619-0803/01 – Vybrané kapitoly z heterogenní kinetiky (VKHK)

Garantující katedraKatedra fyzikální chemie a teorie technologických procesůKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc., dr.h.c.Garant verze předmětuprof. Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc., dr.h.c.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2005/2006Rok zrušení2015/2016
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DOB36 prof. Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc., dr.h.c.
ZAL041 Ing. Monika Kawuloková, Ph.D.
KOC33 prof. Ing. Kamila Kočí, Ph.D.
OBA79 prof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.
SIH004 Ing. Marcel Šihor, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

- definovat a používat kinetické vztahy a pojmy – reakční rychlost, řád reakce, molekularita reakce kinetické rovnice, rychlostní konstanta - charakterizovat teorii reakčních rychlostí – srážková teorie reakčních rychlostí, teorie aktivovaného komplexu - popisovat a analyzovat základní články heterogenního procesu – fyzikální procesy limitující kinetiku heterogenního děje, difúze, Fickovy zákony, tvorba nové fáze a její růst, adsorpce, adsorpční izotermy - charakterizovat kinetický průběh heterogenních katalytických reakcí - aplikovat získané teoretické poznatky na teoretických a laboratorních cvičeních

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Obsahem předmětu je teoretický základ v oblasti aplikace základních principů fyzikální chemie na jednotlivé heterogenní reakce.

Povinná literatura:

Treindl,L., Chemická kinetika, SPN, Bratislava 1978, 304 s. Barret.P., Kinetika heterogenních reakcí v soustavách tuhá látka-plyn, Praha 1978. Adamcová Z., Příklady a úlohy z fyzikální chemie, SNTL Praha 1989. Bartovská L, Chuchvalec P., Kinetika a katalýza, příklady a úlohy, skriptum VŠCHT, Praha 1991 Kopečný M., Dorušková M., Návody do cvičení z fyzikální chemie, skriptum VŠB-TU, Ostrava 1991. Handlířová a kol., Návody pro laboratorní cvičení z fyzikální chemie, skriptum Univerzita Pardubice 1998. Imriš I., Komorová L., Laboratórne cvičenia z teórie hutnickych pochodov, Alfa Bratislava, 1990. Atkins,P.W., Physical Chemistry, Oxford university press, Oxford 1993, 995 s. Laidler,K.J., Chemical kinetics, Harper and Row, New York 1987. Crank,J., The mathematics of diffusion, Claredon press, Oxford 1975. Bond,G.C., Heterogeneous catalysis:principles and applications, Clarendon Press,Oxford 1986. Satterfield,C., Heterogenous catalysis in practice, McGraw-Hill, New York 1980.

Doporučená literatura:

Moore,W.J., Fyzikální chemie, SNTL, Praha 1979.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Podmínky pro získání zápočtu: - účast na teoretických cvičeních menší než 86% (více než 1 neúčast) poskytuje možnost neudělení zápočtu - úspěšné absolvování dvou samostatných výpočtových písemek – hodnocení (14 + 14) = max. 28 bodů - aktivní účast ve výpočtových cvičeních – 2 body - absolvování 5 laboratorních cvičení, odevzdání a obhájení protokolů včetně naměřených dat podepsaných vyučujícím – max. 15 bodů (toto bodové ohodnocení představuje hodnocení jak vlastní teoretické přípravy na zadanou laboratorní úlohu, tak hodnocení práce v laboratoři a hodnocení obsahové a formální stránky laboratorního protokolu včetně jeho obhajoby) Bodové hodnocení zápočtu: - zápočet min. bodů 20 - zápočet max. bodů 45 V celkovém zisku bodového ohodnocení zápočtu musí být obsaženo nenulové hodnocení obou výpočtových písemek (min. 7 bodů za 1 písemku) a laboratorního cvičení, tzn. student musí absolvovat obě výpočtové písemky a splnit podmínky laboratorního cvičení. Bodové hodnocení zkoušky: zkouška kombinovaná - písemná část zkoušky - max. 15 bodů - teoretická část zkoušky - max. 40 bodů V celkovém zisku bodového ohodnocení zkoušky musí být obsaženo jak nenulové hodnocení výpočtové zkouškové písemky (min. 5 bodů) tak nenulové hodnocení vlastní ústní zkoušky, tzn. student musí absolvovat obě části zkoušky. Bodové hodnocení předmětu se získá součtem bodů za cvičení a za absolvování zkoušky, výsledná klasifikace je dána podmínkami ve Studijním a zkušebním řádu VŠB TUO.

E-learning

Další požadavky na studenta

Nejsou definovány. No other activities required.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Terminologie chemické kinetiky – reakční rychlost, rychlostní rovnice, reakční řád, rychlostní konstanta, molekularita reakce, mechanismus reakce, klasifikace chemických reakcí – reakce jednoduché a simultánní, homogenní a heterogenní. 2. Homogenní reakce - integrované kinetické rovnice – reakce prvního, druhého, třetího a vyšších řádů, poločas reakce, určování řádu reakce. Kinetika simultánních reakcí (zvratné, bočné, následné) – kinetický popis, limitující článek. 3. Závislost reakční rychlosti na teplotě - Arrheniova rovnice, aktivační energie, možnosti stanovení, frekvenční faktor. Závislost reakční rychlosti na tlaku. 4. Teorie reakční rychlosti – srážková teorie a teorie absolutních reakčních rychlostí. 5. Kinetika heterogenních procesů, základní články – difúze, adsorpce, vlastní chemická reakce. 6. Mechanismy a matematický popis difúze - molekulární, konvektivní a turbulentní difúze. Fickovy zákony, difúzní tok. Základní zákonitosti reakcí v oblasti silného působení vnější a vnitřní difúze. 7. Proces s následnými a souběžnými články, difúzní a chemický odpor. Vliv různých činitelů na kinetiku difúze. Příklady heterogenních dějů řízených difúzí. 8. Povrchové jevy a kinetika reakcí. Fyzikální adsorpce a chemisorpce. Povrchové vlastnosti tuhých látek, podstata adsorpčních procesů. Vliv elektronové struktury kovů na jejich adsorpční vlastnosti, adsorpce na polovodičích a izolátorech. Adsorpce z plynné fáze a z roztoku na tuhém fázovém rozhraní. 9. Empirické a teoretické adsorpční izotermy – izoterma Freundlichova, Langmuirova, BET. Vliv teploty a tlaku na adsorpčně-desorpční děje. Příklady aplikace povrchových dějů. 10. Kinetika topochemických reakcí, popis a analýza jednotlivých period. Kinetické křivky. Nukleace nových fází. Vliv fázového rozhraní na kinetiku. 11. Kinetika heterogenních dějů v soustavách prvního řádu – tání, vypařování, sublimace, tuhnutí (krystalizace) kondenzace, polymorfní přeměny. Příklady kinetiky v soustavách druhého a vyšších řádů. 12. Principy katalýzy, katalýza homogenní a heterogenní. Mezistupně a kinetika homogenních katalytických reakcí. Acidobazická katalýza. 13. Kinetika a základní představy o mechanismech heterogenních katalytických reakcí. Katalýza na kovech a nekovech. Kinetika a mechanismus reakcí plynných složek katalyzovaných tuhým katalyzátorem. Katalyzátor – výběr, aktivní centra, selektivita, promotory, otrava, stárnutí. Teorie výběru katalyzátoru. Průmyslové aplikace heterogenní katalýzy. 14. Enzymově katalyzované reakce, Michaelisova konstanta, enzymatická inhibice. Výpočtová cvičení: - kinetika jednoduchých reakcí. Integrace kinetických rovnic pro reakce 1., 2. a vyšších řádů, určení aktivační energie. Sledování časového průběhu reakce měřením aditivní vlastnosti. - simultánní reakce. Paralelní, následné a protisměrné reakce. - ideální izotermní reaktory. Látkové bilance pro vsádkový a průtočný ideálně míchaný reaktor a reaktor s pístovým tokem. - test teoretických znalostí – možnosti a), b), c), d). - homogenní katalýza. Acidobazická katalýza. - výpočtový test. Laboratorní cvičení: 1. Stanovení aktivační energie jodace acetonu 2. Polarimetrické stanovení inverze sacharózy 3. Studium kinetiky oxidace kovů 4. Studium rychlosti termického rozkladu uhličitanu 5. Stanovení reakčního řádu pro jednotlivé složky u neelementární reakce 6. Homogenní kyselá katalýza 7. Rozklad peroxidu vodíku katalyzovaný jodidovými ionty

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr, platnost do: 2014/2015 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 45 (45) 20
                Laboratorní práce Laboratorní práce 15  0
                Písemka Písemka 28  0
                Jiný typ úlohy Jiný typ úlohy 2  0
        Zkouška Zkouška 55 (55) 15
                Písemná zkouška Písemná zkouška 15  5
                Ústní zkouška Ústní zkouška 40  10
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2014/2015 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2009/2010 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2008/2009 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2007/2008 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2006/2007 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2005/2006 (N3909) Procesní inženýrství (2807T004) Chemické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2005/2006 (N3909) Procesní inženýrství (3911T008) Chemické a fyzikální metody zkoušení materiálu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2012/2013 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI_ECTS 2011/2012 prezenční čeština povinný 600 - Děkanát FMT stu. blok