Spis treści

Spis tre ci
1. Wst p. Definicje podstawowych wielko ci i funkcji termodynamicznych..............
1.1. Podstawowe definicje ............................................................................................
1.2. Podstawowe funkcje termodynamiczne .................................................................
2. Termochemia ...............................................................................................................
2.1. Pierwsza zasada termodynamiki.............................................................................
2.2. Reakcje standardowe tworzenia i spalania .............................................................
2.3. Zwi zek pomi dzy entalpi reakcji H i zmian energii wewn trznej U............
2.4. Molowa pojemno cieplna. ...................................................................................
2.5. Prawo Kirchhoffa ...................................................................................................
2.6. Entalpie reakcji jonowych w roztworach................................................................
2.7. Entalpia (ciepło) topnienia (krzepni cia)................................................................
2.8. Pomiary kalorymetryczne.......................................................................................
2.8.1. Rodzaje kalorymetrów .................................................................................
2.8.2. Wyznaczanie pojemno ci cieplnej kalorymetru...........................................
2.9. wiczenia laboratoryjne.........................................................................................
2.9.1. Wyznaczanie ciepła rozpuszczania ..............................................................
2.9.2. Wyznaczanie ciepła zoboj tniania ...............................................................
2.9.3. Wyznaczanie ciepła krzepni cia substancji krystalicznej ............................
2.9.4. Wyznaczanie ciepła spalania........................................................................
3. Równowaga fazowa i chemiczna.................................................................................
3.1. Podstawowe definicje ............................................................................................
3.2. Ogólne warunki równowagi fazowej .....................................................................
3.3. Równowaga fazowa w układach jednoskładnikowych ..........................................
3.4. Równowaga ciecz – para w układach dwuskładnikowych ....................................
3.5. Równowaga fazowa ciecz – ciecz w układach trójskładnikowych ........................
3.6. Równowaga chemiczna .........................................................................................
3.7. wiczenia laboratoryjne ........................................................................................
3.7.1. Oznaczanie ciepła parowania ......................................................................
3.7.2. Oznaczanie masy cz steczkowej metod kriometryczn ............................
3.7.3. Wyznaczanie izotermy mieszania trzech cieczy..........................................
3.7.4. Wyznaczanie współczynnika podziału kwasu benzoesowego
pomi dzy faz wodn i organiczn .............................................................
3.7.5. Wyznaczanie współczynnika podziału acetonu pomi dzy faz wodn
i toluenow ..................................................................................................
3.7.6. Oznaczenie stałej równowagi reakcji ..........................................................
4. Elektrochemia ..............................................................................................................
4.1. Potencjał chemiczny elektrolitu..............................................................................
4.2. Ogniwa elektrochemiczne ......................................................................................
4.2.1. Siła elektromotoryczna ogniwa ....................................................................
4.2.2. Wpływ temperatury na SEM ogniwa ...........................................................
4.2.3. Ogniwo Daniela............................................................................................
4.2.4. Potencjał elektrody .......................................................................................
4.2.5. Wyznaczanie potencjału standardowego elektrody ......................................
4.2.6. Rodzaje elektrod...........................................................................................
7
7
8
10
10
11
12
13
13
14
15
16
16
17
19
19
20
21
22
23
23
24
25
27
30
32
34
34
34
35
35
36
37
40
40
42
43
45
45
47
48
49
3
4.2.7. Elektrody specjalne ......................................................................................
4.2.8. Ogniwa st eniowe.......................................................................................
4.2.9. Pomiar SEM ogniwa metod kompensacyjn ..............................................
4.2.10. Pomiary PH ..................................................................................................
4.2.11. Roztwory buforowe......................................................................................
4.2.12. wiczenia laboratoryjne...............................................................................
4.2.12.1. Wyznaczanie SEM ........................................................................
4.2.12.2. Miareczkowanie potencjometryczne str ceniowe .........................
4.2.12.3. Miareczkowanie pehametryczne i wyznaczanie ...........................
stałej dysocjacji słabego kwasu .....................................................
4.2.12.4. Skalowanie elektrody szklanej ......................................................
4.2.12.5. Wyznaczanie potencjału standardowego elektrody
chinhydronowej .............................................................................
4.3. Przewodzenie pr du przez roztwory elektrolitów...................................................
4.3.1. Pomiar przewodnictwa elektrolitu................................................................
4.3.2. Przewodnictwo wła ciwe i molowe .............................................................
4.3.3. Przewodnictwo graniczne i jego wyznaczanie .............................................
4.3.4. Liczba przenoszenia .....................................................................................
4.3.5. Wyznaczanie liczby przenoszenia................................................................
4.3.6. wiczenia laboratoryjne...............................................................................
4.3.6.1. Wyznaczanie granicznego przewodnictwa molowego....................
4.3.6.2. Wyznaczanie stałej dysocjacji słabego kwasu ................................
4.3.6.3. Wyznaczanie liczby przenoszenia metod Hittorffa .......................
4.3.6.4. Wyznaczanie rozpuszczalno ci soli trudnorozpuszczalnej .............
4.3.6.5. Miareczkowanie konduktometryczne .............................................
5. Zjawiska na granicy fazy ciekłej ................................................................................
5.1. Napi cie powierzchniowe.......................................................................................
5.1.1. Zwil anie i k t zwil ania .............................................................................
5.1.2. Zale no napi cia powierzchniowego od temperatury...............................
5.1.3. Zale no napi cia powierzchniowego od st enia .....................................
5.1.4. Pomiar napi cia powierzchniowego metod stalagmometryczn ................
5.2. Współczynnik załamania wiatła i refrakcja...........................................................
5.2.1. Refrakcja wła ciwa i molowa ......................................................................
5.2.2. Wyznaczanie współczynnika załamania wiatła..........................................
5.3. Adsorpcja na granicy faz ciało stałe – ciecz i ciało stałe – gaz...............................
5.3.1. Termodynamiczny opis adsorpcji ................................................................
5.3.2. Adsorpcja fizyczna i chemisorpcja ..............................................................
5.3.3. Izotermy adsorpcji Freundlicha i Langmuira ...............................................
5.4. wiczenia laboratoryjne .........................................................................................
5.4.1. Pomiar napi cia powierzchniowego metod stalagmometrycz ..................
5.4.2. Wyznaczanie współczynnika załamania wiatła i refrakcji wła ciwej
roztworu .......................................................................................................
5.4.3. Adsorpcja na w glu aktywnym....................................................................
6. Koloidy..........................................................................................................................
6.1. Podział koloidów ....................................................................................................
6.2. Wła ciwo ci układów koloidalnych .......................................................................
4
52
53
55
56
57
58
58
59
60
63
64
65
65
66
68
69
71
72
72
73
74
75
76
78
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
87
88
90
90
91
91
92
92
93
6.3. Elektroforeza i elektroosmoza ................................................................................ 95
6.4. Koagulacja koloidów.............................................................................................. 96
6.5. wiczenia laboratoryjne ......................................................................................... 96
6.5.1. Wyznaczanie krytycznego st enia micelarnego ......................................... 97
6.5.2. Wyznaczanie punktu izoelektrycznego białka ............................................. 97
6.5.3. Elektroforeza bibułowa................................................................................ 98
7. Kinetyka chemiczna.................................................................................................... 100
7.1. Podstawowe poj cia i definicje ............................................................................. 100
7.2. Kinetyka reakcji pierwszego rz du........................................................................ 102
7.3. Kinetyka reakcji drugiego rz du............................................................................ 104
7.4. Wyznaczanie rz du reakcji .................................................................................... 106
7.4.1. Metoda ró niczkowa van’t Hoffa ............................................................... 106
7.4.2. Metoda czasów połowicznej przemiany ..................................................... 107
7.4.3. Metoda jednakowych stopni przereagowania (metoda Zawidzkiego) ........ 108
7.4.4. Metoda izolacyjna Oswalda ........................................................................ 108
7.4.5. Graficzna metoda wyznaczenia rz du reakcji............................................. 108
7.5. Wpływ temperatury na szybko reakcji ............................................................... 109
7.6. Kataliza homogeniczna.......................................................................................... 110
7.7. Metodyka pomiarów kinetycznych........................................................................ 111
7.7.1. Pomiar spektrofotometryczny ..................................................................... 112
7.7.2. Pomiar polarymetryczny............................................................................. 112
7.8. wiczenia laboratoryjne ........................................................................................ 113
7.8.1. Kinetyka inwersji sacharozy ....................................................................... 113
7.8.2. Hydroliza estru w rodowisku kwa nym .................................................... 115
7.8.3. Kinetyka jodowania acetonu....................................................................... 117
7.8.4. Wyznaczenie energii aktywacji .................................................................. 118
7.8.5. Hydroliza estru w rodowisku zasadowym................................................. 119
7.8.6. Kinetyka rozkładu jonowego kompleksu trójszczawianomanganowego
[Mn (C 2 O 4 ) 3 ]3− ....................................................................................... 121
7.8.7. Kinetyka konwersji bł kitu bromofenylowego ........................................... 122
7.8.8. Badanie kinetyki przegrupowania wewn trzcz steczkowego
metod fotolizy błyskowej.......................................................................... 123
8. Lepko i dyfuzja w cieczach ..................................................................................... 125
8.1. Lepko roztworów ............................................................................................... 126
8.1.1. Lepko roztworów elektrolitów ................................................................ 126
8.1.2. Lepko roztworów polimerów .................................................................. 126
8.2. Pomiar lepko ci ..................................................................................................... 128
8.2.1. Metoda wiskozymetryczna ......................................................................... 128
8.2.2. Metoda opadaj cej kuli ............................................................................... 130
8.3. Dyfuzja w cieczach................................................................................................ 131
8.3.1. Dyfuzja w roztworach elektrolitów............................................................. 131
8.4. wiczenia laboratoryjne ........................................................................................ 133
8.4.1. Oznaczanie lepko ci roztworów metod wiskozymetryczn ...................... 133
8.4.2. Oznaczenie energii płyni cia toluenu ......................................................... 133
8.4.3. Oznaczenie masy cz steczkowej polimerów metod wiskozymetryczn ... 133
8.4.4. Wyznaczanie współczynnika dyfuzji...........................................................134
5
9. Analiza bł dów pomiarowych...............................................................................136
9.1. Pomiar ..............................................................................................................136
9.2. Niepewno ci pomiarowe (bł dy przypadkowe)................................................138
9.3. Analiza statystyczna niepewno ci pomiarowych..............................................138
9.4. Zale no wielko ci fizycznych .......................................................................139
9.5. Metoda najmniejszych kwadratów ...................................................................140
9.6. Działania na liczbach przybli onych ................................................................142
10. Wykaz niektórych stosowanych symboli ...........................................................145
ZAŁ CZNIK
Tabela 1. Całkowite entalpie (integralne ciepło) rozpuszczania w wodzie
wybranych kwasów i zasad w 298 K ..................................................147
Tabela 2. Całkowite entalpie (integralne ciepło) rozpuszczania wybranych soli
w wodzie w 298 K.................................................................................148
Tabela 3. Entalpie spalania wybranych zwi zków organicznych w warunkach
standardowych w 298 K .......................................................................149
Tabela 4. Pr no ci pary cieczy p i normalna temperatura wrzenia Twrz.............150
Tabela 5. rednie jonowe współczynniki aktywno ci γ ± dla wybranych
elektrolitów w roztworach wodnych w 298 K......................................150
Tabela 6. Potencjały standardowe wybranych elektrod w 298 K........................151
Tabela 7. Graniczne przewodnictwa molowe jonów w roztworach wodnych
w 298 K ................................................................................................152
Tabela 8. pH buforu uniwersalnego według Brittona i Robinsona ......................152
Tabela 9. G sto ci wybranych cieczy d w ró nych temperaturach......................153
Tabela 10. G sto ci wodnych roztworów sacharozy, kwasu octowego i acetonu
w 293 K .............................................................................................. 153
Tabela 11. G sto ci wodnych roztworów elektrolitów w 293 K.......................... 154
Tabela 12. Napi cie powierzchniowe γ, lepko ci η i współczynniki załamania
wiatła nD (λ=58930nm) dla wybranych cieczy w 293 K................. 155
6