C1020 Obecná chemie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2018
Rozsah
4/0/0. 4 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Jiří Křivohlávek (pomocník)
Mgr. Vít Vykoukal, Ph.D. (pomocník)
Garance
prof. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 17. 9. až Pá 14. 12. Út 12:00–13:50 B11/132, Čt 10:00–11:50 B11/132
Předpoklady
Znalost chemie ve středoškolském rozsahu
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět uvádí studenty do kolekce chemických principů s cílem připravit je na podrobnější studium v dalších fázích studijních programů orientovaných na chemii. Vyklad konceptů a experimentálních skutečností směřuje k porozumění světa chemie na molekulární úrovni s využitím kvalitativní kvantové teorie. Molekulární přístup má podporovat chápání makroskopických jevů a zákonů spolehlivě popsaných chemickou termodynamikou a kinetikou.
Osnova
  • 1. Předmět obecné chemie, pojem hmoty, její vlastnosti a formy existence, základní chemické zákony, chemické vzorce, chemické látky, čistota látek, stupně čistoty, směsi, fyzikální a chemické charakteristiky čistých látek.

    2. Atomová symbolika, základní elementární částice, pojem prvku, nuklidu, izotopu, izotonu a izobaru, hmotnost atomů a molekul, atomová hmotnostní jednotka m, vyjadřování hmotnosti v chemii, látkové množství, molární hmotnost.Atomové jádro, hmotnostní defekt, stabilita jader a-, b- a g- radioaktivita, spontánní štěpení, základní pojmy o radioaktivitě látek, základní zákon radioaktivních přeměn, Fajans-Soddyho posunová pravidla, jaderné reakce a jejich symbolika.

    3. Fyzikální rozdíly mikro- a makrosvěta, korpuskulárně-vlnový charakter mikročástic, dualismus hmoty, Heisenbergův princip neurčitosti, Bohrův a Sommerfeldův model atomu, Bohrova teorie vodíkového atomu, emisní spektra atomu vodíku, rtg. záření, Moseleyův zákon. Schrödingerova vlnová rovnice, elektronová vlnová funkce a její význam, pravděpodobnost výskytu částice, hustota pravděpodobnosti, atomový orbital, kvantová čísla n, l, m a s, tvary atomových orbitalů, energetické stavy a degenerace, výstavbový princip víceelektronových systémů, Pauliho princip výlučnosti, Hundovo pravidlo.

    4. Periodický zákon a periodický systém prvků, primární a sekundární periodicita vlastností prvků. Vlastnosti atomů (ionizační potenciál, elektronová afinita, elektronegativita).Historický vývoj názorů na chemickou vazbu, tvorba iontů, ionty s 18 a 20 valenčními elektrony, iontové poloměry, iontové krystaly, metody studia iontových krystalů.

    5. Kovalentní a donor-akceptorová vazba, vlnově-mechanický model vazby, překryv atomových orbitalů, integrál překryvu, typy překryvů (s, p, d), molekulové orbitaly (MO) a metoda MO-LCAO, výstavbový princip MO, molekulové diagramy biatomických homo- a heteronukleárních molekul, ostatní molekuly, polarita, stupeň iontovosti, vazebný řád a vaznost atomu, délka kovalentní vazby, vazebná energie.

    6. Tvar molekul, teorie hybridizace, typy hybridizace, metoda VSEPR.Delokalizované p-systémy, rezonance, sloučeniny s nedostatkem elektronů, slabé interakce (van der Waalsovy síly, vazba vodíkovým můstkem).

    7. Koordinační částice (centrální atom, ligand), koordinační polyedry, cheláty, chelátový efekt, vícejaderné komplexy, klastry, strukturní izomerie (vazebná, koordinační a ionizační); prostorová izomerie (geometrická, optická). Názvosloví koordinačních sloučenin.Koordinační vazba, donor-akceptorové vlastnosti ligandů, základy teorie ligandového pole, oktaedrické, tetraedrické a tetragonální komplexy, vysoko- a nízkospinové komplexy, Jahn-Tellerův efekt, spektrální a magnetické vlastnosti komplexů. Komplexní rovnováha, stabilita komplexů, mechanismy komplexotvorných reakcí, trans-efekt.

    8. Stavová rovnice a jednoduché zákony pro ideální plyn, transportní jevy v plynech, Grahamův zákon, stavová rovnice reálného plynu, kritický stav, zkapalňování plynů, redukovaná van der Waalsova rovnice. Stavová rovnice pro kapaliny, tenze páry, povrchové napětí, viskozita kapalin.

    9. Obecné vlastnosti pevných látek, krystalová mřížka, Madelungova konstanta, Born-Haberův cyklus, mřížková energie, prvky a operace symetrie, symetrie molekul a iontů. Pásová teorie vazby v pevných látkách, vlastnosti kovů, kovová vazba, vodiče, polovodiče a izolanty.

    10. Typy a mechanismy chemických reakcí, energetické změny při průběhu chemických reakcí, základní thermodynamické veličiny (U,H,G,S) a zákony, thermodynamické podmínky průběhu chemických reakcí. Vratné reakce, zákon rovnováhy, rovnovážná konstanta, vliv změny koncentrace, tlaku a teploty na rovnováhu, Le Chatelier-Brownův princip, reakční kinetika, rychlost reakce, rychlostní zákon, rychlostní konstanta, řád reakce, molekularita reakce, vliv teploty na reakční rychlost, Arrheniova rovnice, aktivační energie, reakční koordináta, homogenní a heterogenní katalýza.

    11. Rovnováha ve vícefázovém systému, Gibbsovo pravidlo fází, definice fáze, složky a stupně volnosti, roztoky, rozpustnost, vyjadřování koncentrace, vodivost roztoků, elektrolytická disociace, solvatace a asociace iontů, iontová síla, aktivita a aktivitní koeficient. Srážení a součin rozpustnosti, vlastnosti zředěných roztoků, Raoultův zákon, ebulioskopie a kryoskopie, základní fázové diagramy jedno- a dvousložkových systémů, destilace, rektifikace a destilace s vodní parou, sublimace, tavení.

    12. Arrheniova, Brönstedova-Lawryho a Lewisova teorie kyselin a zásad, solvoteorie kyselin a zásad, superkyselá prostředí, acidita a bazicita vodných roztoků, síla kyselin, stupnice pH, hydrolýza solí, tlumivé roztoky, kapacita tlumivých roztoků.

    13. Základní pojmy v oblasti elektrolýzy, Faradayovy zákony, coulometrie, elektrochemické potenciály, typy elektrod, standardní elektrodové potenciály, standardní vodíková elektroda, Nernstova a Nernst-Petersova rovnice, galvanické články.

    14. Absorpce elektromagnetického záření, funkce spektrometru. Molekulární spektra, infračervená a Ramanova spektroskopie, elektronová spektroskopie, luminiscence (fosforescence a fluorescence). Magnetické vlastnosti látek, magnetický moment atomu a jádra, dia- a s, ferro- a antiferromagnetismus. Rentgenová strukturní analýza, hmotnostní spektroskopie.
Literatura
  • POLÁK, Rudolf a Rudolf ZAHRADNÍK. Obecná chemie : stručný úvod. Vyd. 1. Praha: Academia, 2000, 224 s. ISBN 8020007946. info
  • ATKINS, P. W. a Loretta JONES. Chemical principles : the quest for insight. 3rd ed. New York: W.H. Freeman and Company, 2005, 1 sv. ISBN 071675701X. info
  • ZUMDAHL, Steven S. a Susan A. ZUMDAHL. Chemistry. 6th ed. Boston: Houghton Mifflin Company, 2003, xxiv, 1102. ISBN 0618221565. info
  • HILL, John W. General chemistry. 4th ed. Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall, 2005, xxvii, 107. ISBN 0131180037. info
  • HÁLA, Jiří. Pomůcka ke studiu obecné chemie. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 1993, 85 s. ISBN 8021002891. info
  • KLIKORKA, Jiří, Bohumil HÁJEK a Jiří VOTINSKÝ. Obecná a anorganická chemie [Klikorka, 1989] a. 2. nezměn. vyd. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1989, 592 s. info
Výukové metody
Předmět je tvořen 22 přednáškami, které se konají dvakrát týdně po 2 vyučovacích hodinách.
Metody hodnocení
Předmět tvoří 22 přednášek. Ukončení předmětu (zkouška i kolokvium) má formu písemné zkoušky (2 hodiny).
Navazující předměty
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

Zobrazit další předměty

Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2005, podzim 2007, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.