651-2087/01 – Fyzikální chemie II (FCH II)
| Garantující katedra | Katedra chemie a fyzikálně-chemických procesů | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2022/2023 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Absolventi předmětu budou:
- umět aplikovat termodynamické funkce na roztoky elektrolytů;
- umět charakterizovat možnosti využití elektrochemických článků;
- znát a rozumět základním kinetickým pojmům pro popis homogenních i heterogenních systémů;
- umět charakterizovat disperzní systémy, včetně jejich vlastností;
- rozumět rovnováhám na fázových rozhraních koloidních systémů;
- umět aplikovat získané teoretické poznatky na teoretických a laboratorních cvičeních a v technické praxi.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Předmět rozšiřuje základní znalosti fyzikální chemie o problematiku roztoků elektrolytů, chemické kinetiky a koloidních soustav. Při jeho studiu se předpokládá absolvování základního kurzu fyzikální chemie v rozsahu bakalářského studia z oblasti termodynamiky. Obsah předmětu je zaměřen na popis chování roztoků elektrolytů, elektrochemických článků a kinetický popis homogenních i heterogenních fyzikálně chemických dějů. Předmět se věnuje také soustavám obsahujícím koloidní částice a nanočástice, jejich vlastnostem a využitím.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
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 80% poskytuje možnost neudělení zápočtu
- úspěšné absolvování dvou samostatných výpočtových písemek
- oprava písemky – lze opravit maximálně jednu písemku maximálně jedenkrát.
- absolvování požadovaného počtu laboratorních cvičení, odevzdání a obhájení protokolů (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
- ústní 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 další požadavky na studenta.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Elektrochemie
1. Chemická rovnováha v roztocích elektrolytů. Roztoky elektrolytů, teorie vodivost elektrolytů, teorie silných elektrolytů.
2. Soustavy elektrolytů s chemickou reakcí, galvanické články, elektrochemický potenciál, základní typy elektrod a galvanických článků. Elektrodové procesy.
Chemická kinetika
3. Kinetika homogenních chemických reakcí. Základní pojmy. Formální kinetické rovnice jednoduchých reakcí n-tého řádu.
4. Experimentální metody chemické kinetiky. Metody stanovení kinetické rovnice, řádu reakce a rychlostních konstant jednoduchých reakcí. Mechanismus složitých chemických reakcí, simultánní reakce, řetězové reakce.
5. Závislost reakční rychlosti na teplotě, Arrheniova rovnice. Teorie reakčních rychlosti, základy teorie srážek a teorie aktivovaného komplexu. Termodynamické aspekty.
6. Kinetika heterogenních reakcí, popis. Difúze. Rychlost určující krok. Teorie katalýzy. Autokatalýza, homogenní a heterogenní katalýza.
Koloidní chemie
7. Disperzní soustavy. Základní pojmy. Klasifikace disperzních soustav. Vlastnosti koloidních soustav – optické, kinetické a elektrické, elektrokinetické jevy. Struktura koloidních částic. Elektrická dvojvrstva.
8. Micela. Lyofilní a lyofobní koloidy, vznik a stabilita. Stavové změny koloidních soustav, gely, koagulace.
9. Průchod disperzních soustav membránami. Osmotický tlak koloidních soustav. Donnanovy membránové rovnováhy.
10. Emulze. Vznik a stabilita emulzí, emulgátory, stabilizátory emulzí a jejich fyzikálně-chemické působení.
11. Rovnováhy na fázových rozhraních. Povrchové jevy. Volná a povrchová energie, povrchové a mezifázové napětí. Zakřivená fázová rozhraní. Tenze páry nad zakřivenými povrchy, Kelvinův vztah.
12. Adsorpce. Gibbsova adsorpční izoterma. Adsorpce na tuhém fázovém rozhraní, adsorpce látek z roztoku, adsorpční izotermy.
Náplň teoretických cvičení bude v souladu s osnovou přednášek.
Laboratorní úlohy:
- Stanovení aktivační energie jodace acetonu.
- Polarimetrické stanovení rychlosti inverze sacharózy.
- 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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.