Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (22.08.2018)
In the first five lectures the students are familiarized with the fundamentals of electrochemistry as a specific approach to investigation of redox reactions at the electrode from thermodynamic, kinetic and mechanistic point of view. At that occasion important concepts, relationships and contexts will be clarified. In the second part the detailed overview of all main electrochemical techniques and electroanalytical methods will follow together with explanation of their principle and with description of their application possibilities in various areas of chemistry. Qualitative evaluation of the obtained data and the interpretation of results is also an important part of the course.
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (22.08.2018)
V prvních pěti přednáškách kurzu jsou doktorandi seznámeni s obecnými základy elektrochemie jakožto nástroje ke studiu redoxních reakcí na elektrodě z hlediska termodynamiky, kinetiky a mechanismu. Přitom jsou objasněny důležité pojmy, vztahy a souvislosti a vysvětlen jejich fyzikální význam. Zvláštní důraz je kladen na zasazení elektrochemie do kontextu s ostatními chemickými obory a propojení pokročilých vědomostí z fyzikální a obecné chemie. V druhé části pak následuje rozbor všech hlavních elektrochemických technik a elektroanalytických metod, detailní vysvětlení jejich principu a popis možností jejich využití v různých oblastech chemie. Součástí je i pokročilé kvalitativní vyhodnocení získaných dat a křivek a podrobná interpretace výsledků.
Aim of the course -
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (22.08.2018)
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.
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (22.08.2018)
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
Literature -
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (22.08.2018)
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (23.08.2018)
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)
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)
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (22.08.2018)
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)
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)
Entry requirements -
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (23.08.2018)
fundamental knowledge of physical and general chemistry
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (23.08.2018)
základní znalosti z fyzikální a obecné chemie
Registration requirements -
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (23.08.2018)
fundamental knowledge of physical and general chemistry
Last update: Ludvík Jiří prof. RNDr. CSc. (23.08.2018)
základní znalosti z fyzikální a obecné chemie
Teaching methods
Activity
Credits
Hours
Účast na přednáškách
1
28
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi