Elektrokemija

Kod

Nositelj/i predmeta

Suradnici

Status predmeta

Ciljevi predmeta

Student će upoznati temeljne zakonitosti elektrolize i elektrokemijske kinetike koji imaju značajnu ulogu u znanosti i inženjerstvu materijala i površina, zaštiti materijala od korozije, procesima elektroorganske i anorganske sinteze te suvremenim i održivim tehnologijama.

Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije potrebne za predmet

Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (4-10 ishoda učenja)

Nakon položenog ispita od studenta se očekuje da zna:
- objasniti razliku između kemijske i elektrokemijske reakcije
- definirati sastavne dijelove te opisati procese u elektrokemijskom reaktoru
- prepoznati tipove vodiča i vodljivosti
- definirati pojam elektrodnog potencijala
- objasniti strukturu elektrificirane granice faza
- razlikovati pojmove polarizacije i prenapona
- objasniti uzroke pojave različitih vidova prenapona
- prepoznati mehanizam važnijih elektrodnih procesa
- upoznati elektrokemijske aspekte zaštite okoliša
- primijeniti stečena znanja u rješavanju numeričkih zadataka iz elektrokemije.

Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave

1. tjedan: Uvod. Pregled osnovnih problema u elektrokemiji. Kemijske i elektrokemijske reakcije: reakcijski prostor. Elektrokemijski sustav. Osnovni pojmovi u elektrokemiji. Tipovi vodljivosti obzirom na nosioce naboja. Elektrokemijska stehiometrija - Faradayevi zakoni.
2. tjedan: Ionika. Interakcija ion-otapalo. Definicija elektrolita. Otapalo i proces otapanja. Hidratacija iona. Interakcija ion-ion. Koncepcija ionske atmosfere.
3. tjedan: Nestacionarne pojave u otopinama elektrolita. Protjecanje struje kroz otopine elektrolita.
4. tjedan: Osnove suvremene teorije elektronskih vodiča.
5. tjedan: Provjera znanja (I. kolokvij). Elektrokemijska termodinamika. Ravnotežni napon galvanskog članka. Redoks-reakcije i elektrokemijski sustavi. Povratnost elektrokemijskih procesa.
6. tjedan: Elektrodni potencijali. Apsolutni elektrodni potencijal. Voltin potencijal, realni potencijal i relativni potencijal elektrode. Mjerenje relativnog elektrodnog potencijala. Nernstova relacija. Definicija standardnog elektrodnog potencijala i referentne elektrode. Vodikov niz potencijala.
7. tjedan: Elektrificirana granica faza. Idealno polarizibilna elektroda i pojava elektrokapilariteta. Adsorpcija. Nespecifična i specifična adsorpcija.
Struktura električnog dvosloja i modelne predodžbe. Helmholtzov model. Gouy-Chapmanov model. Sternov model. Stern-Gramov model.
8. tjedan: Elektrokinetičke pojave i zeta potencijal. Elektroosmoza. Potencijal strujanja. Elektroforeza. Dornov efekt. Elektrodna kinetika. Elektrokemijski sustavi u neravnotežnim uvjetima.
9. tjedan: Anodni i katodni procesi. Mehanizam elektrokemijske reakcije i spori stupanj. Polarizacija i prenapon. Vrste prenapon. Provjera znanja (II. kolokvij).
10. tjedan: Elektrokemijski prenapon. Buttler-Volmerova i Tafelova jednadžba. Dijagnostički kriteriji.
11. tjedan: Difuzijski prenapon. Difuzija pri stacionarnim uvjetima. Ovisnost difuzijskog prenapona o gustoći struje. Difuzija pri nestacionarnim uvjetima.
12. tjedan: Reakcijski prenapon. Kristalizacijski prenapon. Metode istraživanja mehanizama elektrokemijskih reakcija-stacionarne i nestacionarne.
13. tjedan: Analiza mehanizama odabranih elektrodnih reakcija. Elektrokataliza - izlučivanje i redukcija vodika i kisika. Kinetika taloženja i otapanja metala. Kinetika ravnomjerne elektrokemijske korozije.
14. tjedan: Nukleacija i nastajanje nove faze. Pasivacija i pasivnost metala. Pretvorba i skladištenje energije.
15. tjedan: Elektrokemija u zaštiti okoliša. Provjera znanja (III. kolokvij).
Seminari (1 sat tjedno): Rješavanje numeričkih zadataka iz obrađenog gradiva.

Vrste izvođenja nastave:

Obveze studenata

Prisustvovanje predavanjima u iznosu od 80% ukupne satnice, laboratorijske vježbe 100%.