Studenti budou umět:

• pracovat se základními pojmy elektrochemie

• posoudit redoxní rovnováhy v jednoduchých systémech

• kvalitativně a kvantitativně popsat děje probíhající v elektrochemických systémech

Students will be able to:

• use basic terms of electrochemistry

• evaluate redox equilibria in simple systems

• qualitatively and quantitatively describe processes taking place in electrochemical systems

Z: Teoretické základy pochodů anorganické technologie I, M. Malinovský, I. Roušar, a kol., SNTL

Z: Elektrochemie, Z. Samec, Karolinum

D: Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, M. Pourbaix, NACE International Cebelcor

D: Modern Electrochemistry, John O'M. Bockris, Amulya K.N. Reddy, Springer

D: Elektrochemie, J. Dvořák, J. Koryta, L. Kavan, Academia

R: Teoretické základy pochodů anorganické technologie I, M. Malinovský, I. Roušar, a kol., SNTL

R: Elektrochemie, Z. Samec, Karolinum

A: Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, M. Pourbaix, NACE International Cebelcor

A: Modern Electrochemistry, John O'M. Bockris, Amulya K.N. Reddy, Springer

A: Elektrochemie, J. Dvořák, J. Koryta, L. Kavan, Academia

http://www.freebookcentre.net/Chemistry/ElectroChemistry-Books-Download.html

1. Úvod - Základní pojmy a definice (elektrický náboj, elektrostatické pole, základní zákony elektrochemie, náboj, elektrochemický potenciál, kroky elektrodové reakce)

2. Elektrolyty (definice, roztoky elektrolytů, pevné elektrolyty, taveniny, iontové kapaliny, vlastnosti, solvatace, rovnováhy v roztocích elektrolytů, slabé a silné elektrolyty, disociace, asociace, autoprotolýza, pH)

3. Aktivitní koeficienty v roztocích elektrolytů (Debye-Hückelova teorie, iontová síla roztoku)

4. Transport hmoty v roztocích elektrolytů (difuze, migrace, konvekce, vodivost elektrolytu, Nernst-Planckova rovnice, kapalinový potenciál)

5. Pevné elektrolyty, iontově selektivní polymerní materiály a taveniny (struktura, mechanismus transportu náboje, srovnání s roztoky elektrolytů)

6. Elektrochemické rovnováhy na fázových rozhraních (Nernstova rovnice, obecné podmínky elektrochemické rovnováhy na fázovém rozhraní - rovnovážný potenciál elektrody, "rovnovážné" napětí elektrochemického systému, Donnanův potenciál)

7. Posouzení redoxních rovnováh (Pourbaixovy diagramy, význam a konstrukce)

8. Klasifikace elektrochemických systémů (Elektrolyzér, galvanický článek, elektrochemická pumpa, napětí článku a elektrolyzéru, potenciál anody a katody, přepětí, účinnost elektrochemického systému)

9. Elektrody (definice, druhy elektrod, polarizace elektrod, referentní elektrody - princip funkce, iontově selektivní elektroda, pH elektroda)

10. Elektrická dvojvrstva (Helmholtzův model, Guy-Chapman, Stern, specifická adsorpce iontů)

11. Adsorpce (Langmuir, Frumkin, Temkin)

12. Kinetika reakce přenosu elektronu (dílčí proudy, faktor symetrie, výměnná proudová hustota, obecná rovnice polarizační křivky)

13. Kinetika reakce přenosu elektronu (Butlerova-Volmerova rovnice, tafelova rovnice, linearizace Butlerovy-Volmerovy rovnice, faktor symetrie vs. koeficient přenosu náboje)

14. Mechanismy elektrochemických reakcí - elektrochemická reakce jako sled elementárních reakcí (jednoduchý přenos elektronu, předřazená a následná chemická reakce, vznik radikál-kationtu (aniontu), radikálu, dimerizace, reakce s nukleofilem či elektrofilem)

1. Introduction - basic terms and definitions (electric charge, electrostatic field, basic laws of electrochemistry, electrochemical potential, steps of electrochemical reaction)

2. Electrolytes (definitions, solid electrolytes, electrolyte solutions, melts, ionic liquids, solvation, equilibria in electrolyte solutions, weak and strong electrolytes, dissociation, association, autoprotolysis, pH)

3. Activity coefficients in electrolyte solutions (Debye-Hückel theory, ionic strength)

4. Mass transport in electrolyte solutions (diffusion, migration, convection, electrolyte conductivity, Nernst-Planck equation, liquid junction potential)

5. Solid electrolytes, ion-selective polymer electrolytes (structure, charge transport mechanism, comparison with electrolyte solutions)

6. Electrochemical equilibria on phase interface (Nernst equation, general conditions of electrochemical equilibrium on phase interface - equilibrium electrode potential, cell voltage, Donnan potential)

7. Redox equilibria evaluation (Pourbaix diagrams, their construction and utilisation)

8. Classification of electrochemical systems (Electrolyser, galvanic cell, electrochemical pump, electrolyser and galvanic cell voltage, anode and cathode potential, overvoltage, efficiency of electrochemical system)

9. Electrodes (definition, types of electrodes, reference electrodes, ionic selective electrode, pH electrode, principles of operation)

10. Electrode double layer (Helmholtz model, Gouy-Chapman and Stern models, specific adsorption of ions)

11. Adsorption (Langmuir, Frumkin, Temkin)

12. Kinetics of electron transfer process (partial currents, symmetry factor, exchange current density, general equation of polarisation curve)

13. Kinetics of electron transfer process (Butler-Volmer equation and its linearisation, Tafel equation, symmetry factor vs. charge transfer coefficient)

14. Electrochemical reaction mechanism - electrochemical reaction as a sequence of elementary steps (single electron transfer, preceding and consequent chemical reaction, formation of radical-cation (anion) and radical, dimerisation, reaction with electrophile and nucleophile)

Splnění individuálního projektu, zkouškový test > 50 %, úspěšné složení ústní zkoušky