C6320 Chemická kinetika

Přírodovědecká fakulta
jaro 2019

Předmět se v období jaro 2019 nevypisuje.

Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Doporučované ukončení: zk. Jiná možná ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Jiří Sopoušek, CSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jiří Sopoušek, CSc.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Absolvování přednášek Fyzikální chemie II a III.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 19 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Po absolvování tohoto předmětu by student měl zvládat řešení problémů chemické kinetiky a katalýzy. Student by měl být schopen samostatně plánovat kinetické experimenty, vyhodnocovat získaná data a zpracovat je do vhodných výstupů. Současně student získá znalosti o tom jak funguji SW pro simulaci kinetiky a jak je používat pro potřeby popisu kinetiky chemických reakcí.
Výstupy z učení
Studenti budou umět řešit problémy chemické kinetiky, budou schopni samostatně plánovat kinetické experimenty, vyhodnocovat získaná data a zpracovat je do vhodných výstupů. Studenti budou schopni používat simulační SW pro kinetiku chemických reakcí.
Osnova
  • 1. Základní pojmy chemické kinetiky: rychlost reakce, rozsah reakce,rychlostní rovnice, řád reakce, elementární reakce, molekularita. Metody k určení řádu reakce 1: počátečních rychlostí, zlomkových časů, poločas reakce, střední doba života. 2. Metody k určení řádu reakce 2: derivační a integrační rychlostní rovnice pro reakce 1. a 2. řádu, nelineární rovnice, metoda izolační. 3. Reakce vratné: dynamická rovnováha, rovnovážná konstanta, reakce unimolekulární a bimolekulární, rychlostní rovnice lineární a exponenciální. 4. Reakce souběžné (paralelní): rozvětvené, konkurenční, nezávislé. Reakce následné, ustálený stav, předrovnováha. 5. Reakce katalyzované 1: homogenní katalýza, acidobazická katalýza, autokatalýza, enzymová katalýza, rovnice Michalisova-Mentenové, nestacionární kinetika, integrovaná rovnice Michaelisova-Mentenové, složité enzymové reakce (Clelandova symbolika, Kingova-Altmanova metoda), inhibice. 6. Reakce katalyzované 2: heterogenní katalýza, chemisorpce a pokrytí povrchu, adsorpční izotermy (Langmuirova, BET, Freundlichova, Temkinova), uni a bimolekulární reakce na povrchu, inhibice produktem. 7. Reakce řetězové: iniciace, propagace, terminace, reakce radikálové, reakce větvené, polymerace, hoření, exploze. 8. Reakce oscilující: oscilátory (Lotka-Volterra, Brusselátor, Oregonátor), limitní cyklus, rekurentní rovnice Metody relaxační: teplotní, tlakový skok, ultrazvuk, mikrovlny. 9. Závislost rychlostní konstanty na teplotě 1: Arrheniova rovnice, srážková teorie, pravděpodobnostní faktor, Lindemannova teorie unimolekulárních reakcí. 10. Závislost rychlostní konstanty na teplotě 2: plochy potenciální energie aktivovaný komplex, Eyringova rovnice, reakční termodynamika. 11. Mechanismy difúze. Látkové toky a difúzní koeficienty. 1 a 2. Fickův zákon. Analytické a numerické řešení difúzních rovnic, okrajové podmínky. Difúze v neideálních soustavách. 12. Elektrodová kinetika Mechanismus přenosu elektronu v homogenním a v heterogenním prostředí (na rozhraní elektroda/roztok), Marcusova teorie, přepětí, Butlerova a Volmerova rovnice, koeficient přenosu náboje,rychlost elektrodové reakce, elektrodový proces s chemickou reakcí (předřazená, vřazená a následná chemická reakce), heterogenní rychlostní konstanta, vyhodnocení heterogenních rychlostních, konstant pomocí běžných elektrochemických metod.
Literatura
    doporučená literatura
  • ATKINS, P. W. Physical chemistry. 6th ed. Oxford: Oxford University Press, 1998, xvi, 1014. ISBN 0198501013. info
  • MASEL, Richard I. Chemical kinetics and catalysis. New York: John Wiley & Sons, 2001, xiii, 952. ISBN 0471241970. info
  • TREINDL, Ľudovít. Chemická kinetika. 2. přeprac. vyd. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1990, 347 s. ISBN 8008003650. info
Výukové metody
Přednášky. Diskuse ve skupině, samostatná práce, studium literatury.
Metody hodnocení
Závěrečné hodnocení - ústní zkouška. Podmínkou přihlášení ke zkoušce je úspěšná prezentace na téma kinetika a katalýza v rámci semináře C6330. K úspěšnému hodnocení je třeba prokázat nejméně 50% znalostí z přednášky.
Informace učitele
Nelineární rovnice (učební text ve formátu MS-Word)
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2000, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.