Students will be able to:

• understand the fundamental principles of electrochemical and electroanalytical methods

• gain knowledge of their possibilities and applications in various branches of chemistry (org., inorg., phys., anal., theor., biochem.,...).

• based on the theoretical backgrounds, the students will be able to to master experiments, to control instrumentation, to acquire esxperimental data and to make the first interpretation.

Studenti budou umět:

Chápat základní principy elektrochemických a elektroanalytických metod

Orientovat se v možnostech jejich použití v různých oblastech chemie (organická, anorganická, analytická, fyzikální a teoretická, biochemie, ...)

Na základě teoretických znalostí budou schopni si rychle osvojit plánování experimentů, obsluhu instrumentace, získávání experimentálních dat a jejich základní interpretaci

R: Bard A.J., Faulkner L.R., Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Wiley, 1980, 9780471055426

R: Koryta J., Dvořák J., Elektrochemie, Academia, Praha, 1983,

R: Heyrovský J., Kůta J., Základy polarografie, Nakl. Československé akademie věd, Praha, 1962

A: Sawyer D.T, Sobkowiak A., Roberts J.L.: Electrochemistry for Chemists, Wiley 1995, 9780471594680

A: Wang, J.: Analytical Electrochemistry Wiley, 20069780471678793

A: Mindl, J.: Základy elektroorganické chemie, Academia, 2000.

Z: Bard A.J., Faulkner L.R., Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, Wiley, 1980, 9780471055426

Z: Koryta J., Dvořák J., Elektrochemie, Academia, Praha, 1983,

Z: Heyrovský J., Kůta J., Základy polarografie, Nakl. Československé akademie věd, Praha, 1962

D: Sawyer D.T, Sobkowiak A., Roberts J.L.: Electrochemistry for Chemists, Wiley 1995, 9780471594680

D: Wang, J.: Analytical Electrochemistry Wiley, 20069780471678793

D: Mindl, J.: Základy elektroorganické chemie, Academia, 2000.

1. Introduction, principles of electrochemistry, types of acquired information (reversible/irreversible oxidation and reduction, relationship to HOMO and LUMO)

2. General terms and their meaning (Electrodes of 1st and 2nd type, redox, electrolyte, anode, cathode, el. circuit, electrochem. cell, two- and three electrode system)

3. Non-faradaic processes (Electrode polarization, charging current, electric double-layer, adsorption, diffusion layer, electrocapillarity, experimental responses)

4. Faradaic processes (spontaneous, forced, transport-controlled electrochemical reactions, convection, migration, diffusion, Fick´s laws)

5. Nernst equation and its relevance (Equilibrium, reversibility, electromotoric power, principle of reference electrodes, equation describing reversible i-E curve)

6. Kinetic control of electrochemical reactions (Two types: homogeneous and heterogeneous, irreversibility and influence of antecedent and follow-up reactions)

7. Electrode kinetics (overpotential, exchange current, alpha-coeficient, Butler-Volmer equation and its relevance, Tafel plot and equation)

8. Types of electrochemical experiments and techniques, nomenclature, applications

9. Potentiostatic techniques with potential step (Cottrell equation, diffusion to planar and spheric electrodes, microelectrodes, chronoamperometry)

10. Potentiostatic techniques based on steady state (J. Heyrovský, development of polarography, mercury electrodes, rotating disk and ring electrodes)

11. Pulse analytical methods, NPP, DPP and their evaluation

12. Potentiostatic techniques based on transient state – potentiodynamic methods (LSV, cyclic voltammetry, interpretation of responses, diagnostic criteria)

13. Galvanostatic methods, Sand´ s equation

14. Electrochemical techniques based on bulk electrolysis (potentiostatic vs. galvanostatic preparative electrolyses, coulometry, electrolytic cells)

15. Anodic and adsorptive stripping analysis

16. AC-techniques and Faradaic impedance

17. Combination of electrochemistry with other physicochemical methods (UV-vis-IR-EPR spectroelectrochemistry, photo- and sono-electrochemistry, electrochemiluminescence)

1. Úvod, princip elektrochemie, typy informací, které lze tímto přístupem získat (Reverzibilní / ireverzibilní oxidace a redukce, vztah k HOMO a LUMO)

2. Základní pojmy a jejich význam (Elektrody 1.,2.druhu a redox, elektrolyt, anoda, katoda, obvod – elchem. cela, dvou- a tříelektrodové zapojení)

3. Nefaradaické děje (Polarizace elektrody, nabíjecí proud, elektrická dvojvrstva, adsorpce, difuzní vrstva, elektrokapilarita, experimentální odezva)

4. Faradaické děje (spontánní a vynucené, elektrochemické reakce řízené látkovým přenosem, konvekce, migrace, difuze, Fickovy zákony)

5. Nernstova rovnice a její význam (Rovnováha, reverzibilita, elektromotorická síla, princip referentní elektrody, rovnice a popis reverzibilní i-E křivky)

6. Elektrodové reakce řízené kinetikou (2 typy: homogenní a heterogenní, ireverzibilita a vliv předřazených a následných reakcí)

7. Elektrodová kinetika (Přepětí, výměnný proud, koeficient alfa, Butlerova – Volmerova rovnice a její význam, Tafelova rovnice a diagram)

8. Typy elektrochemických experimentů a technik, nomenklatura a rozdělení podle jejich využití

9. Potenciostatické techniky s potenciálovým skokem (Cottrellova rovnice, difuze k planární a kulové elektrodě, mikroelektrody, chronoampérometrie)

10.Potenciostatické techniky založené na ustáleném stavu (J. Heyrovský a vývoj polarografie, rtuťové elektrody, rotující diskové a prstencové elektrody)

11.Pulzní analytické metody, NPP, DPP, a jejich vyhodnocení

12.Potenciostatické techniky založené na přechodovém stavu - potenciodynamické (LSV a cyklická voltametrie, interpretace křivek, diagnostická kritéria)

13.Galvanostatické metody, Sandova rovnice

14.Elektrochemické techniky založené na elektrolýze objemu roztoku (potenciostatická vs. galvanostatická elektrolýza, coulometrie, elektrolytické cely)

15.Anodická a adsorptivní rozpouštěcí (stripping) analýza

16.AC-techniky a měření faradayické impedance.

17.Kombinace elektrochemie s jinými metodami (UV/vis/IR/EPR spektroelektrochemie, foto- a sonoelektrochemie, elektrochemiluminiscence)

Barek, J. a kol.: MOŽNOSTI INOVACÍ V ELEKTROANALYTICKÉ CHEMII, Praha 2006,

http://www.vscht.cz/anl/paci/PAC/prezentace/elektroanalytika.pdf

Barek, J. a kol.: MOŽNOSTI INOVACÍ V ELEKTROANALYTICKÉ CHEMII, Praha 2006, skripta

http://www.vscht.cz/anl/paci/PAC/prezentace/elektroanalytika.pdf

fundamental knowledge of physical and general chemistry

základní znalosti z fyzikální a obecné chemie

fundamental knowledge of physical and general chemistry

základní znalosti z fyzikální a obecné chemie