Elektrochemie a teorie roztoků 1

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderné chemie

Anotace:

Úvod do elektrochemie a teorie roztoků. Základní elektrochemické zákony, vedení elektrického proudu v elektrolytech, elektrochemické rovnováhy a kinetika. Základy teorie roztoků, chemické potenciály, aktivity a aktivitní koeficienty, termodynamika roztoků elektrolytů, teorie vzájemné interakce iontů.

Požadavky:

Přednáška navazuje na kurz obecné chemie a termodynamiky.

Osnova přednášek:

1. Úvod od teorie roztoků: parciální molární stavové funkce, chemické potenciály, Gibbs-Duhemova rovnice, aktivity a aktivitní koeficienty.

2. Zředěné kapalné roztoky netěkavých látek: snížení tenze par rozpouštědla, ebulioskopie, kryoskopie, osmotický tlak, osmotické jevy v roztocích elektrolytů, difúze v roztocích.

3. Úvod do elektrochemie: elektrochemické děje, historické mezníky elektrochemie, Faradayovy zákony, coulometrie, solvatace iontů, iontové páry.

4. Elektrolytický převod: převodová čísla, Hittorfova metoda, metoda pohyblivého rozhraní, vliv solvatace a komplexace na převodová čísla kationtů.

5. Elektrolytická vodivost: měření vodivosti, molární a ekvivalentová vodivost, Kohlrauschův zákon nezávislé migrace iontů, klasická teorie elektrolytické disociace, Ostwaldův zřeďovací zákon, vodivost a pohyblivost iontů, aplikace vodivostních měření.

6.-7. Teorie meziiontového působení: teorie roztoků silných elektrolytů, iontová atmosféra, mezný zákon elektrolytické vodivosti, viskózní, elektroforetický a relaxační efekt, Debye - Hückel - Onsagerova rovnice, Wienerův efekt, Debye - Falkenhagenův efekt.

8. Termodynamika roztoků elektrolytů: aktivita a aktivitní koeficienty iontů, střední chemický potenciál, střední aktivity a aktivitní koeficienty iontů, experimentální stanovení aktivitních koeficientů, iontová síla, Lewisův empirický vztah, teorie meziiontového působení a aktivitní koeficienty iontů.

9. Galvanické články: elektromotorické napětí, měření EMN, závislost EMN článku na stavových proměnných, Nernstova rovnice, potenciály elektrod (konvence IUPAC, standardní elektrodové potenciály), základní typy elektrod a galvanických článků, aplikace potenciometrických měření.

10. Potenciály na kapalinovém rozhraní: fázový a elektrochemický potenciál, difúzní potenciál, Hendersonovy formule, Donnanův potenciál, iontoměničové membrány, iontově selektivní elektrody.

11. Kinetika elektrodových dějů (základy): kinetická teorie elektrodového potenciálu, elektrodové reakce, koncentrační a chemická polarizace, přepětí, rozkladné napětí, závislost proudové hustoty na přepětí, Tafelova rovnice, měření polarizační křivky.

12. Vliv transportních dějů na elektrodový děj: základy polarografie, Ilkovičova rovnice a rovnice polarografické vlny, půlvlnový potenciál.

13. Rovnováhy v roztocích slabých elektrolytů: Broenstedovo pojetí kyselin a zásad, protolytické reakce, neutralizační a hydrolytické reakce, pufry, indikátory v odměrné analýze.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studenti se seznámí nejprve s termodynamikou neelektrolytických roztoků a posléze rozšíří své znalosti o chování roztoků obsahujících nabité částice.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

1. Brdička R., Dvořák J.: Základy fysikální chemie, Academia, Praha, 1977

2. Hála E., Reiser A.: Fysikální chemie, Academia, Praha, 1971

Doporučená literatura:

1. Koryta J., Dvořák J.: Elektrochemie, Academia, Praha, 1983

2. Koryta J., Dvořák J., Kavan L.: Principles of Electrochemistry, 2nd edition, Wiley, Chichester, 1993

3. Hamman C.H., Hamnett A., Viestich W.: Electrochemistry, Wiley, Weiheim, 1998

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: