Základy fyzikální chemie

Cíle předmětu

V první části jsou nejzákladnější představy kinetické teorie hmoty ve všech skupenstvích. Druhá část obsahuje jednoduchý popis systémů a dějů z hlediska energetické bilance a uskutečnitelnosti dějů, popis základních fázových a chemických rovnovah. Třetí část je věnována aplikacím základních termodynamických poznatků na elektricky nabité částice. Poslední čtvrtá část se zabývá sledováním časového průběhu elementárních reakcí a základy optických vlastností hmoty.

Získané způsobilosti

Posluchač po absolvování předmětu získá nezbytný širší pohled na chemii z hlediska využití matematiky, fyziky, chemie a logického myšlení s možností rozšiřování dalších znalostí oboru fyzikální chemie.

Obsah předmětu

Kinetická teorie plynů
Základní stavové veličiny a způsoby vyjadřování koncentrace. Ideální plyn - stavová rovnice, základní plynové zákony. Reálný plyn - van der Waalsova rovnice a její rozbor, generalizovaný diagram kompresibilitních faktorů, viriální rozvoj, technické koeficienty roztažnost a stlačitelnost.
Termodynamika
Definice základních pojmů. První věta termodynamiky, molární tepelné kapacity, expanze do vakua a Joule--Thompsonův jev. Termochemie, termochemické zákony, tepelné zabarvení chemické reakce a fázového přechodu. Získávání termodynamických dat. Kirchhoffův zákon. Ideální reakční teplota. Druhá věta termodynamiky, Carnotův cyklus, formulace entropie. Spojení první a druhé věty termodynamické, Gibbsova a Helmholtzova energie. Výpočet změn entropie procesů. Třetí věta termodynamická, výpočet absolutních entropií, změna Gibbsovy energie chem. reakce, Gibbs-Helmholtzova rovnice.
Termodynamika směsí látek
Parciální molární veličiny ve dvousložkových směsích, rozpouštěcí a zřeďovací tepla. Obecná podmínka termodynamické rovnováhy, Gibbsův zákon fází, Clausius-Clapeyronova rovnice. Raoultovy zákony, tenzimetrie, ebuliometrie, kryoskopie, osmometrie, destilace a rektifikace. Henryho zákon. Rovnováhy v kondenzovaných soustavách, přehánění vodní parou, rozdělovací koeficient. Rovnováhy ve třísložkových soustavách. Disperzní systémy - rozdělení.Chemické rovnováhy, Guldberg-Waagův zákon, van´t Hoffova izoterma a izobara, výpočet rovnovážného složení, heterogenní a simultánní chemické rovnováhy, afinita chem. reakce.
Elektrochemie
Základní pojmy - elektrolyt, podmínka elektroneutrality, pH. Druhy elektrod a jejich použití. Dvojice elektrod jako článek, elektromotorické napětí článku. Různé typy prakticky důležitých článků a jejich použití. Způsoby měření elektromotorického napětí článku. Vodivost roztoku elektrolytu a její praktické použití. Elektrolýza.
Chemická kinetika
Reakční rychlost v jednotkovém objemu, základní pojmy. Reakční schéma; rozdělení reakcí, rychlostní konstanta, zákon aktivní hmoty, sestavení kinetické rovnice. Teplotní závislost rychlostní konstanty.

Odborná literatura

  1. A. Tockstein: Základy fyzikální chemie I, skripta VŠCHT Pardubice, Univerzita Pardubice, 1995
  2. A. Tockstein: Základy fyzikální chemie II, skripta VŠCHT Pardubice, Univerzita Pardubice, 1995
  3. W. J. Moore: Fyzikální chemie, SNTL Praha 1979
  4. P. W. Atkins: Physical Chemistry, Oxford University Press, Oxford 1989 U. K.