Úvod do předmětu

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

Mezimolekulové síly a stavy hmoty

Fyzikální vlastnosti látek, fotochemie

Termodynamika

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

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

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