619-3017/01 – Vybrané kapitoly z kinetiky (VKK)

Garantující katedraKatedra fyzikální chemie a teorie technologických procesůKredity7
Garant předmětudoc. Ing. Lenka Řeháčková, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Lenka Řeháčková, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DOB30 prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.
FRA37 Ing. Hana Francová, 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:

BARTOVSKÁ, L. Chemická kinetika. Praha: VŠCHT, 2008. Dostupné též z: http://147.33.74.135/knihy/uid_isbn-978-80-7080-670-8/pages-img/001.html Studijní opora: DOBROVSKÁ, Jana. Fyzikální chemie - 2.část [online] 2017. Dostupné z: https://www.fmmi.vsb.cz/cs/katedry-a-pracoviste/619/vyukove-opory-katedry /index.html NOVÁK, Josef. Fyzikální chemie: bakalářský a magisterský kurz. (Druhý svazek). Praha: Vydavatelství VŠCHT, 2008. ISBN 978-80-7080-675-3. Dostupné též z: https://vydavatelstvi.vscht.cz/katalog/publikace?uid=uid_isbn-978-80-7080-675-3 BARTOVSKÁ, Lidmila a Pavel CHUCHVALEC. Kinetika a katalýza: příklady a úlohy. Praha: VŠCHT, 1991. ISBN 80-7080-105-0. KELLÖ, Vojtech a Alexander TKÁČ. Fyzikálna chémia. 3. upr. vyd. Bratislava: Alfa, 1977. ATKINS, P. W. a J. DE PAULA. Atkins' Physical chemistry. Oxford: Oxford University Press, c2014. ISBN 978-0-19-969740-3.

Doporučená literatura:

BARTOVSKÁ, Lidmila. Příklady z fyzikální chemie II. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická, 2002. ISBN 80-7080-469-6. ADAMCOVÁ, Zdenka. Příklady a úlohy z fyzikální chemie. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1989. ISBN 80-03-00104-8. ATKINS, P. W. Fyzikálna chémia. (Časť 1, 2a, 2b,3). Bratislava: Slovenská technická univerzita, 1999. ISBN 80-227-1238-8. CABICAR, Josef. Fyzikální chemie III: chemická reakční kinetika. Praha: České vysoké učení technické, 1988. TREINDL,Ľudovít. Chemická kinetika. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1978. VOHLÍDAL, Jiří. Chemická kinetika. Praha: Karolinum, 2001. KIPERMAN, S. L. Kinetika heterogenních katalytických reakcí. Přeložil Ludvík BERÁNEK. Praha: Academia, 1969. An introduction to chemical kinetics [online]. Hoboken: Wiley, 2005 [cit. 2018-03-27]. ISBN 0-470-09060-X. https://www.sciencedirect.com/science/book/9780126478501

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

PREZENČNÍ STUDIUM 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 požadavky na studenta 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 - Studium kinetiky oxidace kovů - Studium rychlosti termického rozkladu uhličitanu - Stanovení reakčního řádu pro jednotlivé složky u neelementární reakce - Homogenní kyselá katalýza - Rozklad peroxidu vodíku katalyzovaný jodidovými ionty - Kinetika fotokatalytického rozkladu Orange III ve vodné fázi

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 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
                Písemka Písemka 28  0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 15  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: 86% účast na teoretických cvičeních daného předmětu 100% účast na laboratorních cvičeních daného předmětu

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2021/2022 (N0712A130004) Chemické a environmentální inženýrství TCH P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0712A130004) Chemické a environmentální inženýrství TCH P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0712A130004) Chemické a environmentální inženýrství TCH P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku