آموزش هدفمند درس به درس سرفصل های شیمی -شیمی – فیریک

669 سوال طبقه بندی شده شناسنامه دار شیمی گرایش شیمی فیزیک طبقه بندی شده براساس آخرین سرفصل های مصوب وزارت علـوم با پاسـخ های کاملا تشـریحی بـرگـرفتـه از آزمـون هـای کارشـناسی ارشـد رشـته شیمی فیزیک دانشـگاه هـای کشـور

فهرست آخرین سرفصل های مصوب

 فصل اول: خواص گازها (G)

1- برخی مفاهیم (تعریف گاز، حالات گاز، فشار و واحد های آن، دما و واحدهای آن)

2- قانون صفرم ترمودینامیک

3- قوانین گاز ایده آل

4- معادله حالت گاز ایده آل

5- ضریب انبساط گرمایی

6- تراکم پذیری همدما

7- قانون دالتون

8- ضریب تراکم پذری

9- معرفی معادلات حالت برای گازهای حقیقی (ویریال، واندروالس، برتوله و …)

10- اصل حالات متناظر

فصل دوم: نظریه جنبشی گازها (N)

1- پذیره های نظریه جنبشی گازها

2- خواص گازها (فشار، انرژی جنبشی، ریشه دوم مربع سرعت، توزیع سرعتهای مولکولی، اصل هم بخشی، نفوذ مولکولی، پویش آزاد، قانون توزیع بولتزمن و …)

3- خواص انتقالی (شار، ضریب نفوذ، رسانایی گرمایی، و عوامل موثر، گرانروی و عوامل موثر، روش های اندازه گیری گرانروی مایعات و گازها)

فصل سوم: قانون اول ترمودینامیک ( 1T )

1- معرفی مفاهیم مهم (تعریف ترمودینامیک، سامانه، محیط، مرز، انواع سامانه، تعادل و انواع آن، خواص ترمودینامیکی، توابع ترمودینامیکی، تابع مسیر، کار و گرما، انواع کار)

2- انرژی داخلی و تغییرات آن

3- آنتالپی و تغییرات آن

4- ظرفیت گرمایی در حجم و فشار ثابت

5- تغییرات انرژی داخلی و آنتالپی فرایندهای همدما و آدیاباتیک برای گاز ایده آل و واندروالس

6- آزمایش ژول و اثر ژول تامسون

7- ترموشیمی

فصل چهارم: قانون دوم و سوم ترمودینامیک و کاربرد های آنها (2T )

1- فرایندهای خود به خود

2- آنتروپی و قانون دوم ترمودینامیک (تعریف ترمودینامیکی آئتروپی، نابرابری کلازیوس)

3- محاسبه تغیرات انتروپی سیستم و محیط برای فرایندهای همدما برای گاز ایده ال، واندروالس

4- بازده کارنو، موتور گرمایی و یخچال

5- تعادل، آنتروپی، تعریف مولکولی آنتروپی

6- بیان کلوین و بیان کلازیوس از قانون دوم ترمودینامیک

7- محاسبه تغییرات آنتروپی، انرژی آزاد هلمهولتز و انرژی آزاد گیبس و تغییرات آنها برای برخی فرآیندها و واکنش های شیمیایی

8- تلفیق قوانین اول و دوم ترمودینامیک

9- معادلات ماکسول و کاربرد آنها

10- تغییرات انرژی آزاد گیبس با دما و فشار برای سیستم های چند فازی

11- پتانسیل شیمیایی برای یک گاز ایده آل خالص، گاز ایده ال در یک مخلوط، گاز حقیقی

فصل پنجم: تعادلات شیمیایی (TS)

1- پیشرفت واکنش

2- انرژی گیبس واکنش

3- توصیف تعادل (تعادلات گاز ایده آل، گاز حقیقی)

4- رابطه بین ثابت های تعادل (غلظت، کسر مولی، فشار)

5- پاسخ تعادلات به دما (معادله وانت هوف) و فشار

فصل ششم: تعادلات فازی (سامانه های تک جزیی، دو جزیی، سه جزیی ) (F)

1- مفاهیم (فاز، انتقال فاز و دمای انتقال فاز، فاز شبه پایدار، نمودار فازی، مرز فازی، فشار بخار، دمای جوش، دمای بحرانی، دمای سه گانه، پایداری فاز)

2- شیب مرز فازی (مرز مایع-بخار، مرز جامد-مایع، مرز جامد-بخار)

3- طبقه بندی انتقالات فازی “طبقه بندی ارنفست” (انتقالات فازی مرتبه اول، انتقالات فازی مرتبه دوم و انتقال لاندا)

4- درجه آزادی یا واریانس (قانون فازی گیبس)

5- مثالهایی از نمودار فازی مواد منفرد (آب، دی اکسید کربن، هلیم (III) و کربن)

6- اثر فشار خارجی بر بروی فشار بخار یک مایع

7- خواص مخلوط های ساده (کمیت های مولی جزئی، رابطه بین کمیت های مولی جزئی، گرمای انتگرالی و دیفرانسیل محلول)

8- انواع محلول ها (محلولهای ایده آل، محلولهای ایده آل رقیق و محلولهای حقیقی)

9- خواص ترمودینامیکی محلولهای ایده آل، محلولهای ایده آل رقیق و محلولهای غیر ایده آل (حالت های استاندارد، فشار بخار قانون رائول، خواص مولی جزئی، خواص تجمعی  و …)

10- نمودار فاز دو جزیی (مایع-بخار، مایع-جامد)

11- نمودارهای فاز سه جزیی

فصل هفتم: سینتیک شیمیایی (S)

1- برخی مفاهیم (سینتیک شیمیایی، سرعت واکنش، قانون سرعت، ثابت سرعت، درجه واکنش، واکنش بنیادی، مولکولاریته)

2- تعیین قانون سرعت (روش سرعت اولیه، روش منزوی کردن، روش انتگرالی)

3- واکنش های پیچیده (واکنش های موازی، پی در پی، دو طرفه)

4- سرعت و دما

5- قانون سرعت و ثابت تعادل برای واکنش های بنیادی

6- مکانیسم واکنش ها (مرحله تعیین کننده سرعت، تریب حالت پایا)

7- واکنش های زنجیری رادیکال آزاد

8- واکنش تک مولکولی

9- نظریه های سرعت واکنش (نظریه برخورد، نظریه حالت گذار)

10- مطالعه سینتیک واکنش های سریع (روش های جریان، روش آسایش (برش ناگهانی دما، برش ناگهانی فشار، برش میدان الکتریکی))

11- کاتالیزورها

12- آنزیم ها و سینتیک عملکرد آنها

13- واکنش ها در محلول های مایع

فصل هشتم: الکتروشیمی (E)

1- برخی مفاهیم الکترولیت، قانون کولن، پتانسیل الکتریکی، پیل الکتروشیمی، پل نمکی، پتانسیل پیل و الکترود

2- ترمودینامیک سامانه های الکتروشیمی

3- قانون حدی دمای هوکل و قانون توسعه یافته دبای هوکل

4- توابع ترمودینامیکی با استفاده از اندازه گیری های پتانسیل پیل

5- رسانش الکتریکی و مولی محلول های الکترولیت

6- تغییر رسانش مولی با غلظت و قانون مهاجرت مستقل یونهای کوهلرش

7- عدد انتقال و روش های اندازه گیری عدد انتقال، تحرک

8- باتری ها، پیل های سوختی و خوردگی

فصل نهم: کوانتوم و طیف سنجی (Q)

1- مقدمه ای بر مکانیک کوانتوم (مکانیک کلاسیک و نقاط ضعف آن، اثر فوتو الکتریک، فاجعه فرابنفش، طیف خطی اتم ها، طبیعت دو گانه موجی-ذره ای، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، معادله شرودینگر وابسته و مستقل از زمان، عملگرها و انواع آنها (عملگر خطی و هرمیتی)، اصول موضوعه مکانیک کوانتومی، قضیه های عملگر هرمیتی)

2- جفت شدن  j-j (قاعده هوند، قواعد انتخاب)

3- ساختار الکترونی مولکولهای دو اتمی (تقریب بورن اپن هایمر، یون مولکول هیدروژن، نظریه اوربیتال مولکولی مولکولهای دو اتمی جور هسته، مولکول هیدروژن، ترم سیمبل های مولکولی، انتقالات الکترونی در مولکولهای دو اتمی، ویژه تابع و ویژه مقدار، مقدار میانگین، جبر جابجاگرها )

4- مثالهایی از حل معادله شرودینگر (ذره در جعبه یک بعدی، ذره در جعبه سه بعدی، نوسانگر هماهنگ تک بعدی، نوسانگر هماهنگ کوانتومی، اتم هیدروژن، قضیه ویریال، نتایج حل معادله شرودینگر اتم هیدروژن و اتم های هیدروژن مانند)

5- اتم های چنذ الکترون (واحد های اتمی، اتم هلیم و اسپین، اصل طرد پائولی، دترمینان اسلیتر، اتم لیتیم، جمله طیف اتمی، راسل ساندرز یا جفت شدن L-S)

6- طیف سنجی مولکولی (تابش الکترو مغناطیس، جذب و نشر به وسیله اتم ها و مولکولها، عوامل پهن شدگی خطوط طیفی، نظریه اختلال وابسته به زمان و نظریه گروه، طیف های زیر قرمز و رامان، طیف الکترونی اتم ها و مولکولها)

فهرست مطالب

پیش گفتار………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 9

فصل اول: خواص گازها (G)…………………………………………………………………………………………………………….. 11

1- برخی مفاهیم (تعریف گاز، حالات گاز، فشار و واحد های آن، دما و واحدهای آن)……………………………….. 11

2- قانون صفرم ترمودینامیک……………………………………………………………………………………………………………….. 11

3- قوانین گاز ایده آل……………………………………………………………………………………………………………………….. 11

4- معادله حالت گاز ایده آل………………………………………………………………………………………………………………. 11

5- ضریب انبساط گرمایی…………………………………………………………………………………………………………………… 11

6- تراکم پذیری همدما……………………………………………………………………………………………………………………… 12

7- قانون دالتون………………………………………………………………………………………………………………………………… 12

8- ضریب تراکم پذری……………………………………………………………………………………………………………………… 12

9- معرفی معادلات حالت برای گازهای حقیقی (ویریال، واندروالس، برتوله و …)………………………………………. 12

10- اصل حالات متناظر…………………………………………………………………………………………………………………….. 14

فصل دوم: نظریه جنبشی گازها (N)……………………………………………………………………………………………………. 15

1- پذیره های نظریه جنبشی گازها………………………………………………………………………………………………………. 15

2- خواص گازها … …………………………………………………………………………………………………………………………. 15

3- خواص انتقالی … ………………………………………………………………………………………………………………………… 15

فصل سوم: قانون اول ترمودینامیک ( 1T )…………………………………………………………………………………………. 16

1- معرفی مفاهیم مهم … ……………………………………………………………………………………………………………………. 16

2- انرژی داخلی و تغییرات آن …………………………………………………………………………………………………………… 16

3- آنتالپی و تغییرات آن……………………………………………………………………………………………………………………… 18

4- ظرفیت گرمایی در حجم و فشار ثابت……………………………………………………………………………………………… 19

5- تغییرات انرژی داخلی و آنتالپی فرایندهای همدما و آدیاباتیک برای گاز ایده آل و واندروالس………………….. 20

6- آزمایش ژول و اثر ژول تامسون………………………………………………………………………………………………………. 21

7- ترموشیمی…………………………………………………………………………………………………………………………………… 22

فصل چهارم: قانون دوم و سوم ترمودینامیک و کاربرد های آنها (2T )………………………………………………… 23

1- فرایندهای خود به خود…………………………………………………………………………………………………………………. 23

2- آنتروپی و قانون دوم ترمودینامیک (تعریف ترمودینامیکی آئتروپی، نابرابری کلازیوس)…………………………… 23

3- محاسبه تغیرات انتروپی سیستم و محیط برای فرایندهای همدما برای گاز ایده ال، واندروالس………………….. 23

4- بازده کارنو، موتور گرمایی و یخچال………………………………………………………………………………………………. 25

5- تعادل، آنتروپی، تعریف مولکولی آنتروپی………………………………………………………………………………………… 25

6- بیان کلوین و بیان کلازیوس از قانون دوم ترمودینامیک………………………………………………………………………. 25

7- محاسبه تغییرات آنتروپی، … ………………………………………………………………………………………………………….. 26

8- تلفیق قوانین اول و دوم ترمودینامیک……………………………………………………………………………………………….. 28

9- معادلات ماکسول و کاربرد آنها………………………………………………………………………………………………………. 28

10- تغییرات انرژی آزاد گیبس با دما و فشار برای سیستم های چند فازی………………………………………………….. 30

11- پتانسیل شیمیایی برای یک گاز ایده آل خالص، گاز ایده ال در یک مخلوط، گاز حقیقی ……………………….. 32

فصل پنجم: تعادلات شیمیایی (TS)…………………………………………………………………………………………………… 34

1- پیشرفت واکنش……………………………………………………………………………………………………………………………. 34

2- انرژی گیبس واکنش……………………………………………………………………………………………………………………… 34

3- توصیف تعادل (تعادلات گاز ایده آل، گاز حقیقی)……………………………………………………………………………. 34

4- رابطه بین ثابت های تعادل (غلظت، کسر مولی، فشار)……………………………………………………………………….. 34

5- پاسخ تعادلات به دما (معادله وانت هوف) و فشار……………………………………………………………………………… 35

فصل ششم: تعادلات فازی (سامانه های تک جزیی، دو جزیی، سه جزیی ) (F)…………………………………… 38

1- مفاهیم … ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 38

2- شیب مرز فازی (مرز مایع-بخار، مرز جامد-مایع، مرز جامد-بخار)……………………………………………………… 38

3- طبقه بندی انتقالات فازی “طبقه بندی ارنفست” … ……………………………………………………………………………. 38

4- درجه آزادی یا واریانس (قانون فازی گیبس)……………………………………………………………………………………. 38

5- مثالهایی از نمودار فازی مواد منفرد (آب، دی اکسید کربن، هلیم (III) و کربن)……………………………………. 40

6- اثر فشار خارجی بر بروی فشار بخار یک مایع………………………………………………………………………………….. 40

7- خواص مخلوط های ساده … …………………………………………………………………………………………………………. 41

8- انواع محلول ها (محلولهای ایده آل، محلولهای ایده آل رقیق و محلولهای حقیقی)…………………………………. 42

9- خواص ترمودینامیکی محلولهای ایده آل، ………………………………………………………………………………………… 43

10- نمودار فاز دو جزیی (مایع-بخار، مایع-جامد)………………………………………………………………………………… 46

11- نمودارهای فاز سه جزیی…………………………………………………………………………………………………………….. 47

فصل هفتم: سینتیک شیمیایی (S)………………………………………………………………………………………………………… 48

1- برخی مفاهیم … …………………………………………………………………………………………………………………………… 48

2- تعیین قانون سرعت (روش سرعت اولیه، روش منزوی کردن، روش انتگرالی)……………………………………….. 49

3- واکنش های پیچیده (واکنش های موازی، پی در پی، دو طرفه)…………………………………………………………… 52

4- سرعت و دما……………………………………………………………………………………………………………………………….. 52

5- قانون سرعت و ثابت تعادل برای واکنش های بنیادی…………………………………………………………………………. 53

6- مکانیسم واکنش ها (مرحله تعیین کننده سرعت، تریب حالت پایا)……………………………………………………….. 55

7- واکنش های زنجیری رادیکال آزاد………………………………………………………………………………………………….. 58

8- واکنش تک مولکولی……………………………………………………………………………………………………………………. 58

9- نظریه های سرعت واکنش (نظریه برخورد، نظریه حالت گذار)……………………………………………………………. 58

10- مطالعه سینتیک واکنش های سریع … …………………………………………………………………………………………….. 59

11- کاتالیزورها………………………………………………………………………………………………………………………………… 59

12- آنزیم ها و سینتیک عملکرد آنها……………………………………………………………………………………………………. 60

13- واکنش ها در محلول های مایع…………………………………………………………………………………………………….. 60

فصل هشتم: الکتروشیمی (E)…………………………………………………………………………………………………………….. 61

1- برخی مفاهیم الکترولیت، قانون کولن، … …………………………………………………………………………………………. 61

2- ترمودینامیک سامانه های الکتروشیمی……………………………………………………………………………………………… 62

3- قانون حدی دمای هوکل و قانون توسعه یافته دبای هوکل…………………………………………………………………… 63

4- توابع ترمودینامیکی با استفاده از اندازه گیری های پتانسیل پیل…………………………………………………………….. 64

5- رسانش الکتریکی و مولی محلول های الکترولیت……………………………………………………………………………… 66

6- تغییر رسانش مولی با غلظت و قانون مهاجرت مستقل یونهای کوهلرش………………………………………………… 67

7- عدد انتقال و روش های اندازه گیری عدد انتقال، تحرک…………………………………………………………………….. 68

8- باتری ها، پیل های سوختی و خوردگی……………………………………………………………………………………………. 68

فصل نهم: کوانتوم و طیف سنجی (Q)………………………………………………………………………………………………… 69

1- مقدمه ای بر مکانیک کوانتوم … ……………………………………………………………………………………………………… 69

2- جفت شدن  j-j (قاعده هوند، قواعد انتخاب)………………………………………………………………………………….. 72

3- ساختار الکترونی مولکولهای دو اتمی … …………………………………………………………………………………………. 72

4- مثالهایی از حل معادله شرودینگر … ……………………………………………………………………………………………….. 74

5- اتم های چنذ الکترون … ……………………………………………………………………………………………………………….. 80

6- طیف سنجی مولکولی … ………………………………………………………………………………………………………………. 81

پاسخ­نامه آموزش هدفمند درس به درس سرفصل­های شیمی فیزیک…………………………………………………….. 84

پاسخ­نامه فصل اول «خواص گازها (G)»……………………………………………………………………………………………. 84

پاسخ­نامه فصل دوم «نظریه جنبشی گازها (N)»…………………………………………………………………………………… 89

پاسخ­نامه فصل سوم «قانون اول ترمودینامیک ( 1T )»…………………………………………………………………………. 90

پاسخ­نامه فصل چهارم «قانون دوم و سوم ترمودینامیک و کاربرد های آنها (2T )»………………………………… 101

پاسخ­نامه فصل پنجم «تعادلات شیمیایی (TS)»…………………………………………………………………………………… 117

پاسخ­نامه فصل ششم «تعادلات فازی (سامانه های تک جزیی، دو جزیی، سه جزیی ) (F)»………………….. 124

پاسخ­نامه فصل هفتم «سینتیک شیمیایی (S)»……………………………………………………………………………………….. 137

پاسخ­نامه فصل هشتم «الکتروشیمی (E)»…………………………………………………………………………………………….. 156

پاسخ­نامه فصل نهم «فصل نهم: کوانتوم و طیف سنجی (Q)»……………………………………………………………….. 166