651-2201/02 – Physical Chemistry (FCH)
| Gurantor department | Department of Chemistry and Physico-Chemical Processes | Credits | 8 |
| Subject guarantor | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. | Subject version guarantor | prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc. |
| Study level | undergraduate or graduate | | |
| | Study language | English |
| 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
- to utilize the fundamental thermodynamic quantities (enthalpy, entropy, Gibbs energy) for the system behaviour describing;
- to describe the chemical equilibrium, to illustrate the influence of temperature and pressure;
- to describe the phase equilibrium, the Gibbs phase rule, phase equilibrium of pure substances;
- to define and to utilize basic terms of chemical kinetics - rate of chemical reaction, rate law and rate constants, reaction order. To illustrate the temperature dependence of reaction rates;
- to describe basic processes of heterogeneous reactions – diffusion, adsorption
- to determine the rate-limiting step for heterogeneous processes
- to apply obtained theoretical knowledge in tutorials and laboratory and on selected processes of chemical practice.
Teaching methods
Lectures
Individual consultations
Tutorials
Experimental work in labs
Summary
The topic of the subject is Chemical Thermodynamics (thermodynamical description of the systems and processes, chemical and phase equilibria) and Chemical Kinetics (rate analysis of homogeneous and heterogeneous reactions).
Compulsory literature:
Recommended literature:
Way of continuous check of knowledge in the course of semester
Podmínky pro udělení zápočtu na cvičení:
- 100 % účast na teoretických cvičeních a 1 omluvená neúčast – 3 body
- 2 omluvené neúčasti - 1 bod
- účast na teoretickém cvičení menší než 79% ( více než 3 neúčasti)
poskytuje možnost neudělení zápočtu
- úspěšné absolvování dvou samostatných výpočtových písemek – hodnocení
13 + 13 = max. 26 bodů
- absolvování 8 laboratorních cvičení, odevzdání a obhájení protokolů –
max. 16 bodů ( toto bodové ohodnocení představuje jak hodnocení vlastní
teoretické přípravy na danou laboratorní úlohu, tak práci v laboratoři a
hodnocení obsahové a formální stránky laboratorního protokolu včetně
jeho obhajoby)
- oprava písemky – lze opravit maximálně jednu písemku maximálně jedenkrát.
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. 4 body za 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 část zkoušky - max. 40 bodů
V celkovém zisku bodového ohodnocení zkoušky musí být obsaženo jak nenulové hodnocení výpočtové zkouškové písemky (min. 5 bodů za písemku), 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
No other activities are required.
Prerequisities
Subject has no prerequisities.
Co-requisities
Subject has no co-requisities.
Subject syllabus:
Lectures:
1. The subject introduction. Chemical thermodynamics – the First Law. Heat capacity and its temperature dependence. The conservation of energy. Internal energy and enthalpy. The standard enthalpy. Temperature dependence of enthalpy.
2. Chemical thermodynamics – application of the First Law. Chemical change: reaction enthalpies, enthalpies of combustion, standard enthalpies of formation, the variation od reaction enthalpy with temperature. Physical change: the enthalpy of phase transition.
3. Chemical thermodynamics – the Second Law: Entropy. Entropy and the Second Law. The direction of spontaneous change. The entropy accompanying heating, cooling and a phase transformation. The standard reaction entropy and the spontaneity of chemical reactions.
4. Chemical thermodynamics – the Second Law: the Gibbs energy. Properties of the Gibbs energy. Combination of the First and the Second Law. The variation of the Gibbs energy with pressure and temperature.
5. Chemical thermodynamics – application of the Second Law: the properties of mixture. Partial molar properties. Chemical potential and the equilibrium in heterogeneous systems.
6. Chemical thermodynamics – application of the Second Law: chemical equilibrium. The reaction Gibbs energy. Reactions in equilibrium – the equation of reaction isotherm. Equilibrium constants, expression for homogeneous and heterogeneous chemical reactions. The effect of temperature on chemical equilibrium.
7. Chemical thermodynamics – application of the Second Law: physical equilibria. The phase rule and its application for a one-component system. Phase diagram of pure substance, the triple point. Clapeyron and Clausius Clapeyron equation.
8. Chemical kinetics – reaction rates. The definition of rate, rate laws and constants. Reaction order. The determination of the rate law. First-order integrated rate laws, half-life.
9. Chemical kinetics – reaction mechanisms and the temperature dependence of reaction rates. Elementary reactions. Consecutive reactions. The formulation of rate laws. The rate-determining step. The Arrhenius equation, the Arrhenius parameters. The effect of catalyst.
10. Chemical kinetics – heterogeneous kinetics: diffusion. Physical and chemical steps of heterogeneous process. Diffusion, the Fick’s Laws. Diffusion coefficient, effect of temperature, effect of viscosity in fluids. The rate determining step – reaction control, diffusion control.
11. Chemical kinetics – heterogeneous kinetics: adsorption. Physisorption and chemisorption. Adsorption isotherms, the Freundlich and Langmuir isotherm.
Laboratory:
Laboratory 1: Determination of partial molar quantities.
Laboratory 2: Determination of calorimeter heat capacity.
Laboratory 3: Determination of temperature dependence of pressure of saturated vapours of the liquid and of its molar enthalpy of vaporization.
Laboratory 4: Thermal dissociation.
Conditions for subject completion
Occurrence in study plans
Occurrence in special blocks
Assessment of instruction
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.