Kod kolegija BIL302 Fizikalna kemija - biotech.uniri.hr 2015/BIL302_Fizikalna_kemija.pdf · Gibsova energija. Helmholtzova energija. Značenje ... načine na koje mogu biti zadani

1

Kod kolegija BIL302

Naziv kolegija Fizikalna kemija

Opći podaci

Studijski program Dodiplomski studij Biotehnologija i istraživanje lijekova

Godina održavanja 3. Semestar ( modul) održavanja

I

Status kolegija temeljni x Izborni

dopunska znanja(STCW)

Trajanje semestar modul x trimestar

Ciljevi , zadaci i planirani ishod kolegija

Ciljevi: Usvajanje temeljnih znanja iz područja kemijske termodinamike, elektrokemije, kemijske kinetike i atomske/molekulske spektroskopije, te njihova primjena u rješavanju teorijskih i računskih zadataka. Razvijanje analitičkog pristupa i samostalnosti u rješavanju računskih zadataka. Kroz vježbe koje su koncipirane u obliku kratkih istraživačkih eksperimenata te prate predavanu teoriju, upoznavanje studenata s tehnikama, metodama, i instrumentacijom u fizikalno-kemijskim mjerenjima. Usvajanje načela statističke obrade i prikaza eksperimentalnih podataka uz korištenje računala, te pisanja referata. Planirani ishodi: Temeljno znanje:

Znanje teorijskih postavki kemijske termodinamike, elektrokemije, kemijske kinetike te atomske i molekulske spektroskopije, kao podloga za razumijevanje kemijskih, biokemijskih i bioloških procesa. Sagledavanje i kvantitativno izražavanje makroskopskih stanja tvari i njihovih promjena u svjetlu termodinamičkih funkcija.

Kvantitativno izražavanje fizikalno-kemijskih veličina (numeričko, grafičko), te njihovo korištenje za opis stanja i procesa u kemiji i biokemiji.

Poznavanje interakcija materije i zračenja te njihovo korištenje za utvrđivanje kemijske građe materije. Uvod u kvantitativnu interpretaciju atomskih i molekulskih spektara.

Povezivanje znanja termodinamike (kemijske ravnoteže), kvantne kemije i molekulske spektroskopije s metodologijom i tehnikama koje se koriste u analitičkoj kemiji.

Sagledavanje fenomenologije kemijskih procesa koji se susreću kako u kemiji i biokemiji, tako i molekularnoj biologiji i biomedicini, u svjetlu fizikalno-kemijskih zakona.

Upoznavanje s instrumentacijom te razumijevanje principa osnovnih mjernih tehnika i metoda iz područja fizikalne kemije

Sposobnosti:

Sposobnost samostalnog rješavanja problema i računskih zadataka iz područja kemijske termodinamike, elektrokemije, kemijske kinetike, te atomske i molekularne spektroskopije. Prevođenje problema ili zadatka iz tekstualnog (realnog) u simboličko-matematički (apstraktan) oblik. Mogućnost prilagodbe na različite načine na koji zadaci mogu biti zadani, a odražavaju stvarne postupke rješavanja problema u laboratorijskoj praksi.

Sposobnost samostalne statističke obrade i prikaza mjernih podataka uz pomoć računala. Sposobnost izražavanja numeričkih podataka u grafičkom obliku. Pisanje referata u obliku kratkog znanstvenog izvještaja

Poznavanje osnovnog pristupa pri numeričkom rješavanju pojedinih problema iz gore navedenih područja, uz pomoć računala

2

Stjecanje dobre prakse u izvođenju mjerenja s instrumentima na različitom stupnju automatiziranosti i kompjuterzacije

Stjecanje dobre prakse u pripremi, planiranju te izvedbi eksperimenta, kao i pisanju izvještaja o izvedenom eksperimentu, unutar unaprijed zadanih vremenskih okvira

Okvirni sadržaj kolegija

Kemijska termodinamika. Plinovi. Parcijalni plinski zakoni. Jednadžba stanja id. plina. Kinetička teorija plinova. Realni plinovi. Međudjelovanja molekula. Kritična točka (p,Vm,T). Kompresijski faktor. Van der Waalsova jednadžba stanja. Fenomenološka termodinamika. Termodinamičke veličine - funkcije, varijable (p,V,T). Definicija temperature - 0-ti glavni stavak. 1. glavni stavak termodinamike: unutarnja energija, toplina, rad. Funkcije stanja nasuprot funkcijama ovisnim o putu promjene. Reverzibilna i ireverzibilna promjena stanja sustava. Ekspanzija i kompresija plina. Topliski kapacitet. Entalpija. Primjeri entalpijskih promjena (termokemija). Hessov zakon. Kirchoffov zakon. Ukupni (totalni)

diferencijal. Značenje i odnosi parcijalnih derivacija termodinamičkih funkcija (cv, t, , cp, t, ...). Rad pri adijabatskoj ekspanziji. 2. glavni stavak. Entropija. Spontani procesi. Carnotov ciklus. Entropija u ireverzibilnim procesima. Entropija faznih pretvorbi. Entropija pri ekspanziji id. plina. Ovisnost entropije o temperaturi. 3. (pomoćni) stavak termodinamike. Termodinamička skala temperature. Gibsova energija.

Helmholtzova energija. Značenje G i A (maksimalni rad). Svojstva unutarnje energije. Svojstva Gibbs-ove energije. Ovisnost G o T i p. Kemijski potencijal. Temeljna jednadžba kemijske termodinamike. Fugacitet. Standardno stanje plina. Fazne pretvorbe. Fazni dijagram. Trojna točka. Stabilnost faza. Ovisnost ravnoteže faza o temp. i tlaku. Clapeyron-ova jednadžba. Ehrenfest-ova

klasifikacija faznih pretvorbi. Smjese. Parcijalne molarne veličine. Gibbs-Duhem-ova jednadžba. mixG,

mixS. Kemijski potencijal tekućina, idealne tekućine, Raoult-ov zakon, Henry-ev zakon, idealno razrijeđene tekućine. Otopine. Koligativna svojstva. Osmoza. Faze, komponente, stupnjevi slobode. Fazno pravilo. Dvokomponentni sustavi. Dijagram tlaka pare. Dijagram temperatura-sastav. Destilacija. Zeotropne, azeotropne smjese. Trokomponentni sustavi. Kemijska ravnoteža. Doseg reakcije. Reakcijska Gibbs-ova energija. Endergoni, egzergoni procesi (reakcije). Ravnotežni sastav reakcijske smjese. Konstanta ravnoteže. Odnos između termodinamičke i praktičnih (npr. koncentracijske) konst. ravnoteže. Odziv ravnoteže na promjenu uvjeta (T, p). Le Chatelier-ov princip.Van't Hoff-ova jednadžba. Kiselinsko-bazna ravnoteža. Autoprotoliza (disocijacija) vode. pH. Kiselinsko-bazne titracije. Hendersson-Hasselbalch-ova jednadžba. Izračun pH u smjesi kiselina i baza. Puferske smjese. Elektrokemija. Ravnotežna elektrokemija. Termodinamička svojstva ionskih otopina. Termodin. funkcije stvaranja. Hidratacija iona. Solvatacija iona. Ionski aktivitet. Ionska jakost. Bjerrum-ova teorija. Debye-Hueckel-ov zakon. Elektrokemijski članci. Polureakcije i elekrodni procesi. Vrste elektroda. Reakcije u člancima. Elektromotorna sila članka. Odnos EMF-G. Nernst-ova jednadžba. Koncentracijski članci. Potencijal spoja tekućina (Liquid junciton pot.). Članak u ravnoteži. Standardni elektrodni potencijal. Ovisnost elektrodnog pot. o sastavu. Mjerenje stand. redukcijskog potencijala. Mjerenje aktivitetnog koeficijenta iona. Elektrokemijski red. Konstanta topljivosti. Potenciometrija. Ion-selektivne elektrode. Mjerenje pH. Potenciometrijske titracije - određivanje pK vrijednosti. Termodinamičke funkcije iz EMF članka. Molekulska i ionska dinamika. Provodnost otopina. Jaki elektroliti. Zakon neovisnog gibanja iona. Kohlrausch-ov zakon. Slabi elektroliti. Otwald-ov zakon razrjeđenja. Pokretljivost iona. Transportni broj. Interakcije iona (teorija Debye-Hueckel-Onsager-a). Difuzija. Fick-ov zakon. Einstein-ov odnos. Difuzijski koeficijent. (Nernst-Einstein-ova jdba. Stokes-Einstein-ova jdba). Kemijska kinetika i kataliza. Brzina reakcije. Red reakcije. Empirijski zakoni brzine reakcija. Integrirani zakoni. Reakcija nultog, prvog i drugog reda. Poluživot reaktanata. Konstanta ravnoteže izražena preko konstanti brzine. Temperaturna ovisnost brzine reakcije. Arrhenius-ova jednadžba. Energija aktivacije. Elemetarne reakcije. Uzastopne elementarne reakcije - promjena koncentracije, korak koji određuje brzinu, aproksimacija ustaljenog stanja. Kinetika odabranih reakcija. Michaelis-Menten-ov mehanizam. Fotokemijske reakcije. Kataliza. Homogena kataliza. Autokataliza. Heterogena kataliza. Oscilirajuće

3

reakcije. Teorija sudara. Sterička interakcija molekula. Difuzijski kontrolirane reakcije. Teorija aktiviranog kompleksa. Reakcijska koordinata. Prijelazno stanje. Eyring-ova jednadžba. (Kinetički izotopni efekt). Aktivacijska Gibbs-ova energija, entalpija i entropija. Ionske reakcije. Kinetički efekt soli. Dinamika molekulskih sudara. Reaktivni sudari. Površina potencijalne energije. Atomska i molekulska spektroskopija. Osnove kvantno-mehaničkog opisa građe materije i interakcije s EM zračenjem. Nedostaci klasične fizike. Kvantizacija energijskih razina. Planck-ova formula. Fotoelektrički učinak. Spektar molekule vodika. Rutherford-ov model atoma. Bohrov model atoma. Dualnost val-čestica, De Broglie-eva formula. Schrödinger-ova jednadžba i Hamiltonijan. Vlastite funkcije i vlastite vrijednosti. Valna funkcija. Normizacija i interpretacija valne funkcije. Očekivana vrijednost Hamiltonijana. Superpozicija valnih funkcija. Heissenbergov princip neodređenosti. Primjena kvantne teorije u mehanici čestičnih gibanja: translacijsko gibanje (čestica u kutiji), vibracije, rotacije. Degeneracija energijskih stanja. Jednoelektronski atomi: Struktura. Separacija internog gibanja. Atomske orbitale i energije. Energijski prijelazi elektrona. Atomi s više elektrona: helijev atom. Efekt zasjenjenja. Paulijev princip isključenja. Spin elektrona. Hundovo pravilo. Struktura molekula: Born-Oppenheimerovo približenje. Teorija valentne veze. Teorija molekulskih orbitala. Hibridizacija. Osnove atomske i molekulske spektroskopije: Interakcija EM zračenja i atoma odn. molekula. Spektroskopska mjerenja. Rotacijski spektri. Vibracijski spektri. Elektronski spektri. Izborna pravila. Nuklearna magnetska rezonanca.

Razvijanje općih kompetencija (znanja i vještina)

Usvajanje znanja iz širokog područja fizikalne kemije stječu se kroz predavanja koja obuhvaćaju pet glavnih područja fizičke kemije: termodinamiku, kemijsku kinetiku, elektrokemiju, kvantnu kemiju te atomsku i molekulsku spektroskopiju. Prilagodba na različite instrumentalne preduvjete za izvedbu fizikalno-kemijskih mjerenja (automatizacija i kompjuterizacija instrumenata). Prilagodba na različite načine na koje mogu biti zadani računski zadaci (tekstualno, grafički, numerički i dr.)

Razvijanje specifičnih kompetencija (znanja i vještina)

Poseban naglasak je na samostalnosti u rješavanju teorijskih, računskih i praktičnih problema kroz seminare i laboratorijske vježbe. Prilagodba na različite načine na koji računski zadaci mogu biti zadani. Upoznavanje s mogućnostima korištenja računala za obradu i prikaz eksperimentalnih rezultata. Upoznavanje s mjernim tehnikama i metodama u fizikalnoj kemiji. Stjecanje dobre prakse u pripremi, planiranju i izvedbi laboratorijskih eksperimenata, te pisanja izvještaja (referata), sve unutar zadanih vremenskih okvira.

Oblici provođenja nastave i usvajanja znanja

Predavanja x Multimedija i Internet x

Vježbe x Konzultacije x

Pojedinačni rad Projekti ili terenski rad

Skupni seminari x Drugi praktičan rad x

Laboratorijski rad Ostalo

Komentari Od studenata se očekuje da u timovima vježbaju seminarske zadatke.

Način provjere znanja

Pohađanje nastave x Seminar

Aktivnost u nastavi x Istraživanje

Seminarski rad Projekt

Eksperimentalni rad Kontinuirana provjera znanja x

Pismeni ispit x Referat x

Usmeni ispit x Praktični rad x

4

Obvezna literatura za studij i polaganje ispita

1. P. W. Atkins, J. De Paula, Physical Chemistry for Life Sciences, Oxford University Press, 2006. 2. P.W. Atkins, Physical Chemistry, 9th Ed., Oxford University Press, 1994.

Dopunska literatura

1. P. W. Atkins, J. De Paula, The Elements of Physical Chemistry, 3rd Ed., Oxford University Press, 2000.

2. P. W. Atkins, M. J. Clugston, Načela fizikalne kemije, Školska knjiga, Zagreb, 1996. 3. V. Simeon, Termodinamika, Školska knjiga, Zagreb 1980.

Način polaganja ispita

Pismeni ispit x Program

Usmeni ispit x Praktičan rad

Pismeni rad Ostali načini provjere x

Seminarski rad

Satnica i bodovanje

ECTS – koeficijent opterećenja studenta 11

Broj tjedana po semestru,trimestru,modulu

Broj sati tjedno Predavanja

Vježbi / seminara

Drugi načini nastave

Ukupan broj sati Predavanja 40

Vježbi / seminara 30/20

Drugi načini nastave

Ukupno dana terenske nastave

Sveukupno sati (uključujući predviđeno vrijeme za polaganje ispita ) 90

Preduvjeti za upis kolegija

Kolegiji koje je potrebno položiti Opća kemija, Fizika

Preduvjeti za prijavu ispita: Prisutnost na seminarima, položena dva pismena kolokvija, izrada svih praktičnih vježbi i pozitivno ocijenjeni referati vježbi.

Prisutnost na kolegiju, izostanci

O prisutnosti studenata na nastavi se vodi evidencija. Dozvoljen je jedan izostanak sa seminara. Za sve daljnje izostanke studenti su dužni predočiti dokument kojim podupiru opravdanost izostanka (liječnička potvrda ili sl.). Obvezna je nazočnost na svim vježbama. U iznimnim slučajevima, dopušten je izostanak s jednog termina vježbi, uz predočenje dokumenta koji podupire opravdanost izostanka, u kojem slučaju student ima pravo i obvezu za nadoknadu vježbe.

Način praćenja kvalitete i uspješnosti izvedbe kolegija

Provjera postizanja ishoda učenja, na temelju rezultata koje studenti postižu unutar: a) KONTINUIRANOG PRAĆENJA tijekom kolegija što obuhvaća pismene kolokvije, ulazne kolokvije prije izvođenja svake vježbe, uspješnost u izvođenju vježbi, pisanje izvještaja (referata), te

5

eventualno timski rad (u dogovoru s grupom). b) ZAVRŠNOG ISPITA koji obuhvaća pismeni i usmeni ispit.

Bodovanje: Ocjene:

max. min.

80-100 A 5

Ko

ntin

uira

ni

dio

VJEŽBE 30 12

70-79,99 B 4

I KOLOKVIJ 20 -

60-69,99 C 3

II KOLOKVIJ 20 -

50-59,99 D

2

Završ

ni

isp

it PISMENI ISPIT 20 10

40-49,99 E

USMENI ISPIT 10 0,01

(30-39,99)* (FX) -

0-29,99 F -

* ovi bodovi se odnose na kontinuirani dio, primijenjuje se jedino u slučaju da je student unutar kontinuiranog dijela ostvario 30,00-39,99 bodova

Ocjenjivanje studenata se provodi prema Pravilniku o studijima SuRi (veljača, 2015., vidi web stranice Odjela za biotehnologiju). Također vidi prilog 1. - Ocjenjivanje unutar kolegija BIL302 Fizikalna kemija – hodogram.

Ocjenjivanje studenata na kolokvijima i pismenom ispitu se provodi u odnosu na grupu.

Za prolaznu ocjenu iz kolegija, student mora steći prolaznu ocjenu (dovoljan, 2) iz svih ulaznih kolokvija te referata (uvjet I, odnosi se na vježbe). Uz to student mora imati ukupno najmanje 40,00 bodova (uvjet II), te položiti završni ispit (uvjet III).

Kontinuirani dio: unutar kontinuiranog djela praćenja, student može ostvariti do 70,00 bodova. U kontinuirani dio praćenja ulaze 2 kolokvija (na kojima se ne primjenjuje prag prolaza), te ocjena iz vježbi koja se formira kao aritmetička sredina svih ocjena iz ulaznih kolokvija te ocjena iz referata. Ukoliko se prati timski rad (u dogovoru s grupom), uspješnost tima u odnosu na grupu nosi do 5 bonus bodova unutar kontinuiranog dijela.

Završni ispit: Pravo izlaska na završni ispit imaju svi studenti koji su unutar kontinuiranog dijela ostvarili minimalno 40,00 ukupnih bodova (te zadovoljiti uvjet I). Pravo izlaska na usmeni ispit imaju svi studenti koji su položili pismeni ispit. Za polaganje završnog ispita student mora ostvariti najmanje 10,00 bodova iz pismenog te najmanje (simboličkih) 0,01 bodova iz usmenog ispita (0 bodova znači pad na završnom ispitu). U suprotnom, student ima pravo na ponovni izlazak na završni ispit (ukupno najviše 3 puta), unutar jednog od najviše tri popravna roka. Studenti koji imaju pravo izlaska na završni ispit, obvezni su pristupiti prvom roku (u iznimnim slučajevima, dopušten je izostanak uz predočenje dokumenta koji podupire opravdanost izostanka), dok za ponovni izlazak mogu izabrati bilo koji slijedeći rok.

Popravni ispit: U slučaju da je unutar kontinuiranog dijela praćenja ostvario 30,00-39,99 bodova (te je zadovoljio uvjet II), student ima pravo na jedan izlazak na popravni ispit (unutar istih ispitnih rokova kao i za završni ispit), te na kojem može ostvariti do 10,00 ukupnih bodova. Na popravnom ispitu se ne primjenjuje prag za prolaz.

Korespondentnost i korelativnost programa

6

Program je korespondentan s programima referentnih sveučilišta: Program je u skladu s programom fizičke kemije na Sveučilištu u Zagrebu te na europskim i svjetskim sveučilištima

Program je u korelaciji sa sljedećim kolegijima: Opća kemija, Fizika, Matematka s osnovama statistike, Analitička kemija, Organska kemija.

Nositelj kolegija

Ime i prezime nositelja kolegija

Duško Čakara

Email: [email protected]

Web stranice

Ustanova nositelja kolegija Sveučilište u Rijeci, Odjel za biotehnologiju

Zvanje nositelja kolegija Docent, znanstveni suradnik

Datum zadnjeg izbora u zvanje

Popis relevantnih radova za izvođenje kolegija Radovi indeksirani u CC / SCI

1.

Salomão Pinto Zarth C., Fras Zemljič L., Čakara D, Bračič M., Pfeifer A., Stana-Kleinschek K.,

Heinze T., Studies on the Hydrolytic Stability of Water-Soluble Amino Group Containing Cellulose Esthers, Macromolecular Chemistry and Physics, 213, 1669 -1676 (2012) (impact factor: 2.361).

2. Borkovec M., Čakara D., Koper G.J.M, Resolution of Microscopic Protonation Enthalpies of Polyprotic Molecules by Means of Cluster Expansions, Journal of Physical Chemistry B, 116, 4300-4309 (2012) (impact factor: 3.603)

3. Fras-Zemljič L., Kokolj V., Čakara D., Antimicrobial and antioxidant properties of chitosan-based viscose fibres enzymatically functionalized with flavonoids, Textile research journal, 81, 1532-1540 (2011) (impact factor: 1.102)

4. Fras L., Čakara D., Michaelis N., Heinze T., Stana-Kleinschek K., Protonation behavior of 6-deoxy-6-(2-aminoethyl)amino cellulose: A potentiometric titration study, Cellulose, 18, 33-43 (2011) (impact factor: 2.817)

5. Čakara D., Fras L., Bračič M., Stana-Kleinschek K., Protonation behavior of cotton fabric with irreversibly adsorbed chitosan: A potentiometric titration study, Carbohydrate polymers, 78, 36-40 (2009) (impact factor: 3.463)

6. Čakara D., Kobayashi M., Skarba M., Borkovec M., Protonation of Silica Particles in the Presence of a Strong Cationic Polyelectrolyte, Colloids and Surfaces A, 339, 20–25 (2009) (impact factor: 2.130)

7. Slim C., Ktari N., Čakara D., Kanoufi F., Combellas C., Polyaniline Film Based Ultramicroelectrodes Sensitive to pH, Journal of Electroanalytical Chemistry, 612, 53-62 (2008) (impact factor: 2.732)

8. Čakara D., Borkovec M., Microscopic Protonation Mechanism of Branched Polyamines: Poly(amidoamine) vs. Poly(propyleneimine) Dendrimers, Croatica Chemica Acta, 80, 421-428 (2007) (impact factor: 0.713)

9. Čakara D., Chassagne C., Gehin-Delval C., Borkovec M., Protonation of Carboxyl Latex

7

Particles in the Presence of a Strong Cationic Polyelectrolyte, Colloids and Surfaces A, 294, 174-180 (2007) (impact factor: 1.988) (impact factor: 2.130)

10. Kobayashi M., Skarba M., Galletto P., Čakara D., Borkovec M., Effects of Heat Treatment on the Aggregation and Charging of Stöber-type Silica, Journal of Colloid and Interface Science, 292, 148-151 (2005) (impact factor: 3.066)

11. Čakara D., Kleimann J., and Borkovec M., Microscopic Protonation Equilibra of Poly(amidoamine) Dendrimers from Macroscopic Titrations, Macromolecules, 36, 4201-4207 (2003) (impact factor: 4.837)

12. Kallay, N., Čakara D., Reversible Charging of the Ice–Water Interface: I. Measurement of the Surface Potential, Journal of Colloid and Interface Science, 232, 81-85 (2000) (impact factor: 3.066)

Suradnici na kolegiju:

Mr. sc. Darko Gumbarević, asistent u nastavi med. lab. ing. Azemina Ilijazi, viši laborant Demonstratori Prilog 1.

8

Prilog 2. Izvedbeni plan za ak. godinu 2015/16.

Br. teme

Naslov Predavanja Seminar

1 Uvod u kolegij. Termodinamika. Sustav i okolina. Idealni

plinovi. Parcijalni plinski zakoni. Kinetička teorija plinova. P1

S1

2 Realni plinovi. Međudjelovanja molekula. Kritična točka (p,Vm,T). Kompresijski faktor. Van der Waalsova jednadžba stanja.

P2

3

Fenomenološka termodinamika. Termodinamičke veličine - funkcije, varijable (p,V,T). Definicija temperature - 0-ti glavni stavak.

P3

S2

4

1. glavni stavak termodinamike: unutarnja energija, toplina, rad. Funkcije stanja nasuprot funkcijama ovisnim o putu promjene. Reverzibilna i ireverzibilna promjena stanja sustava.

P4

5 Ekspanzija i kompresija plina. P5

S3

6 Topliski kapacitet. Entalpija. Primjeri entalpijskih promjena (termokemija).

P6

7 Hessov zakon. Kirchoffov zakon. P7

S4

8

Totalni diferencijal. Značenje i odnosi parcijalnih derivacija

termodinamičkih funkcija (cv, t, , cp, t, ...). Rad pri adijabatskoj ekspanziji.

P8

9 2. glavni stavak. Entropija. Spontani procesi. Carnotov ciklus. Entropija u ireverzibilnim procesima.

P9

S5 10

Entropija faznih pretvorbi. Entropija pri ekspanziji id. plina. Ovisnost entropije o temperaturi. 3. (pomoćni) stavak termodinamike. Termodinamička skala temperature.

P10

11

Gibbs-ova energija. Helmholtzova energija. Značenje G i A (maksimalni rad). Svojstva unutarnje energije. Svojstva Gibbs-ove energije. Ovisnost G o T i p.

P11

12 Kemijski potencijal. Temeljna jednadžba kemijske termodinamike. Fugacitet. Standardno stanje plina.

P12

S6

13

Fazne pretvorbe. Fazni dijagram. Trojna točka. Stabilnost faza. Ovisnost ravnoteže faza o temp. i tlaku. Clapeyron-ova jednadžba. Ehrenfest-ova klasifikacija faznih pretvorbi.

P13

14 Parcijalne molarne veličine. Gibbs-Duhem-ova jednadžba. mixG,

mixS. P14

9

15

Kemijski potencijal tekućina, idealne tekućine, Raoult-ov zakon, Henry-ev zakon, idealno razrijeđene tekućine. Otopine. Koligativna svojstva. Osmoza.

P15

S7

16

Faze, komponente, stupnjevi slobode. Fazno pravilo. Dvokomponentni sustavi. Dijagram tlaka pare. Dijagram temperatura-sastav. Destilacija. Zeotropne, azeotropne smjese. Trokomponentni sustavi.

P16

17 Kemijska ravnoteža. Doseg reakcije. Reakcijska Gibbs-ova energija. Endergoni, egzergoni procesi (reakcije).

P17

18

Ravnotežni sastav reakcijske smjese. Konstanta ravnoteže. Odnos između termodinamičke i praktičnih (npr. koncentracijske) konst. ravnoteže. Odziv ravnoteže na promjenu uvjeta (T, p). Le Chatelier-ov princip.Van't Hoff-ova jednadžba.

P18 S8

19

Kiselinsko-bazna ravnoteža. Autoprotoliza (disocijacija) vode. pH. Kiselinsko-bazne titracije. Hendersson-Hasselbalch-ova jednadžba – odnos pK i pH za monoprotonsku kiselinu.

P19 S9

20

Izračun pH u smjesi kiselina i baza. Puferske smjese. Oligoprotonske kiseline i baze. Kiselinsko-bazna ravnoteža u otopinama proteina i izračun izoelektrične točke.

P20 S10

I kolokvij (1 sat)

21

Elektrokemija. Ravnotežna elektrokemija. Termodinamička svojstva ionskih otopina. Termodin. funkcije stvaranja. Hidratacija iona. Solvatacija iona. Ionski aktivitet. Ionska jakost. Bjerrum-ova teorija. Debye-Hueckel-ov zakon.

P21

S11

22

Elektrokemijski članci. Polureakcije i elekrodni procesi. Vrste elektroda. Reakcije u člancima. Elektromotorna sila članka. Odnos EMF-G. Nernst-ova jednadžba. Koncentracijski članci. Potencijal spoja tekućina (Liquid junciton pot.). Članak u ravnoteži. Standardni elektrodni potencijal.

P22

23

Ovisnost elektrodnog pot. o sastavu. Mjerenje stand. redukcijskog potencijala. Mjerenje aktivitetnog koeficijenta iona. Elektrokemijski red. Konstanta topljivosti. Potenciometrija. Ion-selektivne elektrode. Mjerenje pH. Potenciometrijske titracije - određivanje pK vrijednosti. Termodinamičke funkcije iz EMF članka.

P23

S12

24

Molekulska i ionska dinamika. Provodnost otopina. Jaki elektroliti. Zakon neovisnog gibanja iona. Kohlrausch-ov zakon. Slabi elektroliti. Otwald-ov zakon razrjeđenja. Pokretljivost iona. Transportni broj.

P24

25

Kemijska kinetika i kataliza. Brzina reakcije. Red reakcije. Empirijski zakoni brzine reakcija. Integrirani zakoni. Reakcija nultog, prvog i drugog reda.

P25

S13

26

Poluživot reaktanata. Konstanta ravnoteže izražena preko konstanti brzine. Temperaturna ovisnost brzine reakcije. Arrhenius-ova jednadžba. Energija aktivacije.

P26

10

27 Odnos brzine reakcije i ravnoteže. Relaksacijska metoda. Povratne reakcije.

P27

S14

28

Uzastopne (konzekutivne) elementarne reakcije - promjena koncentracije, korak koji određuje brzinu, aproksimacija ustaljenog stanja. Difuzijski kontrolirane reakcije.

P28

29

Reakcijski mehanizmi. Elemetarne reakcije. Kinetika odabranih reakcija: Michaelis-Menten-ov mehanizam. Fotokemijske reakcije.

P29

S15

30

Kataliza: Homogena kataliza. Autokataliza. Heterogena kataliza. Teorija sudara. Sterička interakcija molekula. Teorija aktiviranog kompleksa. Reakcijska koordinata. Prijelazno stanje. Eyring-ova jednadžba. (Kinetički izotopni efekt). Aktivacijska Gibbs-ova energija, entalpija i entropija.

P30

31

Uvod u kvantnu kemiju te atomsku i molekulsku spektroskopiju. Osnove kvantno-mehaničkog opisa građe materije i interakcije s EM zračenjem. Nedostaci klasične fizike. Kvantizacija energijskih razina. Planck-ova formula. Fotoelektrički učinak.

P31

S16

32 Spektar molekule vodika. Rutherford-ov model atoma. Bohrov model atoma. Dualnost val-čestica, De Broglie-eva formula.

P32

33

Schrödinger-ova jednadžba. Hamiltonijan. Normizacija i interpretacija valne funkcije. Očekivana vrijednost Hamiltonijana. Superpozicija valnih funkcija. Heissenbergov princip neodređenosti. Primjena kvantne teorije u mehanici čestičnih gibanja: translacijsko gibanje (čestica u kutiji), vibracije, rotacije. Degeneracija energijskih stanja.

P33

34

Jednoelektronski atomi: Struktura. Schrödinger-ova jednadžba. Separacija internog gibanja. Atomske orbitale i energije. Energijski prijelazi elektrona. Atomi s više elektrona: helijev atom. Efekt zasjenjenja. Paulijev princip isključenja. Spin elektrona. Hundovo pravilo.

P34

35

Struktura molekula: Born-Oppenheimerovo približenje. Teorija valentne veze. Teorija molekulskih orbitala. Hibridizacija. HOMO-LUMO teorija.

P35

36

Osnove atomske i molekulske spektroskopije: Interakcija EM zračenja i atoma odn. molekula. Spektroskopska mjerenja. Nuklearna magnetska rezonanca.

P36 S17

37 Rotacijski spektri. Vibracijski spektri. Elektronski spektri. Izborna pravila i simetrija molekula.

P37 S18, S19

II kolokvij (1 sat)

pismeni ispit (2 sata)

usmeni ispit

11

Tablica 1. Popis vježbi BROJ

VJEŽBE NAZIV VJEŽBE

ASISTENT,

PRAKTIKUM

1 ADSORPCIJA I (2 SATA) DG, 268

2 VISKOZIMETRIJA DG, 268

3 ADSORPCIJA II DG, 268

4KONDUKTOMETRIJA (2

SATA) DG, 268

5 KALORIMETRIJA (2 SATA) DČ, 269

6ODREĐIVANJE

POVRŠINSKE NAPETOSTI DČ, 269

7 POTENCIOMETRIJA DČ, 269

8POTENCIOMETRIJSKA

TITRACIJA DČ, 269

9 REFERAT

Tablica 2a. Raspored izvođenja vježbi po terminima i grupama, za turnus 1

GRUPA 1 2 3 4 5 6 7

TERMIN

1 1,5 1,5 6 2 4 8 7

2 4 6 1,5 1,5 7 2 8

3 3 2 7 8 1,5 1,5 6

4 6 3 8 7 2 4 1,5

5 2 7 3 3 8 6 4

6 7 8 4 6 3 3 2

7 8 4 2 4 6 7 3

Tablica 2b. Raspored izvođenja vježbi po terminima i grupama, za turnus 2

GRUPA 8 9 10 11 12 13 14

TERMIN

1 1,5 1,5 6 2 4 8 7

2 4 6 1,5 1,5 7 2 8

3 3 2 7 8 1,5 1,5 6

4 6 3 8 7 2 4 1,5

5 2 7 3 3 8 6 4

6 7 8 4 6 3 3 2

7 8 4 2 4 6 7 3

Tablica 2c. Raspored izvođenja vježbi po terminima i grupama, za turnus 3

GRUPA 15 16 17 18 19 20 21

TERMIN

1 1,5 1,5 6 2 4 8 7

2 4 6 1,5 1,5 7 2 8

3 3 2 7 8 1,5 1,5 6

4 6 3 8 7 2 4 1,5

5 2 7 3 3 8 6 4

6 7 8 4 6 3 3 2

7 8 4 2 4 6 7 3

12

Kolegij BIL 302, Fizikalna kemija, satnica za ak. godinu 2015/2016. Sva predavanja, seminari i ispiti se održavaju u prostoriji O-030, ukoliko u tablici nije navedeno drugačije. Vježbe se održavaju u praktikumima 1 i 2.

1. tjedan P U S Č P

sat 11.01. 12.01. 13.01. 14.01. 15.01.

09:00 S3 S4

10:00 S2 P7 P9

11:00 P5 P8 P10

12:00 P6 P11

13:00

14:00 P1 S1

15:00 P2 P3

16:00 P4

17:00


sat 18.01. 19.01. 20.01. 21.01. 22.01.

09:00 S6 S7 P19

10:00 P14 P17 P20

11:00 P15 P18 S9

12:00 P16 S8 S10

13:00 konzultacije

14:00 S5 P21

15:00 P12 P22

16:00 P13 P23

17:00 P24


sat 25.01. 26.01. 27.01. 28.01. 29.01.

09:00 P25 S13

10:00 P26 S14

11:00 P27 P29

12:00 P28 P30

13:00 S15

14:00

I kolokvij

P31

15:00 P32

16:00 S11 P33

17:00 S12

13


sat 01.02. 02.02. 03.02. 04.02. 05.02.

08:00

PRAKT Turnus 1 Termin 1



09:00 P37

10:00 S17

11:00 S18

12:00 S19

13:00 Uvod u

praktikum

14:00 S16




15:00 P34

16:00 P35

17:00 P36


sat 08.02. 09.02. 10.02. 11.02. 12.02.

08:00






09:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00






15:00

16:00

17:00


sat 15.02. 16.02. 17.02. 18.02. 19.02.

08:00




09:00

10:00

konzultacije 11:00

12:00

13:00

14:00



PRAKT Nadoknade

PRAKT Nadoknade

II kolokvij 15:00

16:00

17:00


sat 25.01. 26.01. 27.01. 28.01. 29.01.

08:00 Usmeni ispit (O-268),

zaključivanje ocjena

09:00 Ispravak kolokvija (I

i II)

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

Pismeni ispit

Usmeni ispit (O-268),

zaključivanje ocjena

15:00

16:00

17:00

Documents

Kod kolegija BIL302 Fizikalna kemija - biotech.uniri.hr 2015/BIL302_Fizikalna_kemija.pdf · Gibsova energija. Helmholtzova energija. Značenje ... načine na koje mogu biti zadani