619-3005/01 – Vybrané kapitoly z kinetiky (VKK)

Garantující katedraKatedra fyzikální chemie a teorie technologických procesůKredity7
Garant předmětuprof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2015/2016Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DOB36 prof. Ing. Ľudovít Dobrovský, CSc., dr.h.c.
FRA37 Ing. Hana Francová, Ph.D.
ZAL041 Ing. Monika Kawuloková, Ph.D.
KOC33 prof. Ing. Kamila Kočí, Ph.D.
KOS37 Ing. Gabriela Kostiuková, Ph.D.
R1E37 doc. Ing. Lenka Řeháčková, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

- používat kinetické rovnice pro chemické reakce 1., 2. a reakce vyšších řádů, - popsat a analyzovat reakční mechanismus na základě kinetických dat, - popsat a kvalifikovaně odhadnout kinetické parametry chemických reakcí, - aplikovat získané teoretické poznatky na výpočetních a laboratorních cvičeních a na různé procesy chemické praxe.

Vyučovací metody

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

Anotace

Tento předmět rozvíjí základní znalosti z fyzikální chemie, aplikuje základní principy fyzikální chemie na jednotlivé heterogenní a homogenní reakce.

Povinná literatura:

[1] Treindl, L., Chemická kinetika, SPN, Bratislava 1978, 304 s. [2] Bartovská, L., Chuchvalec, P., Kinetika a katalýza, příklady a úlohy, skriptum VŠCHT, Praha 1991. [3] Kopečný, M., Dorušková, M., Návody do cvičení z fyzikální chemie, skriptum VŠB-TU, Ostrava 1991. [4] Vohlídal, J., Chemická kinetika, Karolinum, Praha 2001.

Doporučená literatura:

[1] Barret, P., Kinetika heterogenních reakcí v soustavách tuhá látka-plyn, Praha 1978. [2] Moore, W.J., Fyzikální chemie, SNTL, Praha 1979. [3] Adamcová Z., Příklady a úlohy z fyzikální chemie, SNTL Praha 1989. [4] Handlířová a kol., Návody pro laboratorní cvičení z fyzikální chemie, skriptum Univerzita Pardubice 1998. [5] Imriš, I., Komorová, L., Laboratórne cvičenia z teórie hutnickych pochodov, Alfa Bratislava, 1990.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Podmínky pro získání zápočtu: - 100 % účast na teoretických cvičeních - 2 body - 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 - oprava písemky – lze opravit maximálně jednu písemku maximálně jedenkrát. - absolvování 5 laboratorních cvičení, odevzdání a obhájení protokolů – 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. 5 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

Další poždadavky nejsou definovány.

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. 3. Kinetika simultánních reakcí (zvratné, bočné, následné) – kinetický popis, limitující článek. 4. Metody určování řádu chemické reakce. Závislost reakční rychlosti na teplotě - Arrheniova rovnice, aktivační energie, frekvenční faktor. Závislost reakční rychlosti na tlaku. 5. Teorie chemické kinetiky – srážková teorie a teorie absolutních reakčních rychlostí. 6. Kinetika heterogenních procesů, základní články – difúze, adsorpce, vlastní chemická reakce. 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. Empirické a teoretické adsorpční izotermy – izoterma Freundlichova, Langmuirova, BET. Vliv teploty a tlaku na adsorpčně- desorpční děje. Příklady aplikace povrchových dějů. 9. Kinetika topochemických reakcí, popis a analýza jednotlivých period. Kinetické křivky. Nukleace nových fází. Vliv fázového rozhraní na kinetiku. 10. Experimentální metody chemické kinetiky. 11. Principy katalýzy, katalýza homogenní a heterogenní. Mezistupně a kinetika homogenních katalytických reakcí. Acidobazická katalýza. 12. 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. 13. Enzymově katalyzované reakce, Michaelisova konstanta, enzymatická inhibice. 14. Reakce v roztocích (rozpouštědlo jako katalyzátor). Základy fotochemie. Teoretické cvičení: - Úvod – seznámení s časovým harmonogramem cvičení, podmínkami pro získání zápočtu a doporučenou literaturou. 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. - Homogenní katalýza. Acidobazická katalýza. - Výpočtový test Laboratorní cvičení: - Stanovení aktivační energie jodace acetonu - Polarimetrické stanovení inverze sacharózy - Stanovení rychlostní konstanty zásadité hydrolýzy octanu etylnatého - Studium kinetiky oxidace kovů - Studium rychlosti termického rozkladu uhličitanu - Stanovení reakčního řádu složitější reakce - Rozklad peroxidu vodíku katalyzovanými jodidovými ionty

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2015/2016 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
2019/2020 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N3909) Procesní inženýrství (2805T019) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku