‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫שם הקורס‪:‬‬ ‫קוד הקורס‪:‬‬ ‫שם המרצה‪:‬‬ ‫משרד‪:‬‬ ‫דוא"ל‪:‬‬ ‫מס' טל'‬ ‫היקף הקורס‪:‬‬ ‫דרישות קדם‪:‬‬ ‫כימה פיזיקלית ‪Physical Chemistry -‬‬ ‫‪3012805‬‬ ‫פרופ' צבי קורן‬ ‫מרכז אדלשטיין‪ ,‬קומה ב'‪ ,‬אגף הנספח לבניין פֶ רניק‬ ‫‪[email protected]‬‬ ‫משרד‪ ,03-6110011 :‬נייד‪054-8050066 :‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫נ "ז ;‬ ‫הרצאה‪ 2 :‬ש"ש (שעה וחצי נטו ברציפות)‪ ,‬תרגול‪ 1 :‬ש"ש‬ ‫כימיה כללית ‪ ,2‬מתמטיקה ‪1‬‬ ‫מטרות הקורס‪:‬‬ ‫המקצוע כימיה פיזיקלית הוא רב ‪-‬תחומי ו עוסק במגוון רב של נושאים בכימיה‪ .‬הקורס ידון בשני‬ ‫תחומים חשובים מאד לתעשייה המודרנית ולמחקרים מדעיים‪ .‬הנושא הראשון הוא קינטיקה כימית‬ ‫ה עוסקת בקביעת מהירויות של תגובות והבנת המנגנון של תגובה כימית מהמגיבים לתוצרים‪ .‬הבנת‬ ‫המנגנון ומדידת ערכי המהירויות יאפשרו שליטה על התגובה וליעילות טובה יותר ליצירת המוצר‪.‬‬ ‫הנושא השני הינו אלקטרוכימיה העוסק בקשר בין תגובות כימיות והפקת חשמל‪ ,‬ולהיפך‪ ,‬כאשר מדובר‬ ‫במצברים ובטריות למיניהן‪ .‬הנושא האחרון ידון בתכונות של תמיסות נוזליות ומכיוון שבתעשייה‬ ‫הכימית רוב התגובות הכימיות ותהליכים פיזיקליים שונים מתרחשים בתמיסות יש חשיבות רבה‬ ‫ללמידת תכונותיהן של מערכות אלו‪.‬‬ ‫ביבליוגרפיה‪:‬‬ ‫ספרות כללית‪:‬‬ ‫הפרקים הרלוונטיים מתוך כל ספר בכימיה פיזיקלית )‪ (Physical Chemistry‬וכל ספר בכימיה כללית‬ ‫)‪.(General Chemistry‬‬ ‫ספרות ספציפית ‪:‬‬ ‫‪1. Atkins P.W. and de Paula J., Atkins' Physical Chemistry, 8 Edition, Oxford University‬‬ ‫‪Press, 2006.‬‬ ‫‪2. Kotz J.C., Treichel P.M., and Weaver G.C., Chemistry and Chemical Reactivity, 6th‬‬ ‫‪Edition, Brooks/Cole Publishing, 2006.‬‬ ‫‪th‬‬ ‫הרכב הציון‪:‬‬ ‫הציון הסופי בקורס יהיה שקלול של הפריטים הבאים ‪:‬‬ ‫‪ ‬בוחן אמצע מגן (בערך ‪:)30%‬‬ ‫בוחן זה הוא משרת כציון מגן בלבד‪ .‬ז"א אם הציון בבוחן אמצע הוא נמוך מהציון במבחן‬ ‫הסופי אז הוא לא ייחשב כלל בחישוב הציון בקורס‪( .‬לכן לא יהיה מועד ב' לבוחן אמצע‪).‬‬ ‫אם הציון בבוחן יהיה גבוה מהציון במבחן הסופי אז הוא כן יחושב בשקלול‪.‬‬ ‫‪ ‬תרגילי הגשה (בערך ‪)10%‬‬ ‫‪ ‬מבחן סופי (בערך ‪:)60%‬‬ ‫המבחן מורכב מכל החומר שהועבר בסמסטר‪ ,‬אבל כשלושת ‪-‬רבעי יהיה על חומר שלא‬ ‫נשאל בבוחן אמצע וכרבע מהחומר ה ישן‪.‬‬ ‫‪ ‬איכות ההשתתפות (גם ראו מטה) ‪:‬‬ ‫תרומתכם החיובית לעליית רמת השיעור בשאלות או תשובות חדות בשיעור ומחוץ‬ ‫לשיעור‪.‬‬ ‫הורדת חומר לימוד‪:‬‬ ‫ניתן להוריד את השקופיות להרצאות מתוך אתר הקורס שיפורסם‪ .‬הודעה תשלח לכם כאשר המצגות‬ ‫יהיו מוכנות‪ .‬מומלץ וחשוב מאד מאד להביא תדפיס שקופיות של הנושא הרלוונטי לכל הרצאה‪.‬‬ ‫פרופ' צבי קורן – כימיה פיזיקלית – סילבוס והוראות ‪-‬‬ ‫‪27/10/2011‬‬ ‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪5‬‬ ‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫שירות במילואים‪:‬‬ ‫ראשית‪ ,‬כל אלה שמשרתים במילואים תבוא עליהם ברכה ותודה על הגנת המדינה‪ .‬אנא לא לדאוג‬ ‫לעניין הבחנים הניתנים בתקופת השירות ; אנו נבוא לקראתכם ונעזור לכם לחזור ללימודים‪ .‬בבקשה‬ ‫להודיע לי ולמתרגל‪/‬ת לפני יציאתכם למילואים ונא להעביר אלי בדוא"ל עותק של המכתב המציין את‬ ‫תאריכי השירות‪ .‬ושוב תודה לכם וברוך שובכם‪.‬‬ ‫כללי התנהגות בשיעורים‪:‬‬ ‫‪ ‬נוכחות‬ ‫על מנת שתוכלו להצליח ולהפיק את המקסימום במסגרת הלימודים בשנקר‪ ,‬כפי שמחקרים רבים‬ ‫הראו‪ ,‬נוכחות בה רצאות פרונטליות ובשיעורי תירגול היא הכרחית כדי לרכוש את הידע המועבר‪,‬‬ ‫והיא מאפשרת הצלחה בקורס‪ .‬במיוחד‪ ,‬נוכחות בהרצאות מעניקה את "הטעם " של הקורס כאשר‬ ‫קריאת החומר בלבד לא מספקת‪ .‬לפיכך‪ ,‬למרות שנוכחות היא לא "חובה" בצורה פורמלית‪,‬‬ ‫לטובתכם עליכם להיות נוכחים בהרצאות ובתירגולים‪ ,‬ולא להסתמך על "קריאת החומר" בלבד‪.‬‬ ‫‪ ‬זמן התחלת השיעור ‪:‬‬ ‫על מנת שלא יהיו הפרעות לכולנו מאיחורים‪ ,‬החל מהשיעור השני כל הרצא ה תתחיל בדיוק בזמן‪,‬‬ ‫ולטובת הנוכחים‪ ,‬לא יתאפשר לסטודנטים המאחרים להיכנס לכיתה‪ .‬אנא תבואו לפני הזמן‬ ‫לשיעור‪ ,‬לפתוח מחברות‪ ,‬כדי שתהיו מוכנים מההתחלה‪ .‬אז אנא תדאגו לכוון את שעונכם לזמן‬ ‫המדוייק‪.‬‬ ‫‪ ‬שאלות בכיתה‬ ‫אשמח לקבל ולענות על שאלות בכיתה ובבקשה לא "לצעוק" את השאלות אלא להצביע בשקט‪.‬‬ ‫לפעמים לא יהיה די זמן לענות על כל השאלות באמצע ההרצאה‪ ,‬אבל אשמח מאד לעשות כן מיד‬ ‫אחרי תום ההרצאה ואחרי כן במשרדי‪.‬‬ ‫‪ ‬שיחות פרטיות בעת השיעור‬ ‫שיחות בין סטודנטים – אפילו לזמן "קצר" – בעת שהמרצה מנסה להעביר את החומר מפריע לכולם‬ ‫– לסטודנטים‪ ,‬למרצה‪ ,‬וגם לסטודנטים המשוחחים‪ .‬לכן‪ ,‬אנא הימנעו מהפעילות הלא ‪-‬רצויה הזאת‪.‬‬ ‫‪ ‬שימוש בטלפונים ניידים‬ ‫כל שימוש בטלפון הוא כמובן אסור‪ ,‬אפילו לשליחת או קבלת מיסרונים‪ .‬בקיצור‪ ,‬אני לא רוצה‬ ‫לראות אתכם נוגעים בטלפון בעת השיעור‪ ,‬אלא להכניס אותו עמוק בתוך תיקיכם לפני השיעור‪.‬‬ ‫‪ ‬יציאה מהכיתה בעת השיעור‬ ‫היציאה מפריעה לשיעור ולכן אני מבקש מכם לא לצאת אלא אם באמת יש צורך‪ .‬אם למישהו יש‬ ‫בעיה אז אנא תיידעו אותי בהקדם‪.‬‬ ‫‪ ‬סיום ההרצאה‬ ‫נא לא לקפל את החפצים שלכם לפני תום ההרצאה מכיוון שהפעולה הזאת מרעישה ומפריעה לסיום‬ ‫ההרצאה‪ .‬כל הרצאה תיערך כשעה וחצי‪ ,‬ז"א‪ ,‬לפעמים קצת פחות ולפעמים קצת יותר‪ .‬אז לא‬ ‫"להיבהל"‪.‬‬ ‫אני מאחל הצלחה רבה לכולכם‪.‬‬ ‫בברכת שנה טובה‪,‬‬ ‫צבי‬ ‫פרופ' צבי קורן‬ ‫פרופ' צבי קורן – כימיה פיזיקלית – סילבוס והוראות ‪-‬‬ ‫‪27/10/2011‬‬ ‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪5‬‬ ‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫נושאי הלימוד ‪ -‬סילבוס‪:‬‬ ‫(ייתכנו שינויים בסילבוס לפי הצורך)‬ ‫קינטיקה כימית‬ ‫קצב (או מהירות) התגובה הכימית‬ ‫דוגמאות‪ :‬שריפה‪ ,‬חלודה‪ ,‬יהלום‬ ‫הגורמים המשפיעים על קצב התגובה‬ ‫גורמים ַמקרוסקופיים ‪ :‬שטח הפנים‪ ,‬ריכוז‪ ,‬לחץ (נפח)‪ ,‬טמפרטורה‪ ,‬אור‪ ,‬תכונות הממס‬ ‫(לתמיסות)‪ ,‬זרז‬ ‫גורמים מיקרוסקופיים (תורת ההתנגשות)‪ :‬תדירות‪ ,‬אנרגיית‪ ,‬ואוריינטציית ההתנגשויות‬ ‫קצב התגובה‪ :‬משמעות מתמטית‬ ‫ימלִ יים (זעירים)‬ ‫יט ִס ָ‬ ‫שינויים סופיים (ממשיים) ושינויים ִאינְ פִ ינִ ֶ‬ ‫קצב המגיב והתוצר וקצב התגובה המנוּ רמל‬ ‫יחסי ריכוז ‪-‬זמן בגרפים‬ ‫תכונות התלויות בריכוז‬ ‫חישוב קצב התגובה לפי שיפוע בגרף ריכוז ‪-‬זמן‬ ‫הרגעי‪ ,‬ההַ ְתחָ ל ִָתי‪ ,‬והממוצע‬ ‫הקצב ִ‬ ‫קצב התגובה הכולל (נטו) לפי הקצב הקדמי וההפוך‬ ‫חוק המהירות הדיפרנציאלי ה ַה ְתחָ ל ִָתי ‪ :‬משמעות כימית‬ ‫קבוע המהירות‪ :‬הערך הספציפי והיחידות‬ ‫סדר התגובה הקינטי לפי מגיב וסדר הכולל‬ ‫דוגמאות של חוקי מהירות‬ ‫קביעת חוק המהירות ההתחלתי‬ ‫שיטת הקצבים ההתחלתיים לפי ריכוזים מבוקרים‬ ‫לתגובת חד ‪-‬מגיב (פירוק)‬ ‫לתגובת רב ‪-‬מגיבים‬ ‫חוק המהירות האינטגרלי‬ ‫לסדר ראשון‬ ‫יחס ריכוז ‪-‬זמן וקביעת סדר ראשון לתגובה‬ ‫זמן מחצית החיים לסדר ראשון‬ ‫תגובות גרעיניות‬ ‫תיארוך ארכיאולוגי לפי ‪C-14‬‬ ‫לסדר שני‬ ‫לפי מגיב אחד (תגובת פירוק)‬ ‫יחס ריכוז ‪-‬זמן וקביעת סדר שני לתגובה‬ ‫זמן מחצית החיים לסדר שני‬ ‫לפי שני מגיבים הקשורים ביחס סטויכיאומטרי קבוע‬ ‫לפי שני מגיבים הלא ‪-‬קשורים ביחס סטויכיאומטרי קבוע‬ ‫יחס ריכוז ‪-‬זמן‬ ‫לסדר שלישי‬ ‫לפי מגיב אחד‬ ‫יחס ריכוז ‪-‬זמן וקביעת סדר שלישי לתגובה‬ ‫זמן מחצית החיים לסדר שלישי‬ ‫לסדר אפס‬ ‫לפי מגיב אחד‬ ‫יחס ריכוז ‪-‬זמן וקביעת סדר אפס לתגובה‬ ‫זמן מחצית החיים לסדר אפס‬ ‫דוגמאות ממשיות של תגובות עם סדרים שונים‬ ‫זמני חלקי חיים‬ ‫קביעת הסדר לתגובות פירוק‬ ‫תגובות פְ ֵסאוּד ֹו ‪-‬סדר ראשון‬ ‫חישוב קבוע המהירות‬ ‫קבוע מהירות אפקטיבי‬ ‫חישוב הקבוע‬ ‫(המשך)‬ ‫פרופ' צבי קורן – כימיה פיזיקלית – סילבוס והוראות ‪-‬‬ ‫‪27/10/2011‬‬ ‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪5‬‬ ‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫חוק אררהניוס ‪ :‬השפעת הטמפרטורה על קבוע המהירות‬ ‫אנרגיית שפעול (או הפעלה‪ ,‬אקטיבציה) וגורם הקדם ‪-‬מעריכי‬ ‫תורת ההתנגשות‪ :‬היבטים מיקרוסקופיים‬ ‫מנגנונים‬ ‫תהליכים אלמנטריים (או חד ‪-‬שלביים)‪ ,‬מקדמים סטויכיאומטריים‪ ,‬ותגובה כוללת‬ ‫מנגנון לתהליך חד ‪-‬שלבי‬ ‫דיאגרמת ציר התגובה‪ :‬יחס אנרגיה – ציר ‪-‬התגובה‬ ‫אנרגיית אקטיבציה‪ ,‬קומפלקס מופעל‪ ,‬ומצב המעבר‬ ‫מנגנון לתהליך דו ‪-‬שלבי‬ ‫דיאגרמת ציר התגובה למנגנון דו ‪-‬שלבי‬ ‫אנרגיית אקטיבציה כוללת‬ ‫סיכומים‪ :‬מנגנון חד ‪-‬שלבי מול רב ‪-‬שלבי‬ ‫דוגמאות של מנגנונים ממשיים‬ ‫חוק פעולת מסה‪ :‬שוויון הסדר והמולקולריות לתהליך אלמנטרי‬ ‫תהליכים הפיכים‬ ‫חוק המהירות הדיפרנציאלי לתהליך אלמנטרי הפיך‬ ‫קבוע המהירות הקדמי וההפוך‬ ‫מצב שיווי ‪-‬משקל לתהליך אלמנטרי הפיך‬ ‫הקשר בין התחומים קינטיקה‪ ,‬שיווי ‪-‬משקל‪ ,‬ותרמודינמיקה‬ ‫חוק המהירות האינטגרלי לתהליך אלמנטרי הפיך מסדר ראשון‬ ‫חישוב הקבועים‬ ‫זמן מחצית שיווי משקל‬ ‫תהליכים מקבילים מסדר ראשון‬ ‫חוק המהי רות הדיפרנציאלי והאינטגרלי לתהליכים אלמנטריים מקבילים‬ ‫חישוב הקבועים‬ ‫תהליכים עוקבים מסדר ראשון‬ ‫חוק המהירות הדיפרנציאלי והאינטגרלי לתהליכים אלמנטריים עוקבים‬ ‫חישוב הקבועים‬ ‫הכימיה של "תכלת וארגמן" לפי קורן‬ ‫תהליכים מחזוריים הפיכים‬ ‫עקרון מאזן מפורט‬ ‫קביעת חוק המהירות לפי המנגנון‬ ‫שיטת שלב קובע המהירות‬ ‫הנחת שלב איטי ותהליכים מקדימים מהירים בשיווי משקל‬ ‫הנחת מצב ‪-‬עמיד‬ ‫הנחת ריכוז זעיר לתוצר ביניים‬ ‫מצבי שוויון השיטות‬ ‫קדם שיווי משקל בתגובות עוקבות מסדר ראשון‬ ‫מנגנון אנזימטי לפי מיכאליס ‪-‬מנטן‬ ‫חישוב הקבועים‬ ‫מנגנון תגובה חד ‪-‬מולקולרית לפי לינדמן ‪-‬הינשלווד‬ ‫חישוב הקבועים‬ ‫חוק אררהניוס לתגובה מורכבת‬ ‫תגובות שרשרת‬ ‫בלי הסתעפות‬ ‫עם הסתעפות‬ ‫תגובות פיצוץ‬ ‫חוק מהירות רב ‪-‬איברים‬ ‫חישוב הקבועים‬ ‫תגובות מזורזות‬ ‫(המשך)‬ ‫פרופ' צבי קורן – כימיה פיזיקלית – סילבוס והוראות ‪-‬‬ ‫‪27/10/2011‬‬ ‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪5‬‬ ‫שנקר – בי"ס גבוה להנדסה ולעיצוב‬ ‫המחלקה להנדסה כימית‬ ‫רח' אנה פרנק ‪ ,21‬רמת גן ‪51515‬‬ ‫טל' המחלקה‪30-5223301 :‬‬ ‫אלקטרוכימיה‬ ‫תכונות של תמיסות נוזליות‬ ‫יחידות ריכוז תמיסות‬ ‫מולריות‪ ,‬צפיפות‪ ,‬מולליות‪ ,‬שבר ואחוז מולי‪ ,‬אחוז משקלי‪ ,ppb ,ppm ,‬אחוז נפחי ו ‪proof -‬‬ ‫אנרגיות ונפחים בתהליך המסה‬ ‫תמיסה אידיאלית‬ ‫חום ההמסה לתרכובות יוניות‬ ‫חוק הנרי‪ :‬המסת גזים בנוזל‬ ‫עקרון לה ‪-‬שטלייה‬ ‫המסת מולקולות אורגניות‬ ‫תכונות קוליגיטיביות לתמיסות אל ‪-‬אלקטרוליטיות אידיאליות עם מומס אל ‪-‬נדיף‬ ‫ירידת לחץ אדי נוזל‬ ‫חוק ראולט‬ ‫עליית נקודת הרתיחה‬ ‫קבוע אבוליוסקופי‬ ‫ירידת נקודת הקיפאון‬ ‫קבוע ְק ַריוסקופי‬ ‫אוסמוזה‬ ‫לחץ אוסמוטי‬ ‫תכונות קוליגיטיביות לתמיסות אלקטרוליטיות‬ ‫גורם וונט ‪-‬הוף‬ ‫לחץ אדי נוזל לתמיסה בינארית אידיאלית עם מרכיבים נדיפים‬ ‫דיאגרמת לחץ אדי נוזל‬ ‫שילוב חוק ראולט וחוק דלטון‬ ‫לחץ אדי נוזל לתמיסות בינאריות אל ‪-‬אידיאליות‬ ‫דיאגרמות חוק הנרי וחוק ראולט‬ ‫דיאגרמות ראולט ‪-‬דלטון‬ ‫דיאגרמות לחץ ‪-‬הרכב וטמפרטורה ‪-‬הרכב‬ ‫כלל המנוף‬ ‫תמיסות בינוניות‬ ‫תמיסות עם לחץ מקסימלי ( טמפרטורה מינימלית)‬ ‫תמיסות עם לחץ מינימלי (טמפרטורה מקסימלית)‬ ‫כלל הפאזות של גיבס‬ ‫נקודות אזיאוטרופיות‬ ‫זיקוק תמיסות אל ‪-‬אידיאליות‬ ‫קולואידים‬ ‫חומרים פעילי שטח (חפ"ש)‬ ‫מיסלות‬ ‫פרופ' צבי קורן – כימיה פיזיקלית – סילבוס והוראות ‪-‬‬ ‫‪27/10/2011‬‬ ‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪5‬‬