C4020 Pokročilá fyzikální chemie, PS 2017/18

                                    Seznam odpřednášených témat

               Vyučující: Markéta Munzarová (MM), Dominik Heger (DH), Jan Hrbáč (JH)

Okruhy:

I.                    Pohyb částic a rychlost reakcí. Kinetická teorie ideálního plynu a reálný
plyn, transportní jevy, rychlost elementárních reakcí, složitější reakce.


II.                 Rovnováha a elektrochemie. Jednosložkové stoustavy, termodynamika roztoků a
dvousložkových soustav. Rovnovážná elektrochemie. Elektrodová dynamika.


III.               Struktura. Spektrální přechody, magnetická rezonance


Literatura: Peter Atkins (český překlad v KUK). V knihovně zbývají desítky volných exemplářů!


Osnova :

1.      týden (20.9.), MM

Kinetická teorie ideálního plynu a reálný plyn.

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.      týden (27.9.), MM

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.      týden (4.10.), DH

Chemická kinetika a.

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.      týden (11.10.), DH

Chemická kinetika b

Lindemannův mechanismus unimolekulárních reakcí. Enzymová kinetika (Mechanismus
Michaelis-Mentenové), vynesení podle Lineweaver-Burka, číslo přeměny, K[M], konstanta specificity,
kompetitivní a nekompetitivní inhibice.


5. týden (17.10.), DH/MM

Chemická kinetika b - dokončení a Termodynamika-fáze.

DH: Autokatalytické reakce, oscilující reakce. Řetězové reakce. Rozvětvené řetězové reakce
(exploze). MM: Chemický potenciál a fázové přechody.


6.      Týden (25.10), MM

Od fázových přechodů čisté látky k termodynamice směsí


7.      Týden (1.11.), MM

Jednoduché směsi


8.      Týden (8.11.), MM

Rovnovážná elektrochemie


9.      Týden (15.11.), JH

Dynamická elektrochemie


10.  týden (22.11.), MM

Vlastnosti atomových a molekulových orbitalů


11.  týden (29.11.), DH

Struktura a elektronová 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.
Výběrová pravidla elektronových přechodů – zákon zachování momentu hybnosti. Rozštěpení hladin na
stavy ve vnějším magnetickém poli – Zeemanův efekt.

12.  týden (6.12.), DH

Struktura a elektronová spektra molekul

Born-Oppenheimerova aproximace, Vazba – rovnovážná disociační energie, nulbodová energie, důvod
označení vazeb sigma, pi, delta. Molekulové orbitaly a jejich symetrická označení (parita,
vazebnost/proti-vazebnost, +/-). Pořadí zaplňování molekulových orbitalů. Elektronové přechody
homonukleárních dvouatomových molekul. Celkové orbitální a spinové momenty hybnosti molekul.
Molekulové termy. Výběrová pravidla elektronových přechodů. Vibrační struktura elektronových
přechodů. Jablonského diagram.


13.  týden (13.12.), MM

Spiny v magnetickém poli.