

1. Halpern «Experimental Physical Chemistry, 2nd ed”, Prentice Hall 1997, ISBN: 0136542034.
2. Smith and H.C. Van Ness, «Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics»,, McGraw Hill, NY, 1987
3. Physical Chemistry, I. N. Levine (McGraw Hill 2001)
4. Physical Chemistry, G. W. Castellan (Addison – Wesley 1990
5. A. Alberty, R.J. Silbey, “Physical Chemistry” 2nd Edition J.Wiley & Sons Inc.,1997
6. Chang, ‘Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences’, Univ. Science Books, Sausalito CA, 2000
7. Chang, ‘Physical Chemistry for the Biosciences’, Univ. Science Books, Sausalito CA, 2004