PřF:C4660 Fyzikální chemie I - Informace o předmětu
C4660 Fyzikální chemie I
Přírodovědecká fakultajaro 2025
- Rozsah
- 2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
- Vyučující
- doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat. (přednášející)
Mgr. Hugo Semrád, Ph.D. (cvičící)
doc. Mgr. Dominik Heger, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Jan Hrbáč, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Jakub Nagy (cvičící) - Garance
- doc. Mgr. Markéta Munzarová, Dr. rer. nat.
Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Ústav chemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta - Předpoklady
- Kurz matematiky v rozsahu prvního semestru bakalářských studijních programů chemických, biochemických, biofyzikálních nebo environmentálních.
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Analytický chemik - manažer chemické laboratoře (program PřF, B-CH)
- Aplikovaná biochemie (program PřF, B-AB)
- Aplikovaná biochemie (program PřF, B-AB, směr Bioanalytická chemie)
- Aplikovaná biochemie (program PřF, B-AB, směr Biotechnologie)
- Aplikovaná biochemie (program PřF, B-AB, směr Klinická biochemie)
- Biofyzikální chemie (program PřF, B-CH)
- Biofyzika (program PřF, B-FY)
- Biochemie (program PřF, B-BCH)
- Biologie (program PřF, B-BI)
- Biologie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-BI)
- Biologie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-EB)
- Biomedicínská bioinformatika (program PřF, B-MBB)
- Buněčná a molekulární diagnostika (program PřF, B-BI)
- Ekologická a evoluční biologie (program PřF, B-EB)
- Ekologická a evoluční biologie (program PřF, B-EB, směr Botanika)
- Ekologická a evoluční biologie (program PřF, B-EB, směr Zoologie)
- Chemie konzervování - restaurování (program PřF, B-CH)
- Chemie (program PřF, B-CH)
- Chemie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-BI)
- Chemie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-FY)
- Chemie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-GE)
- Chemie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-GK)
- Chemie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-CH)
- Chemie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-IO)
- Chemie se zaměřením na vzdělávání (program PřF, B-MA)
- Chemoinformatika a bioinformatika (program PřF, B-BCH)
- Lékařská fyzika (program PřF, B-AF)
- Matematická biologie (program PřF, B-BI)
- Matematická biologie (program PřF, B-EXB)
- Molekulární biologie a genetika (program PřF, B-BI)
- Molekulární biologie a genetika (program PřF, B-EXB)
- Obecná biologie (program PřF, B-BI)
- Obecná biologie (program PřF, B-BI, směr Fyziologie rostlin)
- Obecná biologie (program PřF, B-BI, směr Fyziologie živočichů)
- Obecná biologie (program PřF, B-BI, směr Mikrobiologie)
- Speciální biologie (program PřF, B-EXB)
- Speciální biologie (program PřF, B-EXB, směr Experimentální biologie rostlin)
- Speciální biologie (program PřF, B-EXB, směr Experimentální biologie živočichů a imunologie)
- Speciální biologie (program PřF, B-EXB, směr Mikrobiologie a molekulární biotechnologie)
- Systematická biologie a ekologie (program PřF, B-BI)
- Systematická biologie a ekologie (program PřF, B-BI, směr Systematická botanika a geobotanika)
- Systematická biologie a ekologie (program PřF, B-BI, směr Systematická zoologie a ekologie)
- Cíle předmětu
- A. Porozumění základním konceptům chemické termodynamiky a kinetiky s ohledem na dříve, souběžně a později probíhající kurzy. B. Postupné budování abstrakce.
- Výstupy z učení
- Po absolvování tohoto kurzu budou studenti rozumět fundamentálním konceptům chemické termodynamiky a kinetiky. Dále budou schopni řešit výpočetní úlohy z oblasti termodynamiky a chemické kinetiky a budou umět provést jednoduchá odvození základních termodynamických vztahů.
- Osnova
- 1. Ideální a reálný plyn. Vnitřní energie.
- Stavová rovnice ideálního plynu. Směsi plynů. Reálné plyny, kondenzace a Van der Waalsova stavová rovnice. Základní pojmy termodynamiky. Vnitřní energie. První termodynamický zákon.
- 2. Objemová práce a tepelné efekty.
- Objemová práce: shrnutí vztahů a jejich interpretace. Tepelné efekty: kalorimetrie a tepelné kapacity. Entalpie vs. vnitřní energie, kalorimetrie, adiabatické děje.
- 3. Termochemie.
- Standardní entalpie. Změny entalpie při fyzikálních a chemických přeměnách, Bornův-Haberův cyklus. Standardní slučovací entalpie. Hessův a Kirchhoffův zákon.
- 4. Druhý termodynamický zákon I.
- Disipace energie. Entropie: termodynamická definice a statistický pohled, entropie jako stavová veličina, Clausiova nerovnost.
- 5. Druhý termodynamický zákon II.
- Změny entropie doprovázející vybrané děje. Třetí zákon termodynamiky. Helmholtzova a Gibbsova energie: Kritéria samovolnosti a maximální práce.
- 6. Druhý termodynamický zákon III:
- Standardní molární Gibbsova energie. Spojení prvního a druhého termodynamického zákona: Fundamentální rovnice. Závislost Gibbsovy energie na teplotě a tlaku.
- 7. Fázové přechody čistých látek.
- Fázové diagramy: fázová stabilita, koexistenční křivky, tři typické fázové diagramy. Termodynamické aspekty fázových přechodů: Závislost stability na podmínkách. Poloha koexistenčních křivek: Clapeyronova a Clausius-Clapeyronova rovnice.
- 8. Jednoduché směsi I: Termodynamický popis. Paricální molární objem a chemický potenciál. Gibbsova-Duhemova rovnice. Směšovací Gibbsova energie ideálních plynů. Ideální a ideální zředěné roztoky. Raoultův a Henryho zákon.
- 9. Jednoduché směsi II: Vlastnosti roztoků.
- Koligativní vlastnosti: společné rysy, zvýšení teploty varu, snížení teploty tání, osmóza. Diagramy s tlakem par. Diagramy teplota-složení: destilace směsí, azeotropy. Fázové diagramy rovnováha kapalina-kapalina.
- 9_ABCHM. Koligativní vlastnosti. Chemická rovnováha I.
- Molalita. Snížení tlaku nasycených par. Snížení bodu tání a zvýšení bodu varu. Osmóza. Vratnost reakcí. Rovnováha a zákon působení hmoty. Termodynamický původ rovnovážných konstant.
- 10. Jednoduché směsi III: Aktivity.
- Aktivita rozpouštědla a rozpuštěné látky. Aktivity iontů v roztoku: Aktivitní koeficienty a Debye-Huckelův limitní zákon.
- 10_ABCHM. Chemická rovnováha II.
- Rovnovážné konstanty vyjádřené pomocí molárních koncentrací plynů. Jiné tvary rovnovážných konstant. Rozsah a směr reakce. Použití rovnovážných konstant. Odpověď rovnováh na změnu podmínek.
- 11. Chemická rovnováha I.
- Minimum Gibbsovy energie. Popis rovnováhy. Rovnováha v ideálním plynu pro izomerizaci. Případ obecné reakce. Vztah mezi rovnovážnými konstantami a molekulová interpretace.
- 11_ABCHM. Elektrochemie I.
- Popis redoxních reakcí: poloreakce, celkové reakce a jejich vyrovnání. Galvanické články: Struktura, potenciál článku a reakční volná energie. Notace pro články. Standardní potenciály. Elektrochemická řada.
- 12. Chemická rovnováha II.
- Odezva rovnováh na změny podmínek. Jak reagují rovnováhy na změnu tlaku.Odezva na změnu teploty: Van't Hoffova rovnice.
- 12_ABCHM. Elektrochemie II.
- Standardní potenciály a rovnovážné konstanty. Nernstova rovnice. Elektrolytické články. Produkty elektrolýzy. Elektrochemie v biochemii.
- 13. Rovnovážná elektrochemie I.
- Poloreakce a elektrody. Druhy článků: kapalinový potenciál a zápis článků. Napětí článku: Nernstova rovnice, články v rovnováze.
- 13_ABCHM. Chemická kinetika I.
- Reakční rychlosti: koncentrace a průměrná rychlost reakce, okamžitá rychlost reakce, rychlostní zákony a řád reakce. Koncentrace a čas: Rychlostní zákon 1. řádu v integrovaném tvaru, poločasy reakcí prvního řádu, rychlostní zákon 2. řádu v integrovaném tvaru.
- 14. Rovnovážná elektrochemie II.
- Standardní elektrodové potenciály a jejich využití: řada napětí kovů, určování aktivitních koeficientů, rovnovážných konstant a termodynamických funkcí.
- 14_ABCHM. Chemická kinetika II.
- Reakční mechanismy: Elementární reakce a jejich rychlostní zákony, žetězové reakce, rychlosti a rovnováha. Modely reakcí: vliv teploty, teorie tranzitního stavy. Urychlení reakcí: katalýza a enzymy.
- Literatura
- doporučená literatura
- ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Fyzikální chemie. Vyd. 1. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013, xxvi, 915. ISBN 9788070808306. info
- ATKINS, P. W. a Julio DE PAULA. Atkins' physical chemistry. 8th ed. Oxford: Oxford University Press, 2006, xxx, 1064. ISBN 0198700725. info
- neurčeno
- ATKINS, P. W. Fyzikálna chémia. 6. vyd. Bratislava: Slovenská technická univerzita v Bratislave, 1999, 308 s. ISBN 80-227-1238-8. info
- Záložky
- https://is.muni.cz/ln/tag/PříF:C4660!
- Výukové metody
- Předmět tvoří 14 přednášek. Při nich jsou prezentace pouze doplňkovým materiálem, nejdůležitější je ústní výklad se zápisem na virtuální tabuli. Vyučující používají barevná pera (černá, červená, modrá, zelená, oranžová) a hodí se mít podobný rozsah barev k dispozici na poznámky. Účast na přednáškách je nepovinná. Praxe však ukazuje, že návštěva přednášek významně zvyšuje pravděpodobnost úspěchu, popř. zisk dobrí známky u zkoušky.
- Metody hodnocení
- Závěrečný písemný test v délce trvání 110 minut. Obsaženy jsou převážně otevřené teoretické otázky a výpočetní úlohy. Minimální požadované skóre pro úspěšné ukončení je 60% bodů. Dobrovolné ústní dozkoušení umožňuje zlepšení známky o 1, výjimečně o 2 stupně.
- Navazující předměty
- Informace učitele
- Předmět C3150 Fyzikální chemie I - seminář je silně doporučen jako významná pomoc k úspěšnému absolvování předmětu C4660.
- Další komentáře
- Předmět je vyučován každý semestr.
Výuka probíhá každý týden. - Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
- C3150 Fyzikální chemie I - seminář
NOW(C4660) - C3420 Fyzikální chemie
C1020 && (!C4660) && (!C4020) && !NOWANY(C4660,C4020) - C4020 Fyzikální chemie II
C4660 - C5020 Chemická struktura
C4660&&C4020 - C5160 Fyzikální chemie - praktikum
(C1100||C4221) && C4660 && NOW(C7777) - C5760 Fyzikální chemie - praktikum
(C4660||C3420)&&C1100 - C7410 Structure and Reactivity
((C1020&&C2021&&(C3022||C3050)&&(C4660||C3140||C3401)&&(C4020||C4402))&&NOW(C7415))||souhlas - C8780 Photochemistry: From Concepts to Practice
(C1020&&C2021&&C3022&&(C4660||C3140||C3401)&&(C4020||C4402))||souhlas
- C3150 Fyzikální chemie I - seminář
- Statistika zápisu (jaro 2025, nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/jaro2025/C4660