Obecná chemie

Garant předmětu:

Alois Motl

Přednášející:

Petr Distler, Alois Motl

Cvičící:

Petr Distler, Alois Motl

Předmět zajišťuje:

katedra jaderné chemie

Anotace:

Chemie, základní pojmy, typy látek, strukturní jednotky látek, koncentrace, chemické reakce a rovnice, stechiometrické výpočty, periodická soustava prvků, stavba atomů a molekul, chemická vazba, skupenské stavy, chemická thermodynamika, stavové funkce, standardní stavy, vratný a nevratný děj, 1. věta thermodynamická, thermochemie, 2. věta thermodynamická, entropie, Gibbsova funkce, fázové a chemické rovnováhy, elektrochemie, iontové rovnováhy, výpočty rovnovážných stavů, základy reakční kinetiky v homogenních soustavách, kinetické rovnice a jejich aplikace.

Požadavky:

Znalost chemie na úrovni střední školy.

Osnova přednášek:

1.Chemie a její disciplíny, děj jako přenos hmoty a energie, chemické reakce, klasifikace látek. Strukturní jednotky látek a jejich hmotnost, látkové množství, mol, molární veličiny, použití při stechiometrických výpočtech.

2.Chemická nomenklatura, chemické vzorce. Elektronegativita, souvislost s chemickými vlastnostmi prvků, oxidační číslo, formální náboj atomu .

3.Složení soustav, koncentrace, koncentrační veličiny, koncentrační výpočty. Klasifikace chemických reakcí, práce s chemickými rovnicemi, stechiometrické výpočty.

4.Stavba atomů: Kvantový a vlnově mechanický model atomu, typy atomových orbitalů, výstavba elektronových obalů, valenční elektrony, periodická soustava prvků.

5.Stavba molekul: Chemická vazba, její podstata a parametry. Vlnově mechanický model vazby, molekulové orbitaly, aplikace na biatomické molekuly.

6.Ideální plyny a jejich směsi, stavová rovnice, parciální tlaky a parciální objemy, Ostwaldův zákon, použití k výpočtům.

7.Reálné plyny, Van der Waalsova rovnice, kritický stav látky, souvislost plynného, kapalného a tuhého skupenství, chemická vazba v kapalných a tuhých látkách.

8.Chemická thermodynamika, thermodynamický popis stavu soustavy, vnitřní energie, enthalpie, 1. věta thermodynamická, děj jako změna stavu, vratný a nevratný děj na příkladu isothermické změny objemu ideálního plynu. Aplikace 1. věty, reakční tepla a tepla fázových přeměn, thermochemické výpočty.

9.Thermická a statistická koncepce entropie, 2. věta thermodynamická, Gibbsova funkce. Podmínky ustavení thermodynamické rovnováhy, fázové a chemické rovnováhy, jejich charakteristika a kvantitativní popis.

10.Zvratná reakce, chemické rovnováhy, vyjádření thermodynamické aktivity složek, rovnovážná konstanta reakce, Guldbergův?Waagův zákon, použití k výpočtu rovnovážného složení. Reakční kvocient, rozhodnutí o směru průběhu reakce, Le Chatelierův princip, jeho aplikace, ovlivnění rovnovážného složení soustavy.

11.Rovnováhy v roztocích elektrolytů, iontový součin a autodisociace vody, kyseliny a zásady v pojetí Brönsteda a Lowryho, výpočty pH roztoků silných kyselin (zásad) bez a se zápočtem autoionizace vody. Slabé kyseliny (zásady), výpočty pH jejich roztoků bez a se zápočtem autoionizace vody. Roztoky solí, hydrolýza, rovnovážný stupeň hydrolýzy, výpočty pH roztoků hydrolyzujících solí.

12.Směsi silných a slabých kyselin (zásad), směsi silná kyselina ? slabá kyselina (silná zásada ? slabá zásada), pufry, výpočty pH. Vícesytné kyseliny (zásady), výpočty pH, rovnováhy v roztocích málo rozpustných elektrolytů, součin rozpustnosti, jeho vztah k molární rozpustnosti.

13.Rychlost chemické reakce, diferenciální kinetická rovnice, řád reakce, rychlostní konstanta, Arrheniův vztah, aktivační energie. Integrace kinetických rovnic, závislost složení reakční směsi na čase. Reakce prvního řádu a jejich některé soustavy, analogie se vztahy popisujícími kinetiku radioaktivních přeměn různých soustav radionuklidů. Kinetický popis vybraných soustav o více reaktantech a reakcích vyšších řádů.

Osnova cvičení:

1.Užití základních veličin (látkové množství, molární hmotnost, molární objem) v chemických výpočtech.

2.Elektronegativita, oxidační číslo a jeho určení.

3.Chemická nomenklatura, typy chemických vzorců, jejich tvorba.

4.Koncentrační veličiny, koncentrační výpočty.

5.Úprava chemických rovnic, jejich užití ke stechiometrickým výpočtům, kombinování chemických rovnic a jeho význam.

6.Určování elektronové konfigurace volných atomů prvků, periodická soustava a skupinové trendy chemických vlastností prvků.

7.Chemické vazby ?, ?, a ?, vývoj strukturních elektronových vzorců dvouatomových molekul na základě teorie molekulových orbitalů. Možnosti její aplikace na víceatomové molekuly.

8.Plynné skupenství, užití stavové rovnice ideálního plynu, směsi plynů, parciální tlak a parciální objem složky směsi, užití k výpočtům.

9.Aplikace 1. věty thermodynamické, thermochemické zákony a výpočty.

10.Chemické a fázové rovnováhy, výpočty rovnovážného složení soustav.

11.Rovnováhy v roztocích elektrolytů: výpočty pH roztoků silných kyselin (zásad) bez a se zápočtem autoionizace vody, výpočty pH roztoků slabých kyselin (zásad) bez a se zápočtem autoionizace vody.

12.Výpočty pH směsí kyselin, zásad a roztoků hydrolyzujících solí.

13.Výpočty na základě součinu rozpustnosti.

14.Základy reakční kinetiky, výpočty z integrovaných kinetických rovnic.

15.Výpočty vycházející z Arrheniova vztahu.

Cíle studia:

Předmět podává přehled základních principů společných všem chemickým disciplinám, čímž umožňuje zejména posluchačům prvních ročníků chemických oborů efektivněji sledovat specializované chemické kurzy.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

1.Klikorka, J., Hájek, B., Votinský, J.: Obecná a anorganická chemie, SNTL / ALFA, Praha / Bratislava, 1985

2.Distler, Drtinová, Motl.: Výpočty z obecné chemie (nejen) pro jaderné chemiky. ČVUT, Praha 2022

3.Mička, Z., Havlíček, D., Lukeš, I., Mosinger, J., Vojtíšek, P.: Základní pojmy, příklady a otázky z anorganické chemie, skriptum, vydavatelství UK, Karolinum, Praha, 1998

4.Flemr, V., Holečková, E.: Úlohy z názvosloví a chemických výpočtů v anorganické chemii, skriptum, VŠCHT, Praha, 1996

Doporučená literatura:

1.Chang, R.: Chemistry, ninth edition, McGraw-Hill, New York, 2007

2.Zumdahl, S.: Chemical Principles, D. C. Heath and Company, Canada, USA,1992

3.Vacík, J.: Obecná chemie, Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1986

4.Brdička, R., Kalousek, M., Schütz, A.: Úvod do fyzikální chemie, druhé vydání, SNTL / ALFA, Praha / Bratislava, 1972

5.Hájek, B.: Příklady z obecné a anorganické chemie, SNTL / ALFA, Praha / Bratislava, 1971

6.Dickerson, R., Gray, H., Haight, G.: Chemical Principles, 3.vydání, The Benjamin Cummings Publishing Company, Inc., Menlo Park, California, 1979

7.Campbell, J.: Chemical Systems, W. H. Freeman and Company, San Francisco, 1970

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2022/2023:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2022/2023:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• BS Jaderná chemie (povinný předmět oboru)