Fyzikální chemie
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
---|---|---|---|---|
17ABBFCH | Z,ZK | 4 | 2P+1S+1L | anglicky |
- Podmínkou zápisu předmětu je dřívější úspěšné absolvování předmětů:
- Chemie (17ABBCHM)
- Garant předmětu:
- Karel Roubík
- Přednášející:
- Libor Holík, Karel Roubík
- Cvičící:
- Libor Holík, Karel Roubík
- Předmět zajišťuje:
- katedra biomedicínské techniky
- Anotace:
-
Předmět seznamuje studenty se základními fyzikálně-chemickými principy, které se významně uplatňují i na poli biomedicínského inženýrství. Zejména se jedná o vlastnosti roztoků a související rovnováhy, základy elektrochemie, stavové chování plynů a fázové rovnováhy. Studenti se seznámí nejen s teoretickými podklady, ale též se souvisejícími výpočty a vše si ověří v rámci laboratorních cvičení. Předmět navazuje na předmět Chemie.
- Požadavky:
-
Požadavky k získání zápočtu:
Povinná účast na cvičeních, absence musí být řádně omluvené a nahrazené.
Úspěšné zvládnutí dvou zápočtových písemných testů v součtu minimálně na 50 %. Absolvování všech laboratorních úloh, napsání vstupních testů k úlohám alespoň na 60%. Nahrazovat je možno jednu úlohu a využít jednoho „žolíka“.
Průběh a hodnocení zkoušky:
Zkouška má písemnou a ústní část. Písemná část je tvořena testem prověřujícím problematiku probranou na přednáškách, cvičeních i laboratořích. Test musí být napsán na minimálně 50 %. Některé otázky mohou mít větší váhu při hodnocení než ostatní, a to například ty, které zahrnují početní úlohu či vyžadují komplexní přístup k řešení. Po úspěšném napsání testu následuje ústní přezkoušení. V případě, že výsledky písemné části jsou dostačující pro klasifikaci, může být od ústní části zkoušky ustoupeno. Je-li výsledek kterékoliv části hodnocen stupněm F, je i výsledek zkoušky automaticky F.
- Osnova přednášek:
-
1. Vymezení předmětu. Základní principy fyzikální chemie. Fyzikální a chemické vlastnosti látek.
2. Podstata a chování látkových soustav - plyny. Vlastnosti a struktura, výpočty složení směsí plynů, stavová rovnice a stavové děje.
3. Podstata a chování látkových soustav - kapaliny. Roztoky. Rozpouštění, rozpustnost. Vlastnosti rozpouštědel. Viskozita, povrchové napětí.
4. Disperzní soustavy, koloidy - klasifikace, ultrafiltrace, dialýza, optické vlastnosti.
5. Fázové rovnováhy, vícesložkové soustavy. Chování a vlastnosti par, vypařování, sytá a přehřátá pára. Principy zvlhčovačů a odpařovačů anestetických látek, další aplikace v BMI.
6. Disociace látek. Kyselost a zásaditost roztoků, pH.
7. Elektrolyty. Elektrolýza. Vodivost roztoků a její měření. Polarografie.
8. Elektrochemický potenciál, elektrody. Nernstova rovnice. Elektrody prvního druhu. Elektrochemický poločlánek a článek, koncentrační článek. Aplikace v BMI.
9. Elektrody druhého druhu. Součin rozpustnosti. Referenční a indikační elektrody druhého druhu, elektrody na EKG, EEG, EMG apod.
10. Redoxní potenciál, oxidační síla prostředí. Inertní elektrody. Výpočet redoxního potenciálu. Aplikace v BMI.
11. Membrány - typy, vlastnosti a použití. Osmotický tlak. Iontově selektivní elektrody. Měření pH.
12. Optické vlastnosti látek. Fluorescence a fosforescence. Optická absorpce. Spektrofotometrie. Aplikace v BMI.
13. Senzory na měření pH, pO2, pCO2 a SO2 pracující na bázi optických vláken a absorpce či fluorescence. Aplikace v BMI.
14. Stálost materiálů, koroze. Anodické křivky kovů, pasivace a samopasivace. Oxidační vlastnosti různých prostředí a jejich vliv na rychlost koroze.
- Osnova cvičení:
-
1. Výpočty koncentrací a pH
2. Výpočty pH
3. Výpočty rozpustnosti a vodivosti
4. Výpočty elektrodových potenciálů a napětí článků.
5. Výpočty elektrodových potenciálů a napětí článků.
6. Test I
7. Měření elektrodového potenciálu - carrousel
8. Měření redoxpotenciálu - carrousel
9. Měření pH - carrousel
10. Měření vodivosti - carrousel
11. Měření iontově selektivní elektrodou - carrousel
12. Náhrady a konzultace
13. Test II
14. Zápočet
- Cíle studia:
-
Cílem předmětu je podat studentům základy fyzikální chemie, které se vyskytují a přímo aplikují při konstrukci lékařských přístrojů, při klinickém výzkumu či přímo v klinické praxi. V předmětu je ukázána přímá aplikace teoretických principů v praxi.
- Studijní materiály:
-
[1] Roubík, K.: Fyzikální chemie pro biomedicínské inženýrství. Skriptum ČVUT. Vydavatelství ČVUT v Praze, Praha, 2007.
[2] Pachl J., Roubík K.: Základy anesteziologie a resuscitační péče dospělých i dětí. Karolinum, Praha, 2003.
[3] Habermann, V.: Lékařská chemie - vybrané úvodní kapitoly. Karolinum, Praha, 2006.
[4] Lázníčková A., Kubíček V.: Základy fyzikální chemie. Karolinum, Praha, 2008.
[5] Malijevská, I., Malijevský, A., Novák, J.: Záhady, klíče a zajímavosti očima fyzikální chemie. Vydavatelství Vysoké školy chemicko-technologické v Praze, Praha, 2004.
[6] Atkins, P., Paula, J.: Atkins' Physical Chemistry. (Eighth Edition). Oxford University Press, Oxford, 2006.
[7] Raff, M. L.: Principles of Physical Chemistry. (Paarts 1 and 2). Prentice Hall, Upper Saddle River, 2001.
[8] Kubíček, V.: Výpočty z fyzikální chemie I. Karolinum, Praha, 2004.
[9] Opekar, F.: Základy analytické chemie. Karolinum, Praha, 2002.
- Poznámka:
- Rozvrh na zimní semestr 2022/2023:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Rozvrh na letní semestr 2022/2023:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů:
-
- Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik v aj (povinný předmět)