PředmětyPředměty(verze: 853)
Předmět, akademický rok 2019/2020
  
Estimation of Physico-chemical Properties from Molecular Structures - AP403003
Anglický název: Estimation of Physico-chemical Properties from Molecular Structures
Zajišťuje: Ústav fyzikální chemie (403)
Platnost: od 2019
Semestr: letní
Body: letní s.:0
E-Kredity: letní s.:0
Způsob provedení zkoušky: letní s.:
Rozsah, examinace: letní s.:2/1 Jiné [hodiny/týden]
Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: angličtina
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: doktorské
Poznámka: předmět je určen pouze pro doktorandy
student může plnit i v dalších letech
Garant: Růžička Květoslav prof. Ing. CSc.
Fulem Michal prof. Ing. Ph.D.
Záměnnost : D403003, P403003
Termíny zkoušek   Rozvrh   
Anotace -
Poslední úprava: Fulem Michal prof. Ing. Ph.D. (21.05.2019)
Odhadové metody a teoretické predikce fyzikálně-chemických veličin zaznamenávají v současné době překotný rozvoj dokumentovaný vysokým počtem vědeckých prací publikovaných na toto téma v posledních letech. To je dáno enormním nárůstem počtu nově syntetizovaných chemikálií, pro něž nejsou známy základní fyzikálně-chemické veličiny, kterou jsou však nezbytné pro jejich použití v řadě aplikací a procesech. Hlavním cílem předmětu je usnadnit doktorandům orientaci ve vysokém počtu publikovaných odhadových metod a naučit je tyto metody používat. Důraz je kladen na použití metod kvantové chemie a statistické termodynamiky v oblastech, kde tyto postupy poskytují výsledky s nejistotou srovnatelnou s nejistotou experimentálního stanovení, jako např. výpočet termochemických veličin v plynné fázi nebo modelování termodynamických vlastností krystalů. Dále jsou diskutovány metody založené na skupinově příspěvkovém konceptu, metody založené na molekulárních deskriptorech a metody používané pro predikce fyzikálně-chemických dat pro multikomponentní komplexní směsi. V rámci předmětu doktorandi vypracovávají a obhajují samostatný projekt na predikci fyzikálně-chemických veličin vybraných systémů.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Fulem Michal prof. Ing. Ph.D. (20.05.2019)

Studenti budou umět:

Doktorandi získají přehled o odhadových metodách a programových prostředcích pro predikci fyzikálně-chemických dat

Doktorandi budou umět aplikovat odhadové metody a prostředky výpočetní chemie pro predikci fyzikálně-chemických dat pro chemicko-inženýrské a environmentální aplikace

Literatura -
Poslední úprava: Fulem Michal prof. Ing. Ph.D. (04.09.2019)

Z: Růžička, V.; Šobr, J.; Novák, J. P.; Bureš, M.; Cibulka, I.; Růžička, K.; Matouš, J. Odhadové metody pro fyzikálně-chemické vlastnosti tekutin. Aplikace v technologii a chemii životního prostředí, VŠCHT Praha, 1996, 8070802561.

D: Kolská, Z.; Zábranský, M.; Randová, A. Group Contribution Methods for Estimation of Selected Physico-Chemical Properties of Organic Compounds, Thermodynamics - Fundamentals and Its Application in Science, Ricardo Morales-Rodriguez (Editor), InTech, Rijeka, 2012, 9789535107798.

Z: Poling, B. E.; Prausnitz, J. M.; O'Connell, J. P. Properties of Gases and Liquids, McGraw-Hill: 2001, 0070116822.

D: Mackay, D.; Boethling R.S. Handbook of Property Estimation Methods for Chemicals: Environmental and Health Sciences, Lewis Publishers: Boca Raton, 2000, 1566704561.

D: Baum, E. J. Chemical property estimation: theory and practice, Lewis Publishers: Boca Raton, 1998, 0873719387

D: Irikura, K. K.; Frurip, D. J., Computational thermochemistry: prediction and estimation of molecular thermodynamics, American Chemical Society: Washington, USA, 1998.

D: Vybrané vědecké články,

Studijní opory -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (16.11.2018)

http://webbook.nist.gov/chemistry/

http://cccbdb.nist.gov/

Sylabus -
Poslední úprava: Fulem Michal prof. Ing. Ph.D. (21.05.2019)

1. Úvod do problematiky odhadových metod. Základní typy odhadových metod, jejich potřebnost a vývoj, odhad nejistoty predikce. Demonstrace postupu při vyvíjení nové odhadové metody. Přehled nástrojů na vyhledávání fyzikálně-chemických dat, přehled databází fyzikálně-chemických veličin a softwarových prostředků pro jejich predikci.

2. Výpočet termodynamických veličin ideálního plynu (tepelná kapacita, entropie, Gibbsova energie atd.) a slučovací entalpie pomocí metod kvantové chemie a statistické termodynamiky.

2. Modelování termodynamických vlastností molekulárních krystalů, výpočet kohezní energie, sublimačních termodynamických vlastností a tepelných kapacit krystalu pomocí metod kvantové chemie a statistické termodynamiky.

3. Strukturně příspěvkové odhadové metody: jejich klasifikace a oblasti použití. Různé molekulární reprezentace (SMILES, InChI apod.).

4. QSPR metody: přehled a zhodnocení jejich aplikovatelnosti.

5.-6. Základní molekulární a látkové veličiny: dipólový moment, index lomu, refrakce, parachor, gyrační poloměr, teplota tání, normální teplota varu, kritické parametry, tlak nasycených par, tepelné kapacity v kapalné fázi. Výpočet či odhad těchto veličin a přehled metod jejich experimentálního stanovení. Srovnání vybraných odhadových metod. Přehled databází obsahujících experimentální údaje pro tyto veličiny.

7. Stavové chování tekutin: stavové rovnice, odhad viriálních koeficientů, hustoty kapalin. Srovnání vybraných odhadových metod. Modelování fázových rovnovah pomocí stavových rovnic. Přehled databází obsahujících experimentální údaje pro tyto veličiny.

8. Transportní vlastnosti: Newtonovské a nenewtonovské tekutiny, odhadové metody pro predikci viskozity a tepelné vodivosti plynů, kapalin a směsí za různých tlaků, viskozita suspenzí, odhad difúzních koeficientů, ukázka experimentálního stanovení těchto veličin, význam reologie a transportních vlastností pro materiálový výzkum a ropný průmysl.

9. Fázové rovnováhy u vícesložkových systémů: odhadové metody pro aktivitní koeficienty ve směsích neelektrolytů. Doktorandi budou detailněji obeznámeni s aplikací široce používané metody UNIFAC.

10. Odhadové metody a modely pro predikci fyzikálně-chemických vlastností nanomateriálů.

11. Zadání projektů – odhad fyzikálně-chemických veličin pro vybrané systémy a zpracování referátu ve formě prezentace.

12. Prezentace projektů, diskuse nad výsledky, zhodnocení.

Vstupní požadavky -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (16.11.2018)

Fyzikální chemie v rozsahu bakalářských kurzů

 
VŠCHT Praha