PředmětyPředměty(verze: 953)
Předmět, akademický rok 2023/2024
   Přihlásit přes CAS
Fyzikální chemie - GF199
Anglický název: Physical Chemistry
Zajišťuje: Katedra biofyziky a fyzikální chemie (16-16110)
Fakulta: Farmaceutická fakulta v Hradci Králové
Platnost: od 2021
Semestr: letní
Body: 0
E-Kredity: 5
Způsob provedení zkoušky: letní s.:písemná
Rozsah, examinace: letní s.:28/28, Z+Zk [HS]
Počet míst: neomezen / 384 (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Kompetence:  
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Vysvětlení: (F,1.r.)
Poznámka: odhlásit z termínu zkoušky při nesplněné rekvizitě
předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Mgr. Petra Pullmannová, Ph.D.
Kategorizace předmětu: Farmacie >
Korekvizity : GF105
Je prerekvizitou pro: GF308
Anotace -
Fyzikální chemie je interdisciplinární předmět využívající poznatků fyziky, chemie, elektrochemie a kvantové mechaniky pro popis vlastností sloučenin na molekulární úrovni. Tento předmět poskytuje studentům potřebné teoretické základy oboru a znalosti principů fyzikálně-chemických měřicích metodik. Jedná se o přípravný předmět, který má za cíl připravit studenty pro výuku navazujících disciplín obecně přírodovědného základu i disciplín čistě farmaceutických. Témata: Úvod do předmětu, Mezimolekulové síly a stavy hmoty, Fyzikální vlastnosti látek, Fotochemie, Termodynamika, Chemické rovnováhy, Fázové rovnováhy, Reakční kinetika, Elektrochemie, Koloidní systémy
Poslední úprava: Pullmannová Petra, Mgr., Ph.D. (24.09.2021)
Podmínky zakončení předmětu -

Podmínkou udělení zápočtu je splnění následujících podmínek:

  1. Absolvování všech úloh v praktických cvičeních, které posluchači přísluší podle rozvrhu. Úlohy zameškané z jakéhokoli důvodu je třeba nahradit ve zvlášť určených termínech.
  2. Úspěšné odevzdání protokolů z absolvovaných úloh.
  3. Úspěšné absolvování zápočtového testu. Zápočtový test sestává ze dvou výpočtových příkladů (každý po 25-ti bodech). Pro úspěšné absolvování testu je potřeba získat minimálně 20 bodů.
Poslední úprava: Pullmannová Petra, Mgr., Ph.D. (24.09.2021)
Literatura

Povinná:

  • Kubíček, Vladimír. Výpočty z fyzikální chemie I. Praha: Karolinum, 2010, 71 s. ISBN 978-80-246-1806-7.
  • Kubíček, Vladimír. Praktická cvičení z fyzikální chemie. Praha: Karolinum, 2013, 58 s. ISBN 978-80-246-2203-3.
  • Lázníčková, Alice, Kubíček, Vladimír. Základy fyzikální chemie : vybrané kapitoly pro posluchače Farmaceutické fakulty. Praha: Karolinum, 2014, 168 s. ISBN 978-80-246-2791-5.

Poslední úprava: Pullmannová Petra, Mgr., Ph.D. (24.09.2021)
Sylabus -

Úvod do předmětu

  • Náplň Fyzikální chemie a její vztah k chemickým, biologickým a farmaceutickým disciplínám.

Mezimolekulové síly a stavy hmoty

  • vazebné a nevazebné interakce

  • krystalografie, rentgenová difrakce, polymorfie, izomorfie

  • izotropie, anizotropie, kapalné krystaly.

Fyzikální vlastnosti látek, fotochemie

  • Polarita látek, dipólový moment, relativní permitivita

  • absorpce elektromagnetického záření, Lambertův-Beerův zákon

  • atomová spektra absorpční a emisní

  • absorpce světla molekulami v UV, VIS a IČ oblasti elektromagnetického záření

  • emisní molekulová spektra (Ramanův jev, fluorescence a fosforescence)

  • fotochemické reakce.

Termodynamika

  • 0. věta termodynamiky, teplota.
  • 1. věta termodynamiky, pojem vnitřní energie a enthalpie, standardní stav, definice termochemických parametrů, termochemické zákony.

  • 2. věta termodynamiky, pojem entropie, vratné a nevratné děje, Gibbsova a Helmholtzova funkce, spojené formulace 1. a 2. věty, obecná podmínka rovnováhy.

  • 3. věta termodynamiky.

 Chemické rovnováhy

  • Rovnovážná konstanta, rovnovážný stupeň konverze a jeho ovlivnění reakčními podmínkami, le Chatelierův princip.

  • Standardní změna Gibbsovy energie při reakci, závislost rovnovážné konstanty na teplotě, van´t Hoffovy rovnice.

Fázové rovnováhy

  • Gibssův zákon fází, jednosložkové soustavy, fázový diagram, Clausiova-Clapeyronova rovnice.

  • Dvousložkové soustavy (kapalina – plyn, kapalina – kapalina, kapalina – tuhá fáze), Henryho zákon.

  • Rozpustnost tuhých látek, soustava tuhá látka - rozpouštědlo.

  • Raoultův zákon a jeho využití, koligativní vlastnosti, kryoskopie a ebulioskopie, osmotický tlak.

  • Třísložkové soustavy, Nernstův rozdělovací zákon, extrakce.

  • Termická analýza – diferenční skenovací kalorimetrie.

Reakční kinetika

  • rychlost reakce, molekularita a řád reakce, reakční mechanismus,

  • jednoduché jednosměrné reakce, reakce 0., 1. 2. a n-tého řádu, rychlostní konstanta, poločas reakce, stanovení řádu reakce

  • závislost reakční rychlosti na teplotě: Arrheniova rovnice, aktivační energie, reakční koordináta, rychlost určující krok

  • další faktory ovlivňující rychlost chemických reakcí, katalýza

  • kineticky a termodynamicky řízené reakce.

Elektrochemie, iontové rovnováhy

  • Rovnováhy v roztocích elektrolytů, charakteristika elektrolytů, stupeň disociace

  • Arrheniova teorie

  • specifická a molární vodivost elektrolytů

  • aktivita, aktivitní koeficient, iontová síla, Debye-Hückelův limitní vztah

  • autoprotolýza vody, pojem pH ve vodných a nevodných prostředích, teorie kyselin a zásad

  • disociace slabých kyselin a zásad, výpočet jejich pH, Ostwaldův zřeďovací zákon

  • tlumivé roztoky (pufry), mechanismus působení, Hendersonova-Hasselbalchova rovnice, kapacita pufrů

  • hydrolýza solí, hydrolytická konstanta a výpočet pH solí

  • amfoterní elektrolyty, izoelektrický bod

  • acidobazické indikátory

  • rozpustnost málo rozpustných solí, součin rozpustnosti

Elektrochemie, elektrochemické metody

  • vodivost elektrolytů, Kohlrauschův zákon, Arrheniův vztah

  • Nernstova rovnice, potenciál elektrody v roztoku vlastních iontů, standardní redukční potenciál

  • Potenciometrie, typy elektrod, využití potenciometrie (měření pH, potenciometrická titrace)

  • Membránové elektrody, Donnanův potenciál, skleněná elektroda

  • elektrolýza, Faradayovy zákony, galvanické články

  • látkový tok k elektrodě (difúze – Fickův zákon), transportní děje v roztocích (Nernstova - Planckova rovnice)

  • elektrická dvojvrstva, základy elektrochemických metod.

Jevy na fázovém rozhraní, koloidika

  • kapalné povrchy, povrchové napětí

  • adsorpce v kapalném mezifází, povrchově aktivní látky, systém hydrofilně-lipofilní

  • jevy na fázovém rozhraní částic, vliv elektrolytů, principy chromatografických metod

  • rozdělení a charakterizace koloidních systémů, lyofilní, lyofobní a asociační koloidy
  • optické, kinetické a elektrické vlastnosti koloidů

  • suspenze, mezifázové vlastnosti, tvorba suspenzí, sedimentace

  • emulze, typy emulzí, teorie jejich tvorby a stabilita

  • micely, kritická micelární koncentrace

 

Praktická cvičení

  • Určení relativní molekulové hmotnosti Rastovou metodou

  • Určení rozdělovacího koeficientu látky

  • Studium kinetiky rozkladu acetylsalicylové kyseliny (kinetika I. řádu)

  • Studium kinetiky rozkladu octanu etylnatého v alkalickém prostředí (kinetika II. řádu)

  • Stanovení disociační konstanty slabé kyseliny potenciometricky

  • Stanovení disociační konstanty slabé kyseliny nebo báze konduktometricky

  • Měření elektrodového potenciálu a formálního oxidačně-redukčního potenciálu

  • Stanovení kritické micelární koncentrace

  • Určení disociační konstanty acidobazického indikátoru spektrofotometricky

 

Semináře a výpočty modelových příkladů

  • koncentrace roztoků

  • pH slabých a středně silných kyselin a zásad, pH pufrů, disociace látek v závislosti na pH
  • rozpustnost, součin rozpustnosti
  • elektrodový potenciál, oxidačně-redukční potenciál

  • osmotický tlak

  • rychlost reakce, poločas reakce, Arrheniova rovnice

  • Clausiova-Clapeyronova rovnice, rovnovážná konstanta, van’t Hoffova reakční izobara, van’t Hoffova reakční izoterma

  • termodynamická schůdnost reakce

  • rozdělovací koeficient

  • základní termodynamické veličiny

Poslední úprava: Pavlíková Přecechtělová Jana, Mgr., Ph.D. (18.02.2024)
Studijní opory

https://intranet.faf.cuni.cz/Studijni-materialy/KBFCH/

E-learning Moodle: Fyzikální chemie

https://dl1.cuni.cz/course/view.php?id=3610

Vacík, J. Obecná chemie; Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy, 2017.

Poslední úprava: Pullmannová Petra, Mgr., Ph.D. (16.02.2024)
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK