9360-0103/06 – Fyzikální chemie (CH-F)
| Garantující katedra | Centrum nanotechnologií | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Jana Seidlerová, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Jana Seidlerová, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Absolvent předmětu je schopen definovat a charakterizovat obsah fyzikální chemie jako vědecké disciplíny, zná základní fyzikálně-chemické zákony. Získá dovednosti v popisu chemických dějů z termodynamického a kinetického hlediska. Dokáže své znalosti aplikovat při řešení konkrétních zadání chemických dějů.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
Předmět je zaměřen na získání základních znalostí fyzikální chemie, které studenti budou rozvíjet v dalších navazujících předmětech, jako např. analytická chemie, úvod do kvantové fyziky a chemie a předměty zaměřené na přípravu nanomateriálů. Hlavní důraz je kladen na získání znalostí chemické termodynamiky, rovnováh v systémech neelektrolytů i elektrolytů, rovnováh homogenních i heterogenních chemických reakcí. Druhá stěžejní část se věnuje popisu kinetiky a teorií mechanismu chemických reakcí.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Obojí. K získání zápočtu musí studenti absolvovat předepsaný počet kontrolních písemných prací a odevzdat seminární práci s aplikací termochemických výpočtů dle zadání. Správnost vypracování je hodnoceno předem definovaným počtem bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
Zpracuje seminární práci zaměřenou na praktické využití termochmie. Hodnocení práce je součástí zápočtu.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Úvod, fyzikální chemie jako vědní obor, základní pojmy a definice.
2. Makroskopická forma hmoty, vztah mezi makroskopickými a molekulovými vlastnostmi.
3. Základní elektrické, magnetické a optické vlastnosti molekul a jejich popis.
4. Interakce mezi molekulami, přitažlivé a odpudivé interakce, jejich kvantifikace. Soustavy bez chemických změn. Skupenské stavy hmoty.
5. Soustavy s chemickými změnami. Chemická termodynamika, základní termochemické zákony a jejich aplikace. Aplikace termodynamických potenciálů na chemické reakce.
6. Chemická rovnováha v soustavách neelektrolytů, podmínky chemické rovnováhy, výpočet rovnovážného složení pro homogenní a heterogenní procesy.
7. Chemická rovnováha v soustavách elektrolytů. Roztoky elektrolytů, teorie vodivosti elektrolytů, teorie silných elektrolytů.
8. Soustavy elektrolytů s chemickou reakcí, galvanické články, elektrochemický potenciál, základní typy elektrod a galvanických článků. Praktické použití galvanických článků. Elektrodové procesy.
9. Rovnováhy na fázovém rozhraní, základní vztahy popisující rovnováhy na fázovém rozhraní plyn – tuhá látka a plyn – kapalina a kapalina-tuhá látka. Gibbsova adsorpční izoterma. Základní adsorpční izotermy.
10. Chemická kinetika, základní pojmy, formální kinetické rovnice základních a složitých chemických reakcí.
11. Teorie popisu mechanismu chemických reakcí, základy teorie srážek pro reakce v plynném a kapalném skupenství.
12. Teorie aktivovaného komplexu. Termodynamické aspekty. Porovnání obou teorií.
13. Kinetika heterogenních reakcí, popis. Rychlost určující krok. Teorie katalýzy. Autokatalýza, homogenní a heterogenní katalýza.
14. Experimentální metody chemické kinetiky. Metody měření reakční rychlosti, stanovení řádu reakce a rychlostních konstant.
NÁPLŇ CVIČENÍ:
1. Diskuse základních vztahů mezi základními fyzikálně chemickými veličinami.
2. Atomy a molekuly, struktura atomů a molekul, energie částic, distribuce částic.
3. Chemické reakce mezi atomy a molekulami.
4. Rovnice ideálního a reálného plynu, využití viriálních rozvojů a teorému korespondujících stavů.
5. Termochemie chemických reakcí, reakční teplo, výhřevnost.
6. Závislost reakčního tepla na teplotě.
7. Výpočet rovnovážné konstanty homogenní chemické reakce v plynném a kapalném skupenství, výpočet rovnovážného složení reakční směsi.
8. Rovnováhy v soustavách elektrolytů, konstanta acidity a bazicity, pH roztoků slabých kyselin a zásad, tlumivé roztoky.
9. Rovnováhy ovlivněné vedlejší chemickou reakcí. Vliv pH a komplexotvorných reakcí na srážecí rovnováhy.
10. Vodivost elektrolytu a její využití, elektromotorické napětí galvanického článku.
11. Faradayovy zákony, elektrolýza.
12. Teorie aktivovaného komplexu. Termodynamické aspekty. Porovnání obou teorií.
13. Zpracování experimentálních dat adsorpčních rovnováh.
14. Výpočet rychlostní konstanty chemické reakce. Závislost rychlostní konstanty na teplotě.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky