Veterinární a farmaceutická univerzita Brno

Fakulta veterinární hygieny a ekologie

Ústav biochemie a biofyziky

Fyzikální a koloidní chemie

pro posluchače Farmaceutické fakulty  VFU Brno

2.ročník letní semestr 3h přednášek 3h cvičení a seminářů

 

Sylabus přednášek

Sylabus cvičení

Sylabus seminářů

Organizace výuky

Studijní literatura

 

Sylabus přednášek

 

1. Termodynamika

Stavové veličiny,I., II., a III. termodynamická věta, termodynamické funkce, chemický potenciál, reakční tepla, termochemické zákony, samovolné procesy, rovnováhy fázové a chemické, obecná podmínka rovnováhy, le Chatelierův princip

 

2. Reakční kinetika

Rychlost chemické reakce, celkový a parciální řád reakce, klasifikace chemických reakcí. Mechanismy chemických reakcí, molekularita přechodový stav, reakční koordináta. Kinetika reakcí 1. řádu, rychlostní konstanta, některé složitější typy reakcí a jejich zpracování.

Katalytické, řetězové, fotochemické a radikálové reakce, vliv faktorů reakčního prostředí na reakční rychlost

 

3. Roztoky

Rozpustnost tuhých látek, ideální a reálné roztoky, difuse, Fickovy zákony, rovnováhy v roztocích elektrolytů, elektrolytická disociace, stupeň disociace, silné a slabé elektrolyty, aktivita a aktivitní koeficient, Debyeův - Hü ckelův limitní vztah, kyseliny a zásady, základní teorie kyselin a zásad. Hydrolýza solí, hydrolytická konstanta, stupeň hydrolýzy. Tlumivé roztoky (pufry), rovnice Hendersonova - Hasselbachova, kapacita pufru, pufry v biologických systémech, amfoterní elektrolyty. Nerozpustné soli, součin rozpustnosti

 

4. Elektrochemie

Elektrody (I. a II. druhu) a galvanické články, potenciály elektrod, elektromotorická síla článků, Nernstova a Petersova rovnice, principy potenciometrického měření pH a iontově selektivních elektrod.

Transportní děje v roztocích elektrolytů, vodivost roztoků,

Elektrodové reakce, princip klasické polarografie a moderních polarografických technik

 

5. Fázové rovnováhy

Gibbsův zákon fází, p-t fázový diagram u soustav o jedné složce, fázové diagramy vícesložkových soustav, pákové pravidlo, charakteristika vybraných typů soustav (dvou a třísložkové soustavy), Nernstův rozdělovací zákon, extrakce

 

6. Fázová rozhraní

Adsorpce fyzikální a chemická, Freundlichova a Langmuirova isoterma, povrchové napětí a povrchová energie, kapilarita.

Elektrické vlastnosti mezifází, elektrická dvojvrstva, Nernstův "zeta" potenciál, vliv elektrolytů, adsorpce na kapalném mezifází, povrchově aktivní látky, adsorpce na mezifází s pevnou látkou.

 

7. Koloidika

Klasifikace disperzních systémů, koloidní stav, lyofilní a lyofobní koloidy, optické, kinetické a elektrické vlastnosti koloidů, koagulace, stabilita koloidních systémů, hrubé disperze, sedimentace suspenzí

 

8. Interakce hmoty a elektromagnetického záření

Spektrální metody a jejich rozdělení, Lambertův - Beerův zákon, význam spektrálních metod při určování struktury molekul, elektronová, vibrační a rotační spektra, rezonanční spektroskopie

 

 

Sylabus seminářů

 

Skupenské stavy. Zákon Boyleův-Mariotteův, Daltonův, Gay-Lussacův, Avogadrův. Stavová rovnice ideálního a reálného plynu. Molární hmotnost plynu, chování směsí.Zkapalňování plynů a kritický stav plynu.Kapaliny, vypařování kapalin a tlak nasycené páry. Povrchové napětí kapalin, viskozita kapalin.

Základy termodynamiky. Termodynamický děj a rovnováha. Práce při expanzi (kompresi) plynu. Nultá termodynamická věta. První termodynamická věta, enthalpie, vnitřní energie. Termochemie, reakční teplo, závislost reakčních tepel na teplotě. Druhá termodynamická věta, entropie Chemická rovnováha, Gibbsova energie.

Fázové rovnováhy. Podmínky rovnováhy v heterogenní soustavě. Gibbsův fázový zákon. Fázové diagramy jednosložkových a vícesložkových soustav. Zvýšení teploty varu roztoků (ebulioskopie), snížení teploty tuhnutí roztoků (kryoskopie). Osmotický tlak.

Termodynamika chemických reakcí. Předpoklad ustálení chemické rovnováhy, podmínky chemické rovnováhy. Výpočet rovnovážných konstant. Vliv teploty a tlaku na chemickou rovnováhu.

Roztoky elektrolytů. Elektrolytická disociace. Zákony elektrolýzy – Faradayovy zákony. Silné a slabé elektrolyty. Aktivita a aktivitní koeficienty. Srážecí reakce, součin rozpustnosti. Rovnováhy v roztocích slabých elektrolytů. Kyseliny a zásady. Hydrolýza solí, pufry.

Chemická kinetika. Základní pojmy reakční kinetiky. Typy chemických reakcí. Reakční rychlost, molekularita a řád reakce. Řešení kinetických úloh reakcí nultého, prvního a druhého řádu. Metody sledování průběhu reakcí.

Koloidní soustavy. Typy a charakteristiky koloidních soustav, sedimentační rychlost, sedimentační rovnováha.

 

 

Sylabus laboratorních cvičení z fyzikální chemie

 

1. Polarimetrické sledování inverze sacharosy  

2. a) Měření refrakce směsi methanolu a ethanol

    b) Kapacita pufru

3. a) Potenciometrické stanovení disociační konstanty kyseliny

    b) Kritická micelární koncentrace

4.  Adsorpce barviv na aktivním uhlí

 

5.  a) Stanovení reakčního tepla neutralizace

     b) Stanovení reakčního tepla hydratace elektolytů

 

 

Prof. RNDr. Emanuel Šucman, CSc.

vedoucí disciplíny