The course deals in detail with topics on thermodynamic description of aqueous systems. The course involves state behaviour and thermodynamic properties of water and description of intermolecular interactions in solutions in relations with the nature of solute (ions, non-dissociated molecules, gases) and condition (temperature, pressure, concentration). Mathematic modelling of thermodynamic and transport properties of aqueous solutions is demonstrated within the course. The emphasis is put on correct understanding of basic thermodynamic principles and their usage in laboratory and industrial applications.
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Předmět se věnuje detailně termodynamickému popisu chování vodných soustav a je specializovaným pohledem na problematiku fyzikální chemie roztoků a směsí. Zahrnuje stavové a termodynamické chování vody jako rozpouštědla a popisuje chování roztoků z hlediska mezimolekulárních interakcí, povahy rozpouštěné látky (ionty, nedisociované molekuly, plyny), závislost na teplotě, tlaku a koncentraci. Pozornost je věnována matematickému modelování termodynamických a zčásti i transportních vlastností vodných roztoků. V předmětu je využíváno nejnovějších poznatků z této oblasti, zdrojem informací jsou soudobé odborné publikace.Důraz je kladen na pochopení základních termodynamických principů a jejich implementaci při řešení konkrétních problému v laboratorní či technologické praxi.
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Course completion requirements -
Acquiring credit (meeting the minimum requirements of the computational part)
The exam (comutational test + oral exam)
Last update: Řehák Karel (02.03.2018)
Získání zápočtu (splnění výpočetní části)
Složení zkoušky (písemný test, ústaní zkouška)
Last update: Řehák Karel (02.03.2018)
Literature -
R: Atkins P.W., de Paula J., Physical Chemistry, Oxford University Press, 2010, 9780199543373
R: Franks F., Water, a Comprehensive Treatise: The physics and physical chemistry of water, (Vol. 1. Vol. 2, Vol. 3), Springer, 1995, 1975, 0306371812, 0306371820.
Z: Fernandez-Prini R.J., Corti H. R., Japas M. L., High Temperature Aqueous Solutions. Thermodynamic Properties. CRC Press; 1991, 0849357608
Z: Koryta J., Dvořák J., Kavan L.: Principles of Electrochemistry, John Wiley & Sons, 1993, 471938386
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Syllabus -
1. Water and aqueous solution (occurrence, significance for environment, structure, properties)
2. State behaviour and thermodynamic properties of water
3. Behaviour of water in critical locus
4. Transport and combined properties of water (viscosity, heat capacity, speed of sound)
5. Electrical and properties of water (ionic product of water, conductivity, relative permittivity)
6. Thermodynamics of aqueous solutions (units of composition, standard states, activity and osmotic coefficients)
7. Thermodynamics of aqueous solutions (volumetric and thermal properties)
8. Interaction between solutes and water (Born equation, structure of solutions)
9. Interactions between ions and activity coefficients
10. Standard thermodynamic properties (standard functions of formation, Helgeson model, theory of fluctuations)
11. Solubility in water (organic liquids, gases, non-electrolytes in electrolytes)
12. Phase equilibria (l-l, l-g, s-l, s-g) in wide ranges of temperature and pressure
13. Critical behaviour in mixtures and solutions
14. Diluted solutions in critical locus
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
1. Voda a vodné roztoky (výskyt, význam v život. prostředí, struktura, fyz. chem. vlastnosti).
2. Stavová a termodynamická data pro vodu.
3. Chování vody v kritické oblasti.
4. Transportní a kombinované vlastnosti vody (viskosita, tepelná vodivost, rychlost zvuku).
5. Elektrické a dielektrické vlastnosti vody (iontový součin, vodivost, dielektrická konstanta).
6. Termodynamika roztoků (koncentr. škály,stand. stavy, aktivitní a osmotické koeficienty).
7. Termodynamika roztoků (objemové a termální veličiny, experimentální techniky).
8. Interakce mezi rozpuštěnou látkou a vodou (Bornova rovnice, struktura roztoků).
9. Meziontové interakce a aktivitní koeficienty .
10. Std. tdn. vlastnosti (stand. slučovací funkce, Helgesonův model, teorie fluktuací ).
11. Rozpustnost látek ve vodě (organ. kapaliny, plyny, neelektrolyty v roztocích elektrolytů).
12. Rovnováha l-l, l-g, s-l, s-g v široké oblasti teplot a tlaků .
13. Kritické chování ve směsích a roztocích (charakter látek a tvar kritické křivky).
14. Zředěné roztoky v blízkosti kritického bodu vody .
Přednášky jsou vedeny v českém jazyce s využitím materiálů v jazyce anglickém.
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Learning resources -
http://www.lsbu.ac.uk/water/index2.html
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
http://www.lsbu.ac.uk/water/index2.html
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Learning outcomes -
Students will be able to
determine state behaviour of pure water and aqueous solutions and calculate their thermodynamic properties as functions of temperature, pressure and composition.
understand potentiality of up-to-date thermodynamic models for description and prediction of properties of aqueous solutions.
use the obtained knowledge in various field of chemistry (e.g. environmental, biochemistry, analytical chemistry, geochemistry)
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Studenti budou umět:
Stanovovat fyzikálně-chemické, stavové, termodynamické a termochemické vlastnosti samotné čisté vody a jejích roztoků, v závislosti na teplotě, tlaku, koncentraci a povaze rozpouštěných látek.
Orientovat se v možnostech matematicko-termodynamického modelování, popisu a predikce vlastností těchto soustav a v současných trendech vývoje problematiky vodné chemie
Získané znalosti mohou uplatnit v široké škále oborů od biochemie, ekologie, separace chemických látek, analytické chemie, hydrometalurgie, geochemie.
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Registration requirements -
Physical Chemistry I, Physical Chemistry II
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Fyzikální chemie I, Fyzikální chemie II
Last update: Kubová Petra (10.01.2018)
Teaching methods
Activity
Credits
Hours
Účast na přednáškách
1
28
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi