PředmětyPředměty(verze: 899)
Předmět, akademický rok 2021/2022
  
Fyzikální chemie B - B403002
Anglický název: Physical Chemistry B
Zajišťuje: Ústav fyzikální chemie (403)
Platnost: od 2020
Semestr: oba
Body: 6
E-Kredity: 6
Způsob provedení zkoušky:
Rozsah, examinace: 3/2 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: zimní:neurčen / neurčen (neurčen)
letní:neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: bakalářské
Další informace: http://old.vscht.cz/fch/cz/pomucky/fchab/FCHB.html
Poznámka: předmět lze zapsat v ZS i LS
Garant: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc.
Třída: Předměty pro fyzikální chemii
Záměnnost : N403040
Pro tento předmět jsou dostupné online materiály
Anotace -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (03.07.2020)
Kurz Fyzikální chemie A+B poskytuje ucelený přehled fyzikální chemie jako disciplíny sloužící k pochopení principů a výpočtů v chemii i chemickém inženýrství. Výklad začíná chemickou termodynamikou a je veden z molekulárního pohledu spíš než než z klasického spojitého, a proto jsou paralelně probírány i nezbytné základy statistické termodynamiky. Část A (zimní semestr) je zakončena fázovými rovnováhami. Část B (letní semestr) je věnována chemické rovnováze, chemické kinetice, elektrochemii a fyzikální chemii povrchů. Další tradiční oblasti fyzikální chemie – kvantová teorie a spektroskopie – nejsou kurzem pokryty.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (03.07.2020)

Student bude:

1. rozumět základům chemické termodynamiky vč. minima statistické termodynamiky;

2. schopen aplikovat metody fyzikální chemie v nejrůznějších oblastech chemie a chemického inženýrství;

3. schopen zformulovat problém, vyhledat v literatuře potřebné údaje a diskutovat s odborníky o složitějších úlohách.

Literatura -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (03.07.2020)

Z: Novák J. a kol., Fyzikální chemie I – bakalářský kurz, VŠCHT Praha, 2005, 8070805595

Z: Novák J. a kol., Fyzikální chemie – bakalářský a magisterský kurz, VŠCHT, Praha 2008, 9788070806753

Z: Malijevský a kol., Breviář z fyzikální chemie, VŠCHT Praha, 2000, 8070804033

Z: Novák J. a kol., Příklady a úlohy z fyzikální chemie, VŠCHT Praha, 2000, 8070803940

D: Atkins P.W., de Paula J., Physical Chemistry, Oxford University Press, 2010, 9780199543373

Studijní opory -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (03.07.2020)

http://old.vscht.cz/fch/cz/pomucky/fchab/FCHB.html

Sylabus -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (03.07.2020)

15. Chemická rovnováha, reakční Gibbsova energie, směr reakce. Rovnovážná konstanta a různé metody jejího výpočtu, závislost rovnováhy na teplotě a tlaku.

16. Metody výpočtu rovnováh (bilance pro jednu i více reakcí, rovnice či soustava rovnic vs. minimalizace Gibbsovy energie). Reakce v plynné fázi i s čistou pevnou či kapalnou složkou, rozkladné reakce. Reakce v pevné fázi.

17. Reakce v roztocích elektrolytů, rovnováhy. Příklady: silné a slabé kyseliny, hydrolýza solí, pufry, výpočty pH, vícesytné kyseliny a zásady (speciace), rozpustnost solí a její ovlivnění.

18. Formální chemická kinetika, rychlost reakce, kinetická rovnice, poločas, bilance pro jednoduché a simultánní reakce. Následné, boční a vratné reakce, vztah k rovnováze (zákon působení aktivních hmot). Kinetická měření, stanovení řádu reakce z rychlostí nebo integrovaného tvaru kinetické rovnice.

19. (Hyper)plocha potenciální energie, tranzitní stav, Arrheniův vztah. Bonus: Eyringova rovnice a srážková teorie.

20. Reakční mechanismy a aproximace stacionárního stavu. Katalýza, enzymatické reakce (mechanismus Michaelise a Mentenové), radikálové reakce. Bonus: Energie fotonu, fotochemické reakce.

21. Elektrická dvojvrstva, Poissonova–Boltzmannova rovnice, Gouyův–Chapmanův model, Debyeovo stínění (řešení linearizované rovnice). Debyeova–Hückelova teorie roztoků elektrolytů, aplikace.

22. Beketovova řada, elektrolytické a galvanické články, elektrody. Elektrolýza a Faradayův zákon. Rovnovážné galvanické články, termodynamika reakcí v článku, Nernstova rovnice.

23. Typy elektrod, galvanické články jako zdroje energie. Přepětí, polarografie, voltametrie. Koroze a pasivace.

24. Transportní jevy (obecně), tok (hmoty, náboje atd.) a termodynamická síla. Difuze: Fickovy zákony resp. Fourierův zákon a rovnice vedení tepla. Einsteinova–Smoluchowského a Einsteinova–Stokesova rovnice, Brownův pohyb. Bonus: Produkce entropie, princip minimální produkce entropie.

25. Migrace iontů v roztocích elektrolytů, konduktivita, molární vodivost, pohyblivost iontů a vztah k difuzivitě. Kohlrauschův zákon. Měření vodivosti. Převodová čísla. Bonus: Nernstova vrstva, měření převodových čísel.

26. Membrány. Osmotický tlak, van ’t Hoffova rovnice, osmotický viriálový rozvoj (stručně). Elektrické jevy na membránách, Donnanovy rovnováhy. Nerovnovážné jevy, Nernstova–Planckova rovnice, difuzní potenciál.

27. Rozhraní. Mezifázová energie a povrchové napětí, zakřivená rozhraní, Laplaceův tlak, kapilární elevace a deprese, Laplaceova–Youngova rovnice, Kelvinova (Gibbsova–Thomsonova, Ostwaldova–Freundlichova) rovnice. Nukleace a spinodální dekompozice (kvalitativně). Surfaktanty, povrchový tlak. Micely, filmy, koloidy (stručně).

28. Adsorpce. Fyzikální adsorpce a chemisorpce. Základní adsorpční izotermy (Langmuirova, BET, Freundlichova). Kapilární kondenzace. Bonus: Disociativní adsorpce, Langmuirův–Hinshelwoodův a Elyeův–Ridealův mechanismus.

Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: Kubová Petra Ing. (04.12.2017)

Fyzikální chemie A, MatematikaA+B

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (03.07.2020)

Zápočet se udílí za dva převážně výpočetní průběžné testy napsané v průměru s hodnocením Z lepším než 50 %. V případě neúspěchu lze psát maximálně dvakrát souhrnný test.

Pro připuštění ke zkoušce je nutno podle stanoveného harmonogramu odevzdat domácí úkoly. Průměrné hodnocení domácích úkolů D nesmí být horší než 75 %.

Zkouška je založena na písemce, která obsahuje jak teoretické otázky, tak výpočty. Minimální hodnocení je 40 bodů. Na přání studenta může následovat ústní dozkoušení, za které může být uděleno až +20 bodů; body se neubírají. Výsledný součet P bodů z písemky a dozkoušení nesmí být menší než 50.

Celková známka je dána váženým průměrem 0.4×(Z+D−50+P), podle klíče: méně než 50 = F, nad 50 ale méně než 60 = E, …, 90 a více = A. Výjimka: v případě písemky pod 50 bodů je nejlepší výsledná známka D.

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Konzultace s vyučujícími 0,5 14
Účast na přednáškách 1,5 42
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi 1,5 42
Příprava na zkoušku a její absolvování 1,5 42
Účast na seminářích 1 28
6 / 6 168 / 168
 
VŠCHT Praha