C4020 Pokročilá fyzikální chemie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2018
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
doc. Mgr. Dominik Heger, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Po 17. 9. až Pá 14. 12. St 11:00–12:50 B11/205
Předpoklady
C4660 Základy fyzikální chemie
Absolvování předmětu C4660 Základy fyzikální chemie. M1010 Matematika I a M2010 Matematika II nebo obdobný kurz matematiky je užitečný, není však nutnou podmínkou.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu C4020 je poskytnout studentům základní porozumění fyzikálně chemickému popisu chemické kinetiky, termodynamicky směsí, dynamické elektrochemie, elektronové struktury a vybraných molekulových spektroskopií.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování tohoto předmětu schopen:
- zapsat a řešit kinetické rovnice pro základní typy reakcí
- rozumět fázovým diagramům směsí
- popsat dynamiku elektrodových dějů
- využívat symetrii ke klasifikaci orbitálních inetrakcí
- interpretovat elektronová a základní magnetická rezonanční spektra
Osnova
  • Osnova : 1. Kinetická teorie ideálního plynu: Tlak a rychlosti molekul. Střední kvadratická rychlost molekul a její výpočet. Maxwellovo rozdělení rychlostí. Střední rychlost molekul a její výpočet. Odchylky od ideálního chování plynu: atrakce molekul a vliv jejich objemu. Kompresibilitní faktor. Van der Waalsova rovnice reálného plynu a kritické veličiny. 2. Transportní vlastnosti ideálního plynu. Přenos hmoty (difúze), tepla (tepelná vodivost), elektrockého náboje (elektrocká vodivost), a momentu hybnosti (viskozita). Pojem toku veličiny. Výpočet toku částic plochou. První Fickův zákon difúze. Difúzní koeficient. Druhý Fickův zákon difúze. Koeficient tepelné vodivosti a viskozity. Molární vodivost. 3. Praktické pohledy na kinetiku chemických reakcí. Průměrná a okamžitá rychlost chemické reakce. Rychlost vzniku konkrétní látky versus obecná rychlost chemické reakce. Zjištění kinetické rovnice a rychlostní konstanty – metoda počátečních rychlostí, izolační metoda. Technická provedení experimentů v různých časových škálách. 4. Lindemannův mechanismus unimolekulárních reakcí. Enzymová kinetika (Mechanismus Michaelis-Mentenové), vynesení podle Lineweaver-Burka, číslo přeměny, KM, konstanta specificity, kompetitivní a nekompetitivní inhibice. 5. Autokatalytické reakce, oscilující reakce. Řetězové reakce. Rozvětvené řetězové reakce (exploze). Chemická potenciální energie. Závislost chemického potenicálu na T. Závislost Tf na p obecně. Závislost Tf na p pro CO2. Závislost Tf na p pro H2O. Clapeyronova rovnice. 6. Struktura a spektra atomů Hybnost, Moment setrvačnosti, Moment hybnosti. Nutnost kvantifikace rotačního pohybu v mikrosvětě. Vektorová interpretace orbitálního momentu hybnosti, jeho velikost a z-komponent ve vztahu k vedlejšímu a magnetickému kvantovému číslu. Atomová spektra pro atomární vodík (coby zástupce jednoelektronových atomů), Grotriánovy diagramy. Víceelektronové atomy – vektorový součet momentů hybnosti. Celkový orbitální moment hybnosti L, jeho kvantová čísla a povolené hodnoty. Stern-Gerlachův experiment. Celkový spinový moment hybnosti, spinové kvantové číslo S, magnetické spinové číslo – jejich vektorová interpretace. Atomové termy, jejich multiplicita a degenerace. Celkový moment hybnosti J, jeho povolená kvantová čísla, elektronové hladiny a jejich štěpení způsobené spin-orbitální interakcí a degenerace. Výběrová pravidla elektronových přechodů – zákon zachování momentu hybnosti. Rozštěpení hladin na stavy veš venkovním magnetickém poli – Zeemanův efekt.
Literatura
    doporučená literatura
  • Atkins Peter, de Paula Julio: Fyzikální chemie, VŠCHT Praha (1. vydání, 2013) , ISBN: 978-80-7080-830-6.
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 9th ed. Oxford: Oxford University Press, 2010, xxxii, 972. ISBN 9780199543373. info
    neurčeno
  • KLOUDA, Pavel. Fyzikální chemie : studijní text pro SPŠCH. 2., upr. a dopl. vyd. Ostrava: Pavel Klouda, 2002, 139 s. ISBN 8086369064. info
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 8th ed. Oxford: Oxford University Press, 2006, xxx, 1064. ISBN 0198700725. info
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 7th ed. Oxford: Oxford University Press, 2002, xxi, 1150. ISBN 0198792859. info
  • ATKINS, P. W. Physical chemistry. 6th ed. Oxford: Oxford University Press, 1998, 1014 s. ISBN 0198501013. info
  • MOORE, Walter J. Fyzikální chemie. 2. vyd. Praha: Nakladatelství technické literatury, 1981, 974 s. info
Záložky
https://is.muni.cz/ln/tag/PříF:C4020!
Výukové metody
Předmět tvoří 13 nepovinných přednášek. Silně se doporučuje absolvovat simultánně s přednáškou také seminář C3150.
Metody hodnocení
Základem ZK je písemný test s převážně otevřenými otázkami (tedy ne výběr odpovědí). Test bude opraven a obodován. Pro úspěšné složení ZK bude potřeba získat z testu 50% bodů. Test bude též oznámkován dle šablony 50-59% E, 60-69% D, 70-79% C, 80-89% B, 90-100% A. Po úspěšně absolvovaném písemném testu bude následovat povinná ústní část, jejíž výsledek může známku z testu maximálně o 1 stupeň zhoršit a maximálně o 2 stupně zlepšit. Čili kdo napíše písemku alespoň na D, u zkoušky bez ohledu na ústní část uspěje.
Navazující předměty
Informace učitele
Doporučuje se zapsat společně s předmětem C4040 Pokročilá fyzikální chemie - seminář.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
předmět předpokládá znalosti fyzikální chemie v rozsahu C4660.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2000, podzim 2010 - akreditace, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, podzim 2010, jaro 2011, 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.