| A tárgy kódja és neve | K832 Fizikai kémia gyógyszerészeknek |
| Meghirdető tanszék(csoport) | Fizikai Kémiai Tanszék |
| Felelős oktató | Dr. Peintler Gábor egyetemi adjunktus |
| Kredit | 2 |
| Heti óraszám | 2 |
| Típusa | Előadás |
| Számonkérés | Kollokvium |
| Teljesíthetőség feltétele | - |
| Párhuzamos feltétel | - |
| Előfeltétel | K001 Általános kémia, K011 Kémiai számítások 1. |
| Helyettesítő tárgyak | K031 + K033 + K035 Fizikai kémia 1-3., |
| Periódus | őszi |
| Javasolt félév | ld. mintatanterv |
| Kötelező v. kötelezően választható | vegyész fizikus laboratóriumi operátor (K) |
| Megjegyzés |
|
I. Termodinamika A termodinamika első főtétele Bevezetés, a termodinamikai rendszer és környezetének fogalma. A rendszer állapotának jellemzése. Termodinamikai folyamatok. Extenzív és intenzív termodinamikai mennyiségek. Az energia megmaradása, a hő és a munka megkülönböztetése. Véges és infinitezimális változások, termodinamikai előjel-szabály. A mechanikai munka, a gázkiterjedéssel és gázösszenyomással járó munkavégzés. Kiterjedés vákuummal és állandó külső nyomással szemben. A reverzibilis kiterjedés munkája. Indikátordiagramok. A hő, a belső energia és az entalpia. Fajlagos és moláris hőkapacitás. A hőkapacitás viszonya a belső energiához és az entalpiához. Az állandó nyomásra és állandó térfogatra vonatkozó hőkapacitás, valamint különbségük. A hő és a munka jelentése molekuláris szinten. Állapotfüggvények és útfüggvények. Irreverzibilis és reverzibilis adiabatikus expanzió, adiabaták. Termokémia. Reakcióhő, reakcióentalpia. Exoterm és endoterm folyamatok. Standard állapot. A reakcióentalpia kiszámítása képződési entalpiából. A reakcióentalpia hőmérsékletfüggése. A reakcióentalpia kísérleti meghatározása, kaloriméterek. Különféle entalpiák. A glükóz oxidációjának és tejsavas erjedésének termokémiai összehasonlítása. A termodinamika második főtétele Az egyensúlyi és spontán folyamatok összehasonlítása. Az entrópia fogalma. Az entrópia változása a rendszerben és környezetében, a Clausius-féle egyenlőtlenség. Entrópiaváltozás a hőmérsékletváltozással járó folyamatokban. A fázis-átalakulásokat kísérő entrópiaváltozás. Entrópiaváltozás reverzibilis és irreverzibilis folyamatokban. Szabadenergia és szabadentalpia fogalma és felhasználásuk. A maximális munka. A termodinamika harmadik főtétele A termodinamika harmadik főtételének kísérleti és statisztikus mechanikai alapjai. A reakcióentrópia, reakciószabadentalpia számításának és felhasználásának alapjai. A termodinamika első és második főtételének egyesítése. A szabadenergia függése a térfogattól és hőmérséklettől. A szabadentalpia függése a nyomástól és hőmérséklettől. A szabadentalpia nyomásfüggése folyadékokban és gázokban. Tökéletes és reális gázok kémiai potenciálja. A fugacitás és kiszámítása. A szabadentalpia nyitott rendszerekben. Tiszta anyagok kémiai potenciálja. A kémiai potenciál kiszámítása elegyekben. Fázisegyensúlyok A fázisok termodinamikai stabilitása. A fázisok stabilitásának leírása a kémiai potenciál segítségével. A nyomás és hőmérséklet hatása a fázisegyensúlyokra. Fázisegyensúly a szilárd-folyadék, folyadék-gőz és a szilárd-gőz fázishatáron. Clausius-féle és a Clausius-Clapeyron féle egyenletek. Fázisdiagramok. Parciális móltérfogat, parciális moláris mennyiségek. A Gibbs-Duhem-féle egyenlet. Az elegyedés termodinamikája. Az elegyedéssel járó entrópiaváltozás és szabadentalpiaváltozás. Folyadékelegyek egyensúlya. A kémiai potenciál felhasználása a folyadékelegyek egyensúlyában. A folyadékelegyek fölött kialakuló gőznyomás leírásának Raoult- és Henry-féle törvénye. Az ideális és reális folyadékelegyek kémiai potenciálja. Az aktivitás. Az aktivitási koefficiens származtatása kétféle megközelítéssel. A fázisszabály. A fázisszabály felállításának termodinamikai alapjai. A fázisszabály alkalmazása egy-, két-, és három-komponensű rendszerekre. Háromszögdiagram alkalmazása fázisegyensúlyok ábrázolására. Kémiai egyensúlyok A szabadentalpia és a kémiai egyensúly kapcsolata. Az extenzív és intenzív reakciókoordináta fogalma és alkalmazása egyensúlyra vezető reakciókban. A reakciókvóciens és az egyensúlyi állandó kapcsolata termodinamikai függvényekkel. A sztöchiometriai egyenlet és az egyensúlyi állandó felírásának egyszerűsített formája. Az egyensúlyi állandó kiszámítása termodinamikai függvényekből. A nyomás hatása a kémiai egyensúlyra. Az egyensúlyi állandó kiszámítása parciális nyomásból, móltörtből és molaritásból, a kapott egyensúlyi állandók közötti kapcsolat. A hőmérséklet hatása a kémiai egyensúlyra és az egyensúlyi állandóra. Termodinamikai függvények meghatározása az egyensúlyi állandó hőmérséklet-függéséből. A termodinamika biokémiai alkalmazása. Az ATP termodinamikája. A biokémiai standard állapot. Az egyensúlyi állandó kisérleti meghatározása. Gázok és szilárd anyagok közötti egyensúly. Elektrokémiai egyensúlyok Oldott ionok aktivitása. Közepes aktivitási koefficiens. Az oldott ionok viselkedése, a Debye-Hückel féle elmélet alapjai, ionerősség szerepe és számítása. Elektrolizáló- és galváncellák felépítése és a bennük lejátszódó reakciók. Az elektródok elnevezése és töltése. Az elektrokémiai potenciál. Potenciálkülönbség kialakulása különféle fázishatáron, a fém-, gáz-, másodfajú- és redoxi- elektródokon kialakuló elektródpotenciál kiszámításának elve. Standard elektródpotenciál. Érintkezési és membránpotenciál kialakulása. Elektrokémiai cellák jelölése és alkalmazása. Elektromotoros erő fogalma. Reakció-entalpia, reakciószabad-entalpia és reakció-entrópia meghatározása az elektromotoros erő méréséből. Iontranszport Fajlagos ellenállás, fajlagos vezetés, moláris fajlagos vezetés fogalma és meghatározása. Erős és gyenge elektrolitok moláris fajlagos vezetésének függése a koncentrációtól Kohlrausch és Ostwald törvényei szerint. Kationok és anionok moláris fajlagos vezetése végtelen híg oldatban. Ionmozgékonyság. II. Reakciókinetika A kémiai kinetika tárgya és kísérleti módszerei. A reakciósebesség, a sebességi törvény, a sebességi állandó és a reakciórend fogalma. A reakciórend meghatározása a kezdeti és a közbeeső sebességek mérésével. Az első- és másodrendű reakciók. A sebességi állandó meghatározása az első és másodrendű reakciók sebességi egyenletének integrált alakjaiból. A délátalakulási idő fogalma és meghatározása különböző reakciórend esetén. A sebességi állandó függése a hőmérséklettől. Egyensúlyra vezető reakciók kinetikája. Konszekutív reakciók kinetikája. Előegyensúllyal járó reakciók. Enzimkatalitikus reakciók Michaelis-Menten féle mechanizmusa és következményei. A reakció mechanizmusa, az elemi reakciók molekularitása, a reaktív köztitermék állandósult koncentrációja, valamint a reakció sztöchiometriai- és sebességi egyenlete az unimolekulás reakciókban. Gyökös láncindítási-, láncvivő-, inhibíciós- és láncletörési reakciók bemutatása a hidrogén bromid képződési reakciójában. Gyökös lánc-elelágazási reakciók szerepe a durranógáz reakcióban. Fotokémiai reakciók. Kvantumhatásfok. Fotoszenzibilizálás. Katalitikus reakciók. Homogén katalízis és heterogén katalízis Típusai. A katalizátor felületi borítottsága. |
|