546-0031/01 – Fyzikální chemie II (FCHII)
Garantující katedra | Katedra environmentálního inženýrství | Kredity | 6 |
Garant předmětu | doc. Mgr. Eva Pertile, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Mgr. Eva Pertile, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | 2019/2020 |
Určeno pro fakulty | HGF | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Fyzikální chemie zaujímá centrální postavení mezi ostatními chemickými obory, protože se zabývá studiem zákonitostí, které zasahují prakticky do všech chemických disciplín a ovlivňují jejich rozvoj. Učivo navazuje na znalosti z předmětu Fyzikální chemie I. Cílem přednášek je seznámit posluchače s obecnými základy teoretických postupů různých vědních disciplin v ucelené formě, vycházející ze základních fyzikálních principů a prohloubit jejich znalosti významných závěrů a aplikací, včetně současných aplikací ve vědě a technice. Dalším cílem předmětu je rovněž získat vědomostí o principech a zákonitostech fyzikálně chemických dějů. Po úspěšném ukončení předmětu se předpokládá, že posluchač se bude orientovat v problematice základních pojmů fyzikální chemie, jejich principech, vztazích a zákonitostech z oblasti reakční kinetiky, elektrochemie a koloidní chemie, jejich praktickém významu a bude také schopen používat nabyté vědomosti obecného charakteru jak v dalších chemických předmětech, tak i v řešení aplikačních problémů.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Fyzikální chemie jako vědní disciplína, má úzké vztahy s ostatními vědami. Lze ji proto velmi dobře využit pro pochopení dějů ovlivňujících životní prostředí. Předmět pokrývá elementární části fyzikální chemie, na která navazují témata z oblastí rovnováh chemických reakcí, vybrané partie z oblasti vlastností a chování systémů obsahujících elektrolyty a popis rychlosti chemických reakcí (kinetika).
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Vědomosti studenta jsou ověřovány písemnou formou, přičemž je kladen důraz na porozumění danému tématu a aplikaci teoretických poznatků při řešení praktických úloh. Hodnocení zahrnuje i kolektivní hodnocení a sebehodnocení.
E-learning
Další požadavky na studenta
Na studenta nejsou definovány žádné další požadavky. Je doporučeno úspěšné absolutorium předmětu Fyzikální chemie I.
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
- Elektrochemie homogenních systémů: Roztoky elektrolytů a jejich charakteristika. Rovnováhy v roztocích elektrolytů, stupeň disociace, Arrheniova teorie. Faradayovy zákony elektrolýzy a jejich využití. Vodivost roztoků elektrolytů a její měření. Molární vodivost a mezní molární vodivost elektrolytů a iontů. Pohyblivost iontů a její měření. Využití měření vodivosti v chemii. Aktivita a aktivitní koeficient. Iontová síla. Závislost aktivitního koeficientu na iontové síle. Debye-Hückelova teorie. Teorie kyselin a zásad. Disociace silných a slabých elektrolytů. Stupeň disociace a disociační konstanta. Arrheniova a Brönstedova teorie kyselin a zásad. Autoprotolýza. pH a stupnice kyselosti (Hammett). Přibližné výpočty pH pro roztoky kyselin a zásad. Měření pH – praktická stupnice pH. Hydrolýza solí. Pufry – jejich popis a praktická realizace. Pufrační kapacita. Omezeně rozpustné soli. Amfolyty. Tautomerní rovnováhy roztoků elektrolytů – acidobazické indikátory. Komplexní elektrolyty. Lewisova teorie kyselin a zásad.
- Elektrochemie heterogenních systémů: Elektrochemický potenciál. Elektroda, galvanický článek. Rovnovážné (elektromotorické) napětí a elektrická práce galvanického článku. Elektrodový potenciál. Nernstova rovnice. Reverzibilní elektrody - jejich třídění a příklady včetně použití v praxi. ISE - Iontově selektivní elektrody. Elektrická dvojvrstva. Kinetika elektrodových dějů. Polarizace elektrod.
- Reakční kinetika: Izolované a simultánní reakce. Reakční rychlost. Rychlostní konstanta, řád reakce, molekularita reakce. Reakční mechanismus. Jednoduché jednosměrné reakce, reakce 0., I. a II. řádu. Poločas reakce, vliv teploty a dalších faktorů na reakční rychlost. Reakce vyšších řádů. Metody určování řádu reakce. Simultánní reakce - zvratné, bočné, následné, autokatalytické. Řetězové reakce. Katalýza - homogenní, heterogenní a enzymatická. Reakce v roztocích – vliv iontové síly na rychlost reakce.
- Koloidní systémy: Charakteristika a základní vlastnosti koloidních soustav. Rozdělení koloidních soustav podle fázového uspořádání resp. interakcí na fázovém rozhraní. Lyofilní, lyofobní a asociační koloidy, optické, kinetické a elektrické vlastnosti koloidů, suspenze, mezifázové vlastnosti, tvorba suspenzí, sedimentace, emulze, typy emulzí, teorie jejich tvorby a stabilita, kapalné povrchy, povrchové a mezipovrchové napětí, adsorpce v kapalném mezifází, povrchově aktivní látky, systém hydrofilně-lipofilní, elektrická dvojvrstva, Nernstův a zeta potenciál, vliv elektrolytů. Molekulárně kinetické, optické a elektrické vlastnosti koloidních soustav.
- Fyzikální vlastnosti látek, fotochemie: Polarita látek, dipólový moment, relativní permitivita, absorpce elektromagnetického záření, Lambertův-Beerův zákon, atomová spektra absorpční a emisní, absorpce světla molekulami v UV, VIS a IČ oblasti elektromagnetického záření, nukleární magnetická rezonance, hmotnostní spektrometrie, emisní molekulová spektra (Ramanův jev, fluorescence a fosforescence), fotochemické reakce.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky