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, izotropie, anizotropie, polymorfie, izomorfie, 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 nukleární magnetická rezonance hmotnostní spektrometrie emisní molekulová spektra (Ramanův jev, fluorescence a fosforescence) fotochemické reakce.
Termodynamika 1. věta termodynamiky, pojem vnitřní energie a enthalpie, standartní stav, definice termochemických parametrů, termochemické zákony, závislost reakčního tepla na teplotě 2. věta termodynamiky, pojem entropie, vratné a nevratné děje, Gibbsova a Helmholtzova funkce, spojené formulace 1. a 2. věty, chemický potenciál, 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.
Fázové rovnováhy
Gibssův zákon fází, typy soustav jednosložkové rovnováhy, Clapeyronova a Clausiova-Clapeyronova rovnice dvousložkové soustavy, Henryho zákon, omezeně mísitelné kapaliny rozpustnost tuhých látek, soustava tuhá látka - rozpouštědlo, taveniny
Raoultův zákon a jeho využití, kryoskopie a ebulioskopie, osmotický tlak třísložkové soustavy, Nernstův rozdělovací zákon, extrakce trojúhelníkový diagram, soustava tří kapalin jevy na fázovém rozhraní, principy chromatografických metod základní metodiky termické analýzy.
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 vliv teploty a dalších faktorů na reakční rychlost kinetika simultánních reakcí heterogenní reakce, katalýza teorie chemické kinetiky.
Elektrochemie
Rovnováhy v roztocích elektrolytů, charakteristika elektrolytů, stupeň disociace
Arrheniova teorie specifická a molární vodivost elektrolytů aktivita, aktivitní koeficient, iontová síla, Debye-Hückelův limitní vztah disociace 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 sraženin, součin rozpustnosti transportní děje v roztocích elektrolytů, vodivost elektrolytů, Kohlrauschův zákon, Arrheniův vztah potenciál elektrody v roztoku vlastních iontů, oxidačne-redukční potenciál, typy elektrod galvanické články a měření EMN, kapalinový potenciál, fyziologický potenciál elektrolýza, Faradayovy zákony, polarizace, princip polarografie a příbuzné moderní elektrochemické metody.
Koloidní systémy 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 kapalné povrchy, povrchové a mezipovrchové napětí adsorpce v kapalném mezifází, povrchově aktivní látky, systém hydrofilně-lipofilní elektrická dvojvrstva, Nernstův a zeta potenciál, vliv elektrolytů.
Praktická cvičení
Určení relativní molekulové hmotnosti Rastovou metodou
Určení binodální křivky v ternární soustavě s jedním párem omezeně mísitelných kapalin
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 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
Anotace
Fyzikální chemie je interdisciplinární předmět využívající poznatků fyziky, chemie, elektrochemie a kvantové mechaniky pro popis vlastností sloučenin na úrovni molekulární i makroskopické. Tento předmět poskytuje studentům potřebné teoretické základy oboru a znalosti principů fyzikálně-chemických měřicích metod. 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.