Учебный год. 2-ой курс ФЭМ.

Физическая и коллоидная химия

 Специальность МБД, МЭ.

1)Основные направления развития физической химии, и ее место в ряду других химических дисциплин.

2)Коллоидная химия как раздел физической химии, имеющих важное значение для описания биологических систем.

3)Взаимосвязь температуры, давления и объема; эмпирическая температура.

4)Уравнение Гей-Люсака и понятие температуры абсолютного нуля.

5)Уравнение Менделеева-Клапейрона; взаимосвязь шкалы температур и шкалы энергии. 6)Уравнение Ван-дер-Ваальса, его основные модификации и условия применения.

7)Закон парциальных давлений Дальтона и примеры его практического применения.

8)Типы систем и процессов, функции состояния, работа, внутренняя энергия, теплота.

9)Первое начало термодинамики. Основные формулировки, математическое выражение.

10)Применение первого начала термодинамики к различным процессам (изобарный, изохорный, изотермический, адиабатный). Энтальпия и ее физический смысл.

11)Закон Гесса – следствие первого начала термодинамики. Стандартные энтальпии образования. Стандартные энтальпии сгорания.

12)Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы; самопроизвольные процессы, максимальная и максимально полезная работа.

13)Формулировка и математическое выражение второго начала термодинамики; энтропия. 14)Изменение энтропии изолированной системы; критерии достижения термодинамического равновесия в изолированной системе.

15)Основной смысл и значение второго начала термодинамики.

16)Статистическая природа второго начала термодинамики.

17)Постулат Планка (третье начало термодинамики) как основа расчета абсолютных значений энтропии. Стандартные значения энтропии.

18)Расчеты применения энтропии в различных процессах (изотермический, неизотермический, сложный), расчет изменения энтропии в химическом и биохимическом прочессах.

19)Особенности термодинамического описания процессов в закрытых и открытых системах. Клетка как пример открытой системы.

20)Энергия Гиббса; энергия Гельмгольца.

21)Взаимосвязи между внутренней энергией, работой и "связанной энергией" в изобарно-изотермическом процессе.

22)Химический потенциал как мера изменения энергии системы за счет изменения массы исходных и конечных продуктов реакции.

23)Уравнение изотермы химической реакции (Закон действующих масс).

24)Зависимость константы химического равновесия от температуры. Интегральная и дифференциальная форма уравнения изобары.

25)Взаимосвязь между константой химического равновесия и изобарно-изотермическим потенциалом.

26)Изменеие энергии Гиббса как характеристика направления протекания химической реакции.

27)Фазовые диаграммы и правило фаз.

28)Уравнение Клаузиса-Клапейрона, 1-ое и 2-ое уравнения Рауля.

29)Коллигативные свойства растворов (температура кипения, температура замерзания, осмотическое давление, давление насыщенного пара)

30)Осмотический потенциал как основа пассивного транспорта.

31)Теория электролитической диссоциации Аррениуса.

32)Сильные и слабые электролиты. Особенности описания их свойств.

33)Основы теории сильных электролитов. Активность, коэффициенты активности.

34)Уравнение Дебая-Хюккеля и пределы его применения.

35)Особенности описания свойств сильных электролитов при физиологических значениях ионной силы.

36)Буферные растворы и механизм их действия.Буферные системы организма.

37)Механизм химической реакции как совокупность отдельных элементарных стадий.

38)Скорость химической реакции и понятие лимитирующей стадии процесса.

39)Порядок и молекулярность реакции. Применение порядка химической реакции для описания ее механизма.

40)Количественные соотношения между скоростью химической реакции и концентрацией реагентов в зависимости от порядка химической реакции.

41)Теория активных соударений (Аррениуса). Понятие об энергии активации и ориентационном (вероятностном) факторе. Ограничения теории активных соударений.

42)Теория переходного комплекса как пример статистического подхода к описанию механизма химической реакции. Вывод основного уравнения теории переходного комплекса.

43)Термодинамическая форма основного уравнения теории переходного комплекса.

44)Сравнительный анализ теории активных соударений и теории переходного комплекса.

45)Кислотно-основной катализ как пример гомогенных каталитических процессов.

Мультиплетная теория гетерогенного катализа (Баландин).

46)Понятие о геометрическом и энергетическом соответствии катализаторов и реагентов.

47)Сравнительный анализ мультиплетной теории гетерогенного катализа и теории активных ансамблей (Кобозев).

48)Ферменты – биологические катализаторы. Основные факторы, определяющие сложный характер зависимости скорости реакции ферментативного процесса от концентрации субстрата.

49)Уравнение Михаэлиса-Ментен, условия его применения.

50)Физический смысл константы Михаэлиса.Физический смысл величины Vmax.

51)Основные способы линерилизации уравнения Михаэлиса-Ментен для графического определения величин Кm и Vmax. Сравнительный анализ их преимуществ и недостатков.

52)Окислительно-восстановительные реакции и электрохимия.Классификация и характеристика электрохимических процессов.

53) Механизм возникновения потенциала Нернста (электродный потенциал).

54)Диффузионный потенциал, механизм возникновения и биологическая значимость.

55)Межжидкостный фазовый потенциал, механизм возникновения и биологическая значимость.

56)Электрохимические элементы и их использование в биологических исследованиях.

57)Типы электродов (электроды 1-го, 2-го типа и редокс-электроды).

58)Электродные реакции, правила записи и потенциалообразующие ионы в случае электродов разных типов.

59)Уравнение Нернста для электродов разных типов: стандартные электроды, стандартный водородный электрод.

60)Примеры использования электрохимических элементов в биологических исследованиях.

61)Поверхностные явления и адсорбция.Обзор сорбционных явлений.

62)Природа адсорбционного взаимодействия.Поверхностное натяжение и природа вещества.

63)Равновесие фаз при искривленной поверхности раздела.Уравнение Лапласса.

64)Уравнение Томпсона и его следствия.

65)Роль сорбционных явлений в биологии.

66)Связь между уравнением Ленгмюра и уравнением адсорбции по Гиббсу.Использование полученных уравнений для описания биохимических процессов.

67)Основные напрвления исследований и задачи коллоидной химии.

68)Классификация коллоидных систем по кинетическим свойствам дисперсной фазы, по размеру частиц дисперсной фазы, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды.

69)Коллоидные растворы и их основные свойства.Явление электрофореза.Осмотический потенциал.

70)Диализ и электродиализ как способы очистки коллоидных растворов от примесей.

71)Оптические свойства коллоидных растворов.Уравнение Рэллея и условия его применения.

72)Голубизна неба, красный закат как отражение оптических свойств коллоидных систем.

73)Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов.

74)Описание механизма броуновского движения как основы молекулярно-кинетической теории строения вещества.

75)Уравнения Эйнштейна, Смолуховского и их использование для доказательства молекулярно-кинетической теории строения вещества.

76)Кинетическая устойчивость коллоидных систем. Барометрический (гипсометрический) закон распределения частиц дисперсной фазы по высоте.

77)Седиментационное равновесие. Скорость оседания (всплытия) частиц дисперсной фазы. Методы достижения седиментационного равновесия.

78)Строение коллоидных частиц. Электрокинетические свойства коллоидных растворов

79)Электроосмос и электрофорез. Электрокинетический потенциал и механизм его возникновения.

80)Равновесие Гиббса-Доннана и его значение для поддержания постоянного солевого состава клетки.

81)Лиофобные и лиофильные коллоидные системы. Основные причины высокой термодинамической устойчивости лиофильных коллоидых систем.

82)Агрегативная устойчивость коллоидных систем.

83)Золи, суспензии, пены, эмульсии, аэрозоли и их основные свойства. Методы стабилизация дисперсных систем. Обращение эмульсий. Явление мицеллообразования.

84)Свойства растворов высокомолекулярных соединений.

85)Растворы полимерных электролитов, белков, полинуклеотидов. Изоэлектрическая точка. Изоэлектрофокусирование как метод анализа и очистки полимерных электролитов (на примере белков).

Основная литература

1. Ахметов Б.В., Новиченко Ю.П., Чапурин В.И., "Физическая и коллоидная химия", Ленинград, 1986.
2. Балезин С.А., "Практикум по физической и коллоидной химии", М., 1980
3. Киселев П.А., Бокуть С.Б., “Курс лекций по физической химии” , МГЭУ им. А. Сахарова, 2005.
4. Евстратова К.И. Купша Н.А., Малахова Е.Е., "Физическая и коллоидная химия", М.,1991.
5. Киселев П.А., Бокуть С.Б., “Курс лекций по коллоидной химии”, МГЭУ им. А. Сахарова, 2005.
6. Хмельницкий Р.А. "Физическая и коллоидная химия", М., 1998.
7. Уильямс В., Уильямс Х., "Физическая химия для биологов", М..1976.
8. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А., “Коллоидная химия”. М.: Высшая школа, 2004
9. Тиноко И., Зауэр К., Вэнг Дж., Паглиси Дж., “Физическая химия. Принципы и применение в биологических науках”, М.: Техносфера, 2005

Дополнительная литература

1. Фрайфельдер Д.. “Физическая биохимия”. М.: Мир, 1980
2. Фридрихсберг Д.А. “Курс коллоидной химии”. Л.: Химия, 1995
3. Фелленберг Г. “Загрязнение природной среды”. М.: Мир,1997.
4. Беркинблит М.Б., Глаголева Е.Г., "Электричество в живых организмах", М.,1988
5. Киреев В.А. "Курс физической химии", М.,1988
6.  Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г., "Курс химической кинетики", М., 1962.
7. Чанг Р., "Физическая химия с приложениями к биологическим системам", М., 1980