Obecná chemie - MC280P82

• Anglický název: General chemistry
• Český název: Obecná chemie
• Zajišťuje: Katedra učitelství a didaktiky chemie (31-280)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2024
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 5
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:kombinovaná
• Rozsah, examinace: zimní s.:3/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Úroveň: základní
• Poznámka: povolen pro zápis po webu; při zápisu přednost, je-li ve stud. plánu
• Garant: doc. RNDr. Petr Šmejkal, Ph.D.
• Vyučující: Mgr. Blanka Dřevikovská; RNDr. Vlastimil Horálek; Mgr. Tadeáš Kalvoda, Ph.D.; RNDr. Dana Rédrová; RNDr. Eva Stratilová Urválková, Ph.D.; doc. RNDr. Petr Šmejkal, Ph.D.
• Neslučitelnost : MC260P119
• Je neslučitelnost pro: MC260P54, MC260P139, MC260P119, MC260P33
• Ve slož. prerekvizitě: MC260P01C, MC260P01M, MC260P02C, MC260P112

Anotace

čeština

Přednáška "Obecná chemie pro učitele chemie a biologie a pro biol. obory" poskytuje základní znalosti nezbytné pro další studium předmětů chemických oborů. Výklad je prováděn v základní (v některých kapitolách zjednodušené) podobě. Cílem přednášky je pochopení základních fyzikálně-chemických pojmů, zákonitostí, vztahů a metodik a jejich významu a praktického využití, s řadou příkladů z oblasti studia struktury a funkce biologicky významných molekul. Přednáška předpokládá základní znalosti matematiky, fyziky a chemie na úrovni průměrných středních škol. Přednáška o rozsahu 3 hod. týdně je doplněna cvičením v rozsahu 2 hod. týdně.
Přednáška probíhá prezenčně, v případě nemožnosti navštěvovat fakultu či znemožnění prezenční výuky bude kurz probíhat v on-line prostředí Microsoft Teams.
Do platformy Microsoft Teams je nutné hlásit se fakultním/univerzitním e-mailem a fakultním/univerzitním loginem!

Poslední úprava: Šmejkal Petr, doc. RNDr., Ph.D. (11.10.2020)

angličtina

The plenary lecture "General chemistry" provides the basic knowledge necessary for further study of chemical subjects. Interpretation is performed in basic level (in some chapters simplified). The aim of the lecture is to understand basic physical-chemical terms, relations and methodologies and their importance and practical use, with a number of examples from the study of the structure and function of biologically important molecules. The lecture assumes basic knowledge of mathematics, physics, and chemistry at the level of average secondary school. The lecture of 3 hours per week is supplemented by 2 hours per week seminar.
The lecture takes place in person, in case of impossibility to attend the faculty or the impossibility of full-time teaching, the course will take place in the online environment Microsoft Teams.
It is necessary to log in to the Microsoft Teams platform with a faculty/university e-mail and a faculty/university login!

Poslední úprava: Šmejkal Petr, doc. RNDr., Ph.D. (11.10.2020)

Literatura

čeština

J. Vacík: Obecná chemie, SPN 1986

P.W.Atkins: General Chemistry, Oxford University Press 1996

J.Sedláček a kol.: Příklady z obecné chemie, Karolinum 2010

www.studiumchemie.cz

Poslední úprava: Šmejkal Petr, doc. RNDr., Ph.D. (30.03.2019)

angličtina

P.W.Atkins: General Chemistry, Oxford University Press 1996

Poslední úprava: Stratilová Urválková Eva, RNDr., Ph.D. (25.10.2019)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Pro získání zápočtu je nutné absolvovat testy v průběhu semestru se ziskem min. 60% bodů. Testy obsahují početní a teoretické příklady zaměřené na témata probíraná v přednášce a ve cvičeních a jsou psány v rámci cvičení.

Průběh zkoušky: Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Písemná část obsahuje teoretické znalostní a početní příklady na témata probíraná v přednášce i ve cvičení. Příklady často míří na pochopení souvislostí. Podmínkou pro složení písemné části zkoušky a k postupu k ústní části zkoušky je zisk 60% bodů. Ústní část zkoušky zahrnuje písemnou přípravu a je zaměřena na teoretické znalosti a souvislosti v rámci témat probíraných na přednášce a v rámci SŠ fyziky a chemie.

Poslední úprava: Šmejkal Petr, doc. RNDr., Ph.D. (30.03.2019)

angličtina

To obtain the credit, it is necessary to pass tests during the semester with a gain of min. 60% points. The tests contain numerical and theoretical examples focused on the topics discussed in the lecture and in the exercises and are written in the exercises.

Examination: The exam consists of a written and an oral part. The written part contains theoretical knowledge and numerical examples on the topics discussed in the lecture and in the exercises. Examples often aim at understanding the context. The condition for passing the written part of the exam and for proceeding to the oral part of the exam is to obtain 60% points. The oral part of the exam includes written preparation and focuses on theoretical knowledge and context in the topics discussed at the lecture and in the secondary school of physics and chemistry.

Poslední úprava: Šmejkal Petr, doc. RNDr., Ph.D. (29.10.2019)

Sylabus

čeština

1. Úvod.

Základní pojmy pro charakterizaci látek a jejich soustav, veličiny a jednotky. Základní chemické zákony a principy. Dualistický charakter hmoty: látky a pole.

2. Struktura atomu.

Struktura atomového jádra, nuklidy a isotopy. Stálost jader a přirozená a umělá radioaktivita.

Elektronový obal atomu: kvantově mechanický model, atomové orbitaly a jejich znázorňování. Zákony výstavby elektronového obalu a periodicita vlastností prvků.

3. Struktura molekul.

Kvantově mechanický výklad chemické vazby, molekulové orbitaly, polarita vazeb, hybridní orbitaly. Vazba kovalentní, iontová, koordinačně kovalentní a slabé vazebné interakce. Vazebné interakce v biologicky významných molekulách.

4. Struktura a vlastnosti látek.

Elektrické, magnetické a optické vlastnosti látek a jejich význam pro studium struktury látek (přehledově). Přehled metod atomové a molekulové spektroskopie, jejich principy a aplikace. Příklady spektroskopických studií biologicky významných molekul.

5. Skupenské stavy látek.

Plynné skupenství: idealní a reálný plyn, stavové rovnice, zkapalňování plynů a kritický stav.

Kapalné skupenství: tenze páry nad kapalinou, povrchové napětí a viskozita kapalin (přehledově).

Pevné skupenství: krystalické a amorfní látky, typy vazeb v krystalech.

6. Chemická kinetika.

Základní pojmy chemické kinetiky. Izolované reakce 1. a 2. řádu. Simultánní reakce: zvratné, následné a bočné (přehledově). Závislost reakční rychlosti na teplotě, reakční mechanismy, katalýza.

7. Chemická energetika.

Základní pojmy, veličiny a principy termodynamiky a jejich aplikace. Tepelná bilance chemických reakcí, charakterizace uspořádanosti systému, podmínky spontánního průběhu chemických reakcí v různých typech soustav.

8. Rovnovážné stavy.

Chemický potenciál a Gibbsův zákon fází. Příklady konstrukce fázového diagramu a uplatnění Gibbsova zákona fází. Rovnováha na fázovém rozhraní a její praktické využití.

Chemická rovnováha, princip dynamické rovnováhy, Guldbergův - Waagův zákon, rovnovážná konstanta. Rovnovážné složení reakční směsi, stupeň konverze reaktantu, vliv reakčních podmínek na stupeň konverze.

9. Elektrochemie.

Rovnováhy v roztocích elektrolytů: základní pojmy - elektrolytická disociace, silné a slabé elektrolyty, ideální a reálné roztoky, iontová síla roztoků, aktivita. Rozpustnost solí. Definice pH. Disociace kyselin a zásad, disociační konstanta. Hydrolýza solí. Pufry. Výpočet pH roztoků kyselin, zásad, solí a pufrů.

Elektrolýza. Elektrodové rovnováhy, elektrodový potenciál. Typy elektrod a jejich praktické využití.

Poslední úprava: Šmejkal Petr, doc. RNDr., Ph.D. (30.03.2019)

angličtina

1. Introduction - Basic concepts for characterization of substances and their systems, quantities and units. Basic chemical laws and principles. Dualistic nature of matter: matter and field.

2. Structure of atom - Structure of atomic nucleus, nuclides and isotopes. Nuclear stability and natural and artificial radioactivity. Electron shell of an atom: quantum mechanical model, atomic orbitals and their representation. Laws of electron envelope construction and periodicity of properties of elements.

3. Structure of molecules - Quantum mechanical explanation of chemical bonds, molecular orbitals, polarity of bonds, hybrid orbitals. Covalent, ionic, coordination covalent and weak binding interaction. Binding interactions in biologically important molecules.

4. Structure and properties of substances - Electrical, magnetic and optical properties of substances and their importance for the study of the structure of substances (overview). Overview of atomic and molecular spectroscopy methods, their principles and applications. Examples of spectroscopic studies of biologically important molecules.

5. State of matter - Gaseous state: ideal and real gas, equations of state, liquefaction of gases and critical state. Liquid state: vapor pressure over liquid, surface tension and viscosity of liquids (overview). Solid state: crystalline and amorphous substances, bond types in crystals.

6. Chemical kinetics - Basic concepts of chemical kinetics. Isolated 1st and 2nd order reactions. Simultaneous reactions: reversible, sequential and lateral (overview). Dependence of reaction rate on temperature, reaction mechanisms, catalysis.

7. Chemical energy - Basic concepts, quantities and principles of thermodynamics and their applications. Thermal balance of chemical reactions, characterization of system order, conditions of spontaneous course of chemical reactions in various types of systems.

8. Equilibrium states - Chemical potential and Gibbs phase law. Examples of phase diagram construction and application of Gibbs law of phases. Phase interface equilibrium and its practical use. Chemical equilibrium, principle of dynamic equilibrium, Guldberg - Waag law, equilibrium constant. Equilibrium composition of reaction mixture, degree of conversion of reactant, influence of reaction conditions on degree of conversion.

9. Electrochemistry - Equilibria in electrolyte solutions: basic concepts - electrolytic dissociation, strong and weak electrolytes, ideal and real solutions, ionic strength of solutions, activity. Solubility of salts. Definition of pH. Dissociation of acids and bases, dissociation constant. Hydrolysis of salts. Buffers. Calculation of pH solutions of acids, bases, salts and buffers. Electrolysis. Electrode equilibria, electrode potential. Types of electrodes and their practical use.

Poslední úprava: Šmejkal Petr, doc. RNDr., Ph.D. (29.10.2019)

Výsledky učení

čeština

Student určí a popíše základní chemické pojmy, včetně charakteristiky látek, veličin, jednotek a základních chemických zákonů a principů.
Student vysvětlí strukturu atomu, popíše atomové jádro, nuklidy, izotopy a principy jaderné stability a radioaktivity.
Student analyzuje chemické vazby a molekulární struktury, rozlišuje kovalentní, iontové a koordinačně kovalentní vazby. Za použití kvantově mechanických výkladů vysvětlí rozdíl mezi dvěma různými přístupy vysvětlení chemické vazby.
Student zhodnotí vlastnosti látek na základě jejich elektrických, magnetických a optických vlastností a zároveň posoudí metody atomové a molekulové spektroskopie a jejich aplikace.
Student rozliší stavy látek na základě diskuse o vlastnostech plynů (ideální vs. reálné), kapalin (tenze par, povrchové napětí) a pevných látek (krystalické vs. amorfní), včetně typů jejich vazeb.
Student uplatní pojmy chemické kinetiky při analýze reakčních rychlostí izolovaných reakcí prvního a druhého řádu i simultánních reakcí, včetně teplotní závislosti a mechanismů katalýzy.
Student využije principy chemické energetiky k popisu termodynamických pojmů, jako je tepelná bilance v chemických reakcích, podmínky spontaneity a charakterizace uspořádání systému.
Student bude interpretovat rovnovážné stavy pomocí aplikace Gibbsova fázového zákona a porozumí principům dynamické rovnováhy, včetně výpočtu rovnovážných konstant a předpovědi posunů reakčních podmínek.
Student prokáže znalosti z elektrochemie vysvětlením rovnováhy v roztocích elektrolytů, disociačních konstant pro kyseliny a zásady, výpočty pH a praktickými aplikacemi elektrodových rovnováh při elektrolýze.

Poslední úprava: Stratilová Urválková Eva, RNDr., Ph.D. (30.09.2024)

angličtina

1. Student will identify basic concepts of chemistry, including the characterization of substances, quantities, units, and fundamental chemical laws and principles.
2. Student will explain the structure of the atom, detailing the atomic nucleus, nuclides, isotopes, and principles of nuclear stability and radioactivity.
3. Student will analyze chemical bonding and molecular structures by applying quantum mechanical interpretations to understand covalent, ionic, and coordination covalent bonds.
4. Student will evaluate the properties of substances based on their electrical, magnetic, and optical characteristics, while also assessing atomic and molecular spectroscopy methods and their applications.
5. Student will differentiate between the states of matter by discussing the properties of gases (ideal vs. real), liquids (vapor tension, surface tension), and solids (crystalline vs. amorphous), including their bonding types.
6. Student will apply concepts of chemical kinetics to analyze reaction rates for isolated first- and second-order reactions, as well as simultaneous reactions, including temperature dependence and mechanisms of catalysis.
7. Student will utilize principles of chemical energetics to describe thermodynamic concepts such as heat balance in chemical reactions, spontaneity conditions, and system order characterization.
8. Student will interpret equilibrium states by applying Gibbs' law of phases and understanding dynamic equilibrium principles, including calculating equilibrium constants and predicting shifts in reaction conditions.
9. Student will demonstrate knowledge in electrochemistry by explaining equilibria in electrolyte solutions, dissociation constants for acids and bases, pH calculations, and practical applications of electrode equilibria in electrolysis.

Poslední úprava: Stratilová Urválková Eva, RNDr., Ph.D. (30.09.2024)