C4020 Fyzikální chemie II

Přírodovědecká fakulta
podzim 2026
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně
Vyučující
doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
prof. Mgr. Dominik Heger, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (pomocník)
prof. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D. (pomocník)
RNDr. Erik Kalla, Ph.D. (pomocník)
Garance
prof. Mgr. Dominik Heger, Ph.D.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Út 11:00–12:50 B11/205
Předpoklady
C4660 Fyzikální chemie I
Absolvování předmětu C4660 Základy fyzikální chemie.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 16 mateřských oborů, zobrazit
Anotace
Cílem předmětu C4020 je poskytnout studentům základní porozumění principům, technikám a aplikacím kvantové chemie a chemické kinetiky.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování tohoto předmětu schopen:
- Provádět výpočty dovolených hladin energie pro jednoduché kvantové systémy
- zapsat a řešit kinetické rovnice pro chemické reakce
- využívat symetrii ke klasifikaci orbitálních inetrakcí
Klíčová témata

  • 1.      Elektrochemie I. Struktura galvanického článku. Článkový potenciál a reakční Gibbsova energie. Notace pro články. Standardní potenciály. Standardní potenciály a rovnovážné konstanty. Nernstova rovnice.


    2.      Elektrochemie II. Střední aktivitní koeficient. Debye-Hückelův limitní zákon. Řada napětí kovů. Určování aktivitních koeficientů. Určování rovnovážných konstant. Určování termodynamických funkcí. Iontově selektivní elektrody.


    3.      Atom vodíku. Atomová spektra. Planckův vztah pro energii. Hlavní kvantové číslo. Atomové orbitaly. Elektronový spin. Elektronová struktura vodíku.


    4.      Mnohaelektronové atomy. Orbitální energie. Výstavbový princip. Elektronová struktura a periodická tabulka. Periodičnost atomových vlastností: atomový poloměr, iontový poloměr, ionizační energie, elektronová afinita.


    5.      Molekulové orbitaly. Molekulový ion vodíku. Lineární kombinace atomových orbitalů. Vazebné orbitaly. Protivazebné orbitaly. Orbitaly sigma. Orbitaly pí. Překryvový integrál. Elektronová struktura homonukleárních biatomických molekul.


    6.      Populace hladin. Konfigurace a váhy. Boltzmannovo rozdělení. Molekulová partiční funkce. Interpretace partiční funkce.

  • 7. Kinetická teorie plynů (Atkins 20.1.1), DH
  • Tlak ideálního plynu mikroskopicky. Předpoklady kinetického modelu. Střední kvadratické rychlosti. Hustota pravěpodobnosti a distribuční funkce. Od Boltzmannova rozdělení energií k Maxwellovu rozdělení vektoru rychlostí.
  • 8. Kinetická teorie plynů a Pohyb molekul v plynech ( Houston 1, Atkins 20.1, ), DH
  • Maxwellova distribuce velikosti rychlostí a enrgií pro různé hmotnosti a teploty. Nejpravděpodobnější rychlost a střední rychlost. Srážky molekul. Srážkový parametr, účinný průřez, srážková trubice, srážková frekvence. Střední volná dráha.
  • Chemická kinetika – ( Houston  2, Atkins 21+22), DH

  • 9. Úvod do chemické kinetiky a molekulové dynamiky – rychlost chemické reakce, rychlostní konstanta, plochy potenciálních energií.


    10. Kinetika nultého, prvního a druhého řádu – diferenciální rovnice a jejich řešení. Arrheniova rovnice.


    11. Mechanismy chemických reakcí: Paralelní reakce (kinetický a termodynamický product), následné reakce (rychlost určující krok), reakce blížící se k roznováze. Přiblížení: Reakce pseudo prvního řádu.


    13. Přiblížení: Předřazená rovnováha (vysvětlení spomalení reakce se rostoucí teplotou), Hypotéza ustáleného stavu, Lindemanův mechanismus unimolekulárního rozkladu. Doba života fluorescence, kvantový výtěžek. Radiativní doba života. 12 Pokročilá chemická kinetika – předřazená rovnováha (vysvětlení zpomalení reakce se zvyšující se teplotou), hypotéza ustáleného stavu, Lindemannův mechanismus unimolekulárního rozkladu, doba života fluorescence, kvantový výtěžek, radiativní doba života.


  • 13 Enzymová kinetika – jako případ bimolekulární chemické reakce na kterou lze použít přiblížení předřazené rovnováhy nebo ustáleného stavu, číslo přeměny, konstanta Michaelis-Mentenové, vynesení Lineweaver-Burka, konstanta specificity, inhibice.



Studijní zdroje a literatura
    povinná literatura
  • Atkins Peter, de Paula Julio: Fyzikální chemie, VŠCHT Praha (1. vydání, 2013) , ISBN: 978-80-7080-830-6.
    doporučená literatura
  • ATKINS, P. W.; Loretta JONES; Leroy LAVERMAN; James E. PATTERSON a Kelley M. H. YOUNG. Chemical principles : the quest for insight. Eighth edition. Austin: Macmillan Learning, 2023, 1119 stran. ISBN 9781319498498. info
  • ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 9th ed. Oxford: Oxford University Press, 2010, xxxii, 972. ISBN 9780199543373. info
  • HOUSTON, Paul L. Chemical kinetics and reaction dynamics. Mineola, N.Y.: Dover Publications, 2006, xvii, 330. ISBN 0486453340. 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!
Přístupy, postupy a metody používané ve výuce
Předmět tvoří 13 přednášek. Silně se doporučuje absolvovat simultánně s přednáškou také seminář C4020.
Způsob ověření výstupů z učení a požadavky na ukončení

* Prezenční písemná forma (120 min) s možností ústního dozkoušení.
* Do učebny si, prosím, vezměte: ISIC nebo občanský průkaz, propisky dvou barev, kalkulačku pouze na číselné výpočty a pravítko pro odečítání z grafů (ideálně trojúhelník s ryskou).
* Písemný test bude rozložen dle časových dotací jednotlivých témat takto: Elektrochemie a Struktura (přednášky doc. Munzarové + související semináře): 30 bodů, Změna (přednášky prof. Hegera + související semináře): 30 bodů.
* Obsahem zkoušky bude všechna látka odpřednášená v kurzu C4020 a odpovídající látka procvičená v  semináři C4040.
* Test je rozdělen na 6 témat, každé po 10 bodech.
* K úspěšnému složení zkoušky bez povinné ústní části je nutné získat alespoň 35 bodů z celého testu a současně alespoň 2,5 bodu za každé téma. V tom případě student získá známku A za alespoň 55 bodů, B za alespoň 50 bodů, C za alespoň 45 bodů, D za alespoň 40 bodů, E za alespoň 35 bodů. Dobrovolná, avšak velmi doporučená, ústní část pak umožňuje známku (v případě úspěchu) zlepšit. Studenti, kteří získají alespoň 30 bodů celkem a současně 2,5 bodu za každé téma se mohou dostavit k ústnímu dozkoušení, a to zejména z tématu (témat) s nejnižším bodovým ziskem u učitele příslušného tématu (příslušných témat). Studenti s méně než 30 body nebo méně než 2,5 bodu za každé téma musí zkoušku opakovat.
* Hodnocení testu bude evidováno v poznámkovém bloku ISu, do nějž studenti nahlížejí.

Navazující předměty
Odkaz a informace vyučujících
Doporučuje se zapsat společně s předmětem C4040 Fyzikální chemie II- 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 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024, podzim 2025.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2026/C4020