546-0507/01 – Fyzikální chemie I (FCHI)
| Garantující katedra | Katedra environmentálního inženýrství | Kredity | 7 |
| 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 | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2007/2008 | Rok zrušení | 2014/2015 |
| 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 chemie, fyzika, a matematika. Cílem přednášek je seznámit posluchače s obecnými základy teoretických postupů různých vědních disciplín 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 složení a struktury látek, termodynamiky, 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
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Anotace
Fyzikální chemie jako vědní disciplína, její vztahy s ostatními vědami. Využití fyzikální chemie pro pochopení dějů ovlivňujících životní prostředí. Předmět pokrývá elementární části fyzikální chemie (základní pojmy a veličiny, stavové chování, základy termodynamiky), na která navazují témata z oblastí fázových rovnováh, 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
Vychází z platného klasifikačního řádu, který je součástí školního řádu. Vědomosti žáka jsou ověřovány písemnou i ústní formou, přičemž je kladen důraz na porozumění danému tématu a aplikaci teoretických poznatků při řešení praktických úloh. Hodnocení zahrnuje i kolektivní hodnocení a sebehodnocení. Do celkového hodnocení je zahrnuta i aktivní práce žáku v hodině.
E-learning
Další požadavky na studenta
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx doplnit xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Úvod: Fyzikální chemie z hlediska aplikací významných pro analytickou chemii a technologie používané v environmentálním inženýrství. Základní pojmy, termodynamický systém, termodynamický děj, stavové veličiny.
Mezimolekulové síly a stavy hmoty: Vazebné a nevazebné interakce, krystalografie, rentgenová difrakce, polymorfie, izomorfie, izotropie, anizotropie, kapalné krystaly.
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.
Termodynamika: I.věta termodynamiky, vnitřní energie a enthalpie, termochemie, reakční tepla a jejich závislost na teplotě, termochemické zákony, II. věta termodynamická, vratné a nevratné děje, entropie, Helmholtzova a Gibbsova energie, chemický potenciál, pojem absolutní entropie.
Chemické rovnováhy: Rovnovážná konstanta, rovnovážný stupeň konverze a jeho ovlivnění reakčními podmínkami, le Chatelierův princip; standardní změna Gibbsovy energie při reakci, závislost rovnovážné konstanty na teplotě.
Fázové rovnováhy: Gibssův zákon fází, typy soustav, jednosložkové rovnováhy, Clapeyronova a Clausiova-Clapeyronova rovnice, dvousložkové soustavy, Henryho zákon, omezeně mísitelné kapaliny, rozpustnost tuhých látek, soustava tuhá látka - rozpouštědlo, taveniny, Raoultův zákon a jeho využití, kryoskopie a ebulioskopie, osmotický tlak, třísložkové soustavy, Nernstův rozdělovací zákon, extrakce, trojúhelníkový diagram, soustava tří kapalin, jevy na fázovém rozhraní, principy chromatografických metod, základní metodiky termické analýzy.
Reakční kinetika: Rychlost reakce, molekularita a řád reakce, reakční mechanismus, jednoduché jednosměrné reakce, reakce 0., I. a II. řádu, rychlostní konstanta, poločas reakce, vliv teploty a dalších faktorů na reakční rychlost, kinetika simultánních reakcí, katalýza.
Elektrochemie: Rovnováhy v roztocích elektrolytů, charakteristika elektrolytů, stupeň disociace, Arrheniova teorie, aktivita, aktivní koeficient, iontová síla, Debye-Hückelův limitní vztah, disociace vody, pH, teorie kyselin a zásad, disociace slabých kyselin a zásad, výpočet jejich pH, Ostwaldův zřeďovací zákon, pufry, mechanismus působení, Hendersonova-Hasselbalchova rovnice, kapacita pufrů, hydrolýza solí, hydrolytická konstanta a výpočet pH solí, amfotení elektrolyty, izoelektrický bod, acidobazické indikátory, rozpustnost sraženin, součin rozpustnosti, transportní děje v roztocích elektrolytů, vodivost elektrolytů, Kohlrauschův zákon, Arrheniův vztah, potenciál elektrody v roztoku vlastních iontů, oxidačne-redukční potenciál, typy elektrod, galvanické články a měření EMN, kapalinový potenciál, elektrolýza, Faradayovy zákony, polarizace, princip klasické polarografie a příbuzné moderní elektrochemické metody.
Koloidní systémy: 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.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky