651-2087/01 – Physical Chemistry II (FCH II)
| Gurantor department | Department of Chemistry and Physico-Chemical Processes | Credits | 5 |
| Subject guarantor | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. | Subject version guarantor | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. |
| Study level | undergraduate or graduate | Requirement | Compulsory |
| Year | 2 | Semester | summer |
| | Study language | Czech |
| Year of introduction | 2022/2023 | Year of cancellation | |
| Intended for the faculties | FMT | Intended for study types | Bachelor |
Subject aims expressed by acquired skills and competences
Graduates of the course will:
- be able to apply thermodynamic functions to electrolyte solutions;
- be able to characterize the possibilities of using electrochemical cells;
- know and understand basic kinetic concepts for describing homogeneous and heterogeneous systems;
- be able to characterize dispersion systems, including their properties;
- understand equilibria at phase interfaces of colloidal systems;
- be able to apply the acquired theoretical knowledge in theoretical and laboratory exercises and in technical practice.
Teaching methods
Lectures
Tutorials
Experimental work in labs
Summary
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.
Compulsory literature:
Recommended literature:
1. LAURIER L. Schramm. Emulsions, Foams, and Suspensions. Fundamentals and Applications. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2005. ISBN: 978-3-527-30743-2.
Additional study materials
Way of continuous check of knowledge in the course of semester
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
Other requirements
There are no additional requirements.
Prerequisities
Subject has no prerequisities.
Co-requisities
Subject has no co-requisities.
Subject syllabus:
Electrochemistry
1. Chemical equilibrium in electrolyte solutions. Electrolyte solutions, theory of electrolyte conductivity, theory of strong electrolytes.
2. Electrolyte systems with chemical reaction, galvanic cells, electrochemical potential, basic types of electrodes and galvanic cells. Electrode processes.
Chemical kinetics
3. Kinetics of homogeneous chemical reactions. Basic concepts. Formal kinetic equations of simple n-th order reactions.
4. Experimental methods of chemical kinetics. Methods for determining the kinetic equation, reaction order and rate constants of simple reactions. Mechanism of complex chemical reactions, simultaneous reactions, chain reactions.
5. Dependence of reaction rate on temperature, Arrhenius equation. Theory of reaction rates, basics of collision theory and activated complex theory. Thermodynamic aspects.
6. Kinetics of heterogeneous reactions, description. Diffusion. Rate-determining step. Theory of catalysis. Autocatalysis, homogeneous and heterogeneous catalysis.
Colloid chemistry
7. Dispersion systems. Basic concepts. Classification of dispersion systems. Properties of colloidal systems – optical, kinetic and electrical, electrokinetic phenomena. Structure of colloidal particles. Electrical double layer.
8. Micelle. Lyophilic and lyophobic colloids, formation and stability. State changes of colloidal systems, gels, coagulation.
9. Membranes. Osmotic pressure of colloidal systems. Donnan membrane equilibria.
10. Emulsions. Formation and stability of emulsions, emulsifiers, emulsion stabilizers and their physicochemical effects.
11. Equilibria at phase interfaces. Surface phenomena. Surface energy, surface and interfacial tension. Curved phase interfaces. Vapor tension over curved surfaces, Kelvin relation.
12. Adsorption. Gibbs adsorption isotherm. Adsorption at a solid phase interface, adsorption of substances from solution, adsorption isotherms.
The content of theoretical exercises will be in accordance with the lecture syllabus.
Labs:
- Determination of the activation energy of acetone iodination.
- Polarimetric determination of the rate of sucrose inversion.
- Determination of the reaction order for individual components in a non-elementary reaction.
- Homogeneous acid catalysis.
- Decomposition of hydrogen peroxide catalyzed by iodide ions.
- Kinetics of the photocatalytic decomposition of Orange III in the aqueous phase.
Conditions for subject completion
Occurrence in study plans
Occurrence in special blocks
Assessment of instruction
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.