C1800 Chemie pro fyzikální obory

Přírodovědecká fakulta
jaro 2025
Rozsah
3/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (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. 2. až So 24. 5. St 8:00–9:50 B11/305, Pá 8:00–9:50 F4,03017
Předpoklady
Absolvování základních fyzikálních kurzů v rozsahu doporučeného studijního plánu prvních tří semestrů oboru Nanotechonologie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je vybavit studenty vhledem do chemického uvažování na poli obecné, fyzikální, anorganické a organické chemie.
Výstupy z učení
Pevný základ na poli obecné, fyzikální, organické a anorganické chemie. Prohloubení porozumění struktuře látek získané ve fyzikálních předmětech, obohacené o vhled do reaktivity. Dovednosti nutné pro porozumění chemické literatuře na poli bakalářského nebo diplomového projektu.
Osnova
  • 1. Atom vodíku: Kvantový svět
  • 1.1 Vlnové funkce a hladiny energie pro částici v potenciálové jámě. 1.2 Atom vodíku: hlavní kvantové číslo. 1.3 Atomové orbitaly.
  • 2. Mnohaelektronové atomy a periodicita
  • 2.1 Elektronový spin. 2.2 Orbitální energie. 2.3 Výstavbový princip. 2.4 Efektivní náboj a Slaterova pravidla. 2.5 Atomový a iontový poloěr. 2.6 Ionizační energie a elektronová afinita. 2.7 Efekt inertního páru a diagonální vztahy.
  • 3. Chemické vazby
  • 3.1 Iontové vazby a interakce mezi ionty. 3.2 Elektronové konfigurace iontů a Lewisovy symboly. 3.3 Povaha kovalentní vazby a Lewisovy struktury. 3.4 Polyatomické Lewisovy struktury a resonance. 3.5 Formální náboj. 3.6 Výjimky z oktetového pravidla. 3.7 Iontové vs. kovalentní vazby: Elektronegativita a polarizovatelnost. 3.8 Síly a délky chemický vazeb, rotační hladiny a vibrační spektra.
  • 4. Molekulový tvar a struktura
  • 4.1 Základní model VSEPR a molekuly s volnými páry na centrálním atomu. 4.2 Polární molekuly. 4.3 Sigma a pí vazby, hybridizace orbitalů. 4.4 Vazby v uhlovodících a charakteristiky dvojných vazeb. 4.5 Molekulové orbitaly pro dvouatomové molekuly A2 a elektronové konfigurace. 4.6 Pí molekulové orbitaly planárnách uhlovodíků.
  • 5. Chemické aplikace 1. a 2. termodynamického zákona
  • 5.1 Přenosy tepla za konstantního tlaku a entalpie fyzikálních přeměn. 5.2 Reakční entalpie a vztah ke změně vnitřní energie. 5.3 Hessův zákon a tepelné výstupy vybraných druhů reakcí. 5.4 Born-Haberův cyklus. 5.5 Globální změny entropie: Systém, okolí, a celková změna entropie. 5.6 Gibbsova energie a neexpanzní práce.
  • 6. Popis směsí a chemická rovnováha
  • 6.1 Rozpustnost plynu v kapalině a Henryho zákon. 6.2 Molarita a molalita roztoku. 6.3 Raoultův zákon. Zvýšení bodu varu a snížení bodu tání. Osmóza. 6.4 Reakce v rovnováze: vratnost, rovnováha a zákon působení hmoty. 6.5 Rovnovážná konstanta vyjádřená pomocí parciálních tlaků. 6.6 Ovlivnění rovnováhy: Změna množství reaktantů/produktů, vliv tlaku a vliv teploty. 6.7 Katalyzátory a Haberův přínos.
  • 7. Kyseliny a báze, oxidace a redukce.
  • 7.1 Broenstedovy a Lewisovy kyseliny a báze. 7.2 Výměna protonů mezi molekulami vody a škála pH. 7.3 Slabé a silné kyseliny a báze. 7.4 Struktura molekul a síla kyselin. 7.5 Zápis a vyrovnání redoxních reakcí. 7.6 Galvanické články. 7.7 Standardní potenciály a elektrochemická řada. 7.8 Nernstova rovnice. 7.9 Elektrolýza a její aplikace, koroze.
  • 8. První čtyři hlavní skupiny periodické tabulky.
  • 8.1 Vodík jako prvek a sloučeniny vodíku. 8.2 Skupina 1 - alkalické kovy. Prvky. Chemické vlastnosti. Sloučeniny Li, Na a K. 8.3 Prvky 2. skupiny. Sloučeniny beryllia, hořčíku a vápníku. 8.4 Prvky skupiny 13/III. 8.5 Oxidy a halogenidy skupiny 13/III. 8.6 Borany a hydridy boru. 8.7 Prvky skupiny 14/IV. 8.8 Oxidy uhlíku a křemíku. 8.9 Další důležité sloučeniny skupiny 14/IV.
  • 9. Poslední čtyři skupiny periodické tabulky.
  • 9.1 Prvky skupiny 15/V. 9.2 Sloučeniny s vodíkem a halogeny. 9.3 Oxidy a kyseliny dusíku a síry. 9.4 Prvky skupiny 16/VI a jejich sloučeniny s vodíkem. 9.5 Oxidy a kyseliny síry. 9.6 Prvky skupiny 17/VII a jejich sloučeniny. 9.7 Prvky skupiny 18/VIII, sloučeniny vzácných plynů.
Literatura
    doporučená literatura
  • ATKINS, P. W. a Loretta JONES. Chemical principles : the quest for insight. 4th ed. New York: W.H. Freeman and Company, 2008, xxv, [1026. ISBN 9780716773559. info
Výukové metody
Přednášky a procvičování s využitím tabule.
Metody hodnocení
Písemný test s maximálním ziskem 60 bodů a následující ústní pohovor. Pro úspěšné složení zkoušky je požadován zisk 30 bodů.
Informace učitele
Hodinová dotace předmětu je 2+1, přičemž účast na semináři je pro připuštění ke zkoušce požadováno.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2025/C1800