546-0507/01 – Fyzikální chemie I (FCHI)

Garantující katedraKatedra environmentálního inženýrstvíKredity7
Garant předmětudoc. Mgr. Eva Pertile, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Mgr. Eva Pertile, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2007/2008Rok zrušení2014/2015
Určeno pro fakultyHGFUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
PER34 doc. Mgr. Eva Pertile, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
kombinovaná Zápočet a zkouška 16+0

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:

PERTILE, E.: Základy fyzikální chemie pro kombinované studium, multimediální učební text, CD, VŠB TUO, 2000, aktualizace 2008. NOVÁK J. a kol.: Fyzikální chemie I - bakalářský kurz, VŠCHT Praha 2005. Dostupný na: http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/skripta-bakal.pdf. BARTOVSKÁ L., NOVÁK J.: Úlohy z fyzikální chemie: bakalářský kurz. Verze 2.0. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 2005. ISBN 80-7080-563-3. Dostupné z http://147.33.74.135/knihy/uid_ekniha-003/pages-img/. Příklady z fyzikální chemie online. Dostupné z http://www.vscht.cz/fch/prikladnik/prikladnik/p.html. LABÍK Stanislav, Michal BUREŠ, Pavel CHUCHVALEC, Jiří KOLAFA, Josef NOVÁK a Karel ŘEHÁK. Příklady z fyzikální chemie online. Dostupné z http://www.vscht.cz/fch/prikladnik/prikladnik/p.html. CHANG R.: Chemistry. 10th Edition. McGraw-Hill: New York, 2010. 1170 p. Dostupné z: https://archive.org/details/Chemistry_10th_Edition_Raymond_Chang.

Doporučená literatura:

MALIJEVSKÁ, I.; MALIJEVSKÝ, A.; NOVÁK, J. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. Praha : VŠCHT , 2004. 263 s. ISBN 80-7080-535-8. ATKINS, Peter William - Julio de Paula: Fyzikální chemie (překlad z anglické verze). VŠCHT Praha 2013. ISBN 978-80-7080-830-6. Dostupné z: http://vydavatelstvi.vscht.cz/katalog/publikace?uid=uid_isbn-978-80-7080-830-6.

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2010/2011 zimní semestr, platnost do: 2011/2012 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zkouška Zkouška 100 (100) 51
                Písemná zkouška Písemná zkouška 40  20
                Ústní zkouška Ústní zkouška 60  0
        Zápočet Zápočet  
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2014/2015 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Most 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Most 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Most 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Most 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Most 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Most 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Most 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2102) Nerostné suroviny (3904R022) Zpracování a zneškodňování odpadů K čeština Most 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku