635-2052/01 – Chemie pevných látek (CHPL)
| Garantující katedra | Katedra tepelné techniky | Kredity | 3 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Jonáš Tokarský, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2023/2024 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Student bude schopen:
klasifikovat a charakterizovat pevné látky na základě jejich vazeb, struktury a vlastností,
klasifikovat typy poruch v pevných látkách a diskutovat elastickou a plastickou deformaci,
demonstrovat vhodné druhy pevných látek pro specifické aplikace v nanotechnologiích,
diskutovat a interpretovat RTG difraktogram pevné látky,
klasifikovat základní a složené prvky symetrie slučitelné s translační periodicitou a demonstrovat je na strukturách pevných látek,
charakterizovat základní pojmy z oblasti nukleace a fázových přechodů,
klasifikovat a demonstrovat základní typy reakcí v pevné fázi.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Anotace
Tento předmět seznamuje studenta se základními kapitolami chemie pevné fáze. Na základě předešlých znalostí z chemie, fyziky a matematiky dále prohlubuje vědomosti studenta v oblasti struktury a vlastností krystalických i amorfních pevných látek. Mimo klasifikaci látek je důraz kladen především na osvojení znalostí potřebných v materiálovém výzkumu. Proto jsou pro v rámci předmětu demonstrovány specifické aplikace pevných látek v nanotechnologiích a předmět je tak doplněn nejen příklady a ukázkami ze současné odborné literatury, ale rovněž z vědecké praxe.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Studijní výsledky jsou ověřovány průběžně v rámci cvičení a na základě vypracování dvou samostatných úkolů - praktických příkladů z probírané tematiky. Na konci semestru studenti podstupují zápočtový test (minimální požadovaný výsledek 50 %). Zkouška sestává z písemné a ústní části. Pro úspěšné složení zkoušky je zapotřebí výsledek > 50 %.
E-learning
Další požadavky na studenta
Kromě účasti na cvičení je v průběhu semestru požadováno vypracování dvou samostatných úkolů - praktických příkladů z probírané tematiky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Opakování problematiky chemické vazby a elektronegativity, charakteristika pevné fáze, základní rozdělení pevných látek a rozdělení krystalů, krystalová mříž a mřížové parametry.
2. Iontové krystaly, jejich struktura a vlastnosti. V rámci této problematiky bude věnována pozornost mřížkové energii, Bornovu-Haberovu cyklu a Madelungově konstantě.
3. Kovalentní krystaly, jejich struktura a vlastnosti, přechod mezi iontovými a kovalentními vazbami. Kovové krystaly, jejich struktura a vlastnosti.
4. Lennard-Jonesovův potenciál a vodíková vazba, van der Waalsovy krystaly a krystaly na bázi vodíkových můstků. Budou vysvětleny homodesmické a heterodesmické struktury, polymorfie.
5. Po úvodní definici a rozdělení poruch krystalové struktury, bude věnována pozornost bodovým poruchám, a to včetně příkladů praktického využití a čárovým poruchám. Základy elastické a plastické deformace materiálu.
6. Plošné poruchy, objemové a vrstevné poruchy, včetně příkladů druhů poruch. Přírodní vrstevnaté struktury a jejich využití. Budou ozřejměny základní principy interkalace.
7. Princip popisu atomárních rovin pomocí Millerových indexů, včetně praktických příkladů. Na historickém výpočtu velikosti krystalové buňky pomocí hustoty bude vysvětlen pojem mezirovinné vzdálenosti. Bude představena a odvozena Braggova rovnice.
8. Význam RTG difrakční analýzy v charakterizaci pevných látek, a to včetně praktických příkladů. Bude ukázán vztah mezi mřížovými parametry, Millerovými indexy a mezirovinnou vzdáleností.
9. Vysvětlení pojmu symetrie, základní prvky slučitelné s translační periodicitou, včetně praktických příkladů. Bude proveden důkaz možné četnosti rotačních os. Kvazikrystaly a jejich zařazení mezi krystalové struktury.
10. Kombinace prvků symetrie a příslušné transformační matice včetně jejich odvození. Pozornost bude dále věnována rovinným a prostorovým grupám.
11. Definice mezomorfní fáze, typy kapalných krystalů podle způsobu vzniku a jejich vnitřní struktury. Dále bude pozornost věnována vlastnostem a využití kapalných krystalů.
12. Amorfní pevné fázi, konkrétně sklům, jejich struktuře a vlastnostem. Budou uvedeny metody přípravy skel a kritéria sklotvornosti, fázové přechody.
13. Budou představeny modely růstu krystalů, typy chemických reakcí v pevné fázi.
14. Kontrolní test, zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.