To understand the principles of charge transfer reactions at the electrode-electrolyte interface. To have cognisance of experimental methods to study charge transfer reactions. Knowledge of the admittance and impedance methods, and special techniques (spectroelectrochemical techniques, electrochemical atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy techniques).

Pochopení principů reakcí přenosu elektronu na fázovém rozhraní elektroda-elektrolyt. Znalost způsobů měření těchto reakcí. Znalost klasických stejnosměrných i impedančních a admitančních metod, jakož i speciálních technik výzkumu (AFM, STM zobrazování povrchů v elektrochemickém uspořádání, atd).

Test the form of short test and interview.

Zkouška formou krátkého testu a ústního pohovoru.

R: P. Atkins, J. De Paula: Physical Chemistry, Oxford University press, 2014

A: A. J. Bard, L. L. Faulkner: Electrochemical methods. Fundamentals and Applications. Wiley & Sons, N.Y. (2001).

A: A. Lasia: Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Application. Modern Aspects of Electrochemistry, B. E. Conway, J. Bockris, and R.E. White, Eds., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 1999, Vol. 32, p. 143-248.

Z: P. Atkins, J. De Paula Fyzikální chemie, VŠCHT, Praha (2013).

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

D: A. J. Bard, L. L. Faulkner: Electrochemical methods. Fundamentals and Applications. Wiley & Sons, N.Y. (2001).

D: A. Lasia: Electrochemical Impedance Spectroscopy and its Application. Modern Aspects of Electrochemistry, B. E. Conway, J. Bockris, and R.E. White, Eds., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 1999, Vol. 32, p. 143-248.

Lectures

Přednášky

1. History of electrochemistry, terms and concepts. Electrode, electrochemical cell, electrolysis and electrochemical equivalent. Faraday‘s law.

2. Electrode polarizability. Potential step, faradaic and nonfaradaic processes, semiempirical solution of the Cottrell equation.

3. Mass transport. Diffusion, Fick’s laws, exact solution of the Cottrell equation.

4. Electrode kinetics, reversibility of electron transfer. Tafel equation, electron transfer coefficient, Butler-Volmer and Marcus theory of charge transfer.

5. Electrode-electrolyte interface. Double-layer structure and Lippmann equations.

6. Adsorption processes and their influence on redox processes. Adsorption isotherms. Inhibitors.

7. Electrochemical methods and their application. Polarography, voltammetry, pulse methods.

8. Charge transfer reaction mechanisms. Heterogeneous electron transfer and coupled homogeneous chemical processes.

9. Electrode impedance. Electrochemical impedance spectroscopy at the electrode-electrolyte interface.

10. Admittance methods, faradaic current and adsorption.

11. Reaction kinetics at rough (real) electrode surfaces, use of fractal geometry.

12. Electrochemical research instrumentation: basics and measurements.

13. Simulation methods for electrochemical data interpretation.

14. Spectroelectrochemistry. Atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy methods for studies of the heterogeneous processes.

1. Historie, základní pojmy. Definice elektrody a článku, Faradayův zákon, elektrolýza a elektrochemický ekvivalent.

2. Polarizovatelnost elektrod. Potenciostatický experiment, faradaický a nefaradaický děj, semi-empirické řešení Cottrellovy rovnice.

3. Látkový přenos. Difuze, Fickovy zákony, přesné řešení Cottrellovy rovnice.

4. Elektrodová kinetika, reverzibilita přenosu elektronu. Tafelova rovnice, koeficient přenosu náboje, Butler-Volmerova a Marcusova teorie přenosu náboje.

5. Fázová rozhraní. Elektrická dvojvrstva a její modely. Lippmannovy rovnice.

6. Adsorpční děje a jejich vliv na redoxní procesy. Adsorpční izotermy. Inhibitory.

7. Přehled elektrochemických metod a jejich aplikací. Polarografie, voltametrie, pulsní metody.

8. Mechanismy reakcí přenosu náboje. Heterogenní reakce přenosu elektronu, spřažené homogenní děje.

9. Impedance elektrody a impedanční metody studia fázového rozhraní.

10. Admitanční metody studia fázového rozhraní, faradaické a adsorpční proudy.

11. Reakční kinetika na nepravidelném (reálném) povrchu elektrody, koncept fraktální geometrie při popisu porézních elektrod.

12. Přístrojová technika pro elektrochemický výzkum. Základy instrumentace a automatizace měření.

13. Interpretace dat s využitím simulačních metod.

14. Spektroelektrochemické metody a výzkum heterogenních procesů pomocí mikroskopie atomárních sil a skenovací tunelové mikroskopie

Lectures, the recommended literature

Přednášky, doporučená literatura