Fizikalna kemija elektrolitnih otopina

NAZIV PREDMETA

Kod

KTH101

Godina studija

Nositelj/i predmeta

Prof. dr. sc. Vesna Sokol

Bodovna vrijednost (ECTS)

7.5

Suradnici

Način izvođenja nastave (broj sati u semestru)

P	S	V	T
30	15	30	0

Status predmeta

Obvezni

Postotak primjene e-učenja

0 %

OPIS PREDMETA

Ciljevi predmeta

Cilj predmeta je sustavni pregled i proširenje osnovnih znanja o strukturnim, termodinamičkim i transportnim svojstvima elektrolitnih otopina dobivenih na predavanjima iz fizikalne kemije.

Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije potrebne za predmet

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

Nakon uspješno položenog predmeta studenti će moći:
1) protumačiti glavne osobine po kojima se elektrolitne otopine razlikuju od ostalih otopina, 2) primijeniti termodinamičke veličine u obradi ravnotežnih uvjeta, 3) protumačiti različite kemijske modele provodnosti, 4) razumjeti teorijsku obradu transportnih svojstava temeljenoj na Debye i Huckelovoj teoriji ionskog privlačenja 5) samostalno određivati konstantu ravnoteže za reakciju ionske asocijacije, 6) interpretirati eksperimentalne i računske podatke

Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave

Predavanja
1. tjedan: Uvod. Klasifikacija otapala i elektrolita. Neelektrostatska međudjelovanja. Formiranje trostrukih iona.
2. tjedan: Spektroskopska ispitivanja asocijacije. Ionizirajuće solvatacijske reakcije. Termodinamičke funkcije i njihove varijable. Kemijski potencijal elektrolita u otopini.
3. tjedan: Parcijalne molarne veličine. Potencijali privlačenja prostorno fiksiranih iona i dipola u vakuumu. Van der Waalsov potencijal. Ioni i molekule u homogenoj dielektričkoj sredini.
4. tjedan: Dipolna molekula u homogenom dielektričnom mediju. Reakcijsko polje. Potpuni potencijali interakcija ion-ion u otopinama.
5. tjedan: Parametri veličine čestice (otapala, anorganski i organski ioni). Ioni i molekule u plinskoj fazi (elektrolitne ravnoteže, molekulski klasteri oko iona). Solvatacija iona u tekućoj fazi. Ekstrapolacijske metode i ekstratermodinamičke pretpostavke.
6. tjedan: Primjeri proučavanja solvatacije. Difuzija (metode mjerenja, samodifuzija, sparena difuzija
7. tjedan: Prijenos naboja. Vodljivost pojedinačnih iona. Empirijsko istraživanje vodljivosti. Viskoznost. Dielektrička polarizacija.
8. tjedan: Statička permitivnost. Mjerenje visoko-frekvencijskih permitivnosti. Fenomenološki aspekti. Relaksacijski procesi čistih tekućina i smjesa.
9. tjedan: Relaksacijski spektri elektrolitnih otopina (relaksacija otapala i ionskih parova). Dielektričko smanjenje. Relaksacijsko vrijeme otapala. Distribucijske i korelacijske funkcije.
10. tjedan: Kemijski model pri niskim koncentracijama - lcCM. Potencijal prosječne sile, koeficijenti aktiviteta, koncept ionskog para.
11. tjedan: Svojstva elektrolitnih otopina na razini lcCM. Mjerenje aktiviteta otapala. Osmotski koeficijent i veza s koeficijentom aktiviteta.
12. tjedan: Izravno mjerenje osmotskog koeficijenta. Podešavajuće jednadžbe za osmotski koeficijent i koeficijent aktiviteta. Pitzerove jednadžbe, proširene jednadžbe na razini lcCM. Parcijalna molarna entalpija.
13. tjedan: Kemijska kinetika kao test kemijskog modela na razini MM. Primarni kinetički solni efekt.
14. tjedan: Efekti otapala. Jednadžbe transporta na razini lcCM. Hidrodinamička međudjelovanja ion-ion.
15. tjedan: Elektroforetski član jednadžbe za vodljivost. Granični zakon vodljivosti.
Seminari
Rješavaju se zadaci iz izloženog gradiva.
Vježbe
1. Molarna provodnost simetričnih elektrolita. 2. Kemijski model provodnosti. 3. Termodinamičke veličine za reakciju asocijacije. 4. Izravno potenciometrijsko određivanje konstanti stabilnosti klorokadmijevih kompleksa u vodenom mediju. 5. Termodinamika galvanskog članka bez prijenosa. 6. Potenciometrijsko određivanje graničnog prijenosnog broja Na+ iona iz vodene otopine NaCl.

Vrste izvođenja nastave:

Obveze studenata

Studenti su obvezni pohađati nastavu (predavanja i seminare 80%, te vježbe 100%) te aktivno sudjelovati u nastavnom procesu. Navedeno će se evidentirati i vrednovati kod donošenja konačne ocjene.

Praćenje rada studenata (upisati udio u ECTS bodovima za svaku aktivnost tako da ukupni broj ECTS bodova odgovara bodovnoj vrijednosti predmeta):

Pohađanje nastave	3.0	Istraživanje	0.0	Praktični rad	0.0
Eksperimentalni rad	1.0	Referat	0.0
Esej	0.0	Seminarski rad	0.5
Kolokviji	1.0	Usmeni ispit	1.0
Pismeni ispit	1.0	Projekt	0.0

Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu

Gradivo predmeta podijeljeno je na dvije cjeline koje studenti polažu preko parcijalnih pismenih ispita ili pak pristupanjem cjelokupnom ispitu na kraju semestra. Pismeni ispit se smatra položenim ukoliko studenti postignu najmanje 60%. Konačna ocjena formira se temeljem ocjena iz parcijalnih ispita.
Bodovanje: <60% student nije zadovoljio; 60-69% dovoljan (2); 70-79% dobar (3); 80-89% vrlo dobar (4); 90-100% izvrstan (5).

Obvezna literatura (dostupna u knjižnici i putem ostalih medija)

Naslov	Broj primjeraka u knjižnici	Dostupnost putem ostalih medija
J.M.G. Barthel, H. Krienke, W. Kunz, Physical Chemistry of Electrolyte Solutions, Modern Aspects, Steinkopff, Darmstadt, 1998.	1
R. A. Robinson, R.H. Stokes, Electrolyte Solutions, 2nd Revised Edition, Dover Publications, 2002.	2

Dopunska literatura

P. Atkins, J. de Paula, Atkins’ Physical Chemistry, 8th Edition, Oxford University Press, Oxford 2006.

Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje utvrđenih ishoda učenja

Praćenje kvalitete i uspješnosti izvođenja nastave i usvajanja znanja (vještina), prati se na razini: (1) nastavnika, prihvaćanjem sugestija polaznika i kolega, (2) fakulteta, provođenjem anketiranja polaznika o kvaliteti nastave.

Ostalo (prema mišljenju predlagatelja)