619-3005/01 – Vybrané kapitoly z kinetiky (VKK)
| Garantující katedra | Katedra fyzikální chemie a teorie technologických procesů | Kredity | 7 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | 2020/2021 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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.
Další studijní materiály
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky