FIZIKAI KÉMIA ANYAGMÉRNÖK MESTERKÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŐSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR KÉMIAI TANSZÉK Miskolc, 2008.
Tartalomjegyzék 1. Tantárgyleírás, tárgyjegyzı, óraszám, kreditérték 2. Tantárgytematika (órára lebontva) 3. Minta zárthelyi 4. Vizsgakérdések, vizsgáztatás módja 5. Egyéb követelmények
1. TANTÁRGYLEÍRÁS TANTÁRGYLEÍRÁS A tantárgy címe: Tantárgygondozó intézmény: MISKOLCI EGYETEM Mőszaki Anyagtudományi Kar Kémiai Tanszék A tantárgy célja: A reakciókinetika, az elektrokémia és a transzport-folyamatok témakörébıl azoknak az ismereteknek az átadása a hallgatóknak, amelyek elengedhetetlenek anyagmérnöki szemlélet kialakításához. A tantárgy leírása: A kémiai reakciók sebessége és mechanizmusa. A reakciókinetika alapjai. Homogén kémiai reakciók kinetikája és mechanizmusa. Elemi és komplex reakciók. Heterogén folyamatok kinetikája és mechanizmusa. A heterogén folyamatokra vonatkozó általános törvényszerőségek. A mechanizmust befolyásoló fıbb tényezık. Transzportfolyamatok. Mikroheterogén rendszerek kinetikai sajátságai. Elektrokémia. Elektrolitok létrejötte. Elektrolitrendszerek termodinamikai sajátságai. Transzportfolyamatok elektrolitrendszerekben. Elektródfolyamatok termodinamikája és kinetikája. Követelmények: A félév során egy alkalommal zárthelyi írására kerül sor az elıadás anyagából. Az aláírás feltétele a zárthelyi legalább elégséges eredménye. Oktatási módszer: Elıadások, írásvetítı használatával. Konzultáció. Oktatási segédeszközök: - Berecz Endre: Fizikai kémia, Tankönyvkiadó - P. W. Atkins: Fizikai kémia I-III., Tankönyvkiadó A tantárgy kódja: MAKKEM207M Fizikai kémia Tantárgyfelelıs neve: Dr. Emmer János Heti óraszám: 4k+0 Kreditek száma: 4 A tantárgy típusa: Anyagmérnöki mesterszak természettudományi tantárgy A tantárgy felvételének elıfeltétele: Kompenzációs modul Kémia Vizsgáztatási módszer: Szóbeli vizsga Értékelés: 30% zárthelyi eredménye, 70% vizsga
2. TANTÁRGYTEMATIKA Hét Elıadás 1. Reakciókinetikai fogalmak ismétlése. Homogén kémiai reakciók kinetikája és mechanizmusa. Homogén gázreakciók. Elemi reakciók sebességi egyenletei. Reakció rendőségének meghatározása. Összetett reakciók. Homogén katalitikus reakciók. Autokatalitikus reakciók. Vegyipari példák. 2. Lépcsıs reakciók. Ózon fotokémiai képzıdése. Láncreakciók, égések, robbanások. Fotokémiai szmog képzıdése. Homogén reakciók kondenzált fázisban. Polimerizációs reakciók. 3. Heterogén folyamatokra vonatkozó általános törvényszerőségek. A mechanizmust befolyásoló fıbb tényezık. Viszkozitás (belsı súrlódás). Gázok viszkozitása. 4. Kondenzált rendszerek viszkozitása. Lyukelmélet. Oldatok viszkozitása. Viszkozitás szerepe közeg áramlásakor. 5. Diffúzió gázokban. Termodiffúzió és alkalmazása. Kondenzált rendszerek diffúziója. Öndiffúzió. Gáz diffúziója szilárd fázisba. 6. Adszorpció és kemiszorpció. Fogalmak. Adszorpciós izotermák. Adszorbens felületének meghatározása. Szelektív adszorpció. Kapillárkondenzáció. Tiszta folyadék adszorpciója. Oldatok adszorpciója. Adszorpciós kinetika. Ioncsere adszorpció. Ioncsere kinetikája. 7. Szilárd anyag oldódása folyadékfázisban. Gáz oldódása folyadékfázisban. Két film elmélet. Folyadék-folyadék határfelületi reakciók. 8. Szilárd-gáz, szilárd-folyadék és szilárd-szilárd heterogén reakciók. Heterogén katalitikus folyamatok. Mikroheterogén rendszerek kinetikai sajátságai. 9. Elektrolitoldatok- és olvadékok létrejötte. Elektrolitos disszociáció. Elektrolitrendszerek aktivitása és termodinamikai függvényei. Disszociációs egyensúlyok elektrolitoldatokban. 10. Transzportfolyamatok elektrolitrendszerekben. Elektromos vezetés. Átviteli szám. Galváncella, cellapotenciál, elektromotoros erı, elektródpotenciál, standardpotenciál. 11. Koncentrációs elem, diffúziós potenciál, membránpotenciál. Redoxipotenciál. A cellareakció potenciáljának és hıeffektusának kapcsolata. 12. Zárthelyi 13. Elektródfajták. A relatív aktivitás meghatározási lehetıségei elektrokémiai úton. Elektrokémiai stabilitási diagramok. Az elektromos kettısréteg szerkezete, elektrokinetikai potenciál. 14. A polarizáció értelmezése. A túlfeszültség. A passzivitás. Elektrolízis, bontási feszültség, leválási potenciál. Az elektrokémiai korrózió értelmezése.
3. MINTA ZÁRTHELYIK FIZIKAI KÉMIA ZÁRTHELYI A Név: Neptun kód: Tankör: 1. Értelmezze az alábbi fogalmakat! Elemi reakció, reakció rendősége, autokatalízis, viszkozitás, sebességgradiens. 2. Diffúzió fogalma, Fick törvények. Diffúzió gázokban. 3. Elektromos vezetés hımérsékletfüggésének vizsgálata: a.) Írja le a fajlagos elektromos vezetés fizikai értelmezését, jelét és mértékegységét! (2 pont) b.) Számítsa ki a 0,15 10-3 mol/cm 3 koncentrációjú NaCl-oldat fajlagos elektromos vezetését (κ), majd moláris fajlagos elektromos vezetését (λ), ha a mérés hımérsékletén G = 8,5 10-3 S elektromos vezetést mértünk a K cella =1,2 cm -1 cellaállandójú mérıelektróddal! 4. Adszorpcó és kemiszorpció fogalma. Adszorpciós izotermák. (3 pont) 5. Szilárd anyag oldódása folyadékfázisban.
4. VIZSGAKÉRDÉSEK, VIZSGÁZTATÁS MÓDJA A vizsga szóbeli. 20 perc felkészülési idı igény szerint adható a hallgatónak. A szóbeli vizsga idıtartama 15 perc. A vizsgázó 2 kérdést kap az alábbi témakörökbıl, amit a vizsgáztató külön értékel. 1. Kémiai reakciók sebessége. Fogalmak, definíciók. 2. Homogén kémiai reakciók kinetikája és mechanizmusa. Homogén gázreakciók. Elemi reakciók sebességi egyenletei. 3. Reakció rendőségének meghatározása. Összetett reakciók. 4. Heterogén folyamatokra vonatkozó általános törvényszerőségek. A mechanizmust befolyásoló fıbb tényezık. 5. Viszkozitás (belsı súrlódás). Gázok viszkozitása. 6. Kondenzált rendszerek viszkozitása. Lyukelmélet. Oldatok viszkozitása. Viszkozitás szerepe közeg áramlásakor. 7. Diffúzió. Fick törvények. Diffúzió gázokban. Termodiffúzió. 8. Kondenzált rendszerek diffúziója. Gáz diffúziója szilárd fázisba. 9. Adszorpció és kemiszorpció. Fogalmak. Adszorpciós izotermák. Adszorbens felületének meghatározása. Szelektív adszorpció. Kapillárkondenzáció. 10. Tiszta folyadék adszorpciója. Oldatok adszorpciója. Adszorpciós kinetika. Ioncsere adszorpció. Ioncsere kinetikája. 11. Szilárd anyag oldódása folyadékfázisban. 12. Gáz oldódása folyadékfázisban. Két film elmélet. 13. Folyadék-folyadék határfelületi reakciók. 14. Szilárd-gáz és szilárd-folyadék heterogén reakciók. 15. Mikroheterogén rendszerek kinetikai sajátságai. 16. Elektrolitoldatok- és olvadékok létrejötte. Elektrolitos disszociáció. 17. Elektrolitrendszerek aktivitása és termodinamikai függvényei. 18. Disszociációs egyensúlyok elektrolitoldatokban. 19. Transzportfolyamatok elektrolitrendszerekben. Elektromos vezetés. Átviteli szám. 20. Galváncella, cellapotenciál, elektromotoros erı, elektródpotenciál, standardpotenciál. 21. Koncentrációs elem, diffúziós potenciál, membránpotenciál. 22. Redoxipotenciál. A cellareakció potenciáljának és hıeffektusának kapcsolata. 23. Elektródfajták. A relatív aktivitás meghatározási lehetıségei elektrokémiai úton. 24. Elektrokémiai stabilitási diagramok. Az elektromos kettısréteg szerkezete, elektrokinetikai potenciál. 25. A polarizáció értelmezése. A túlfeszültség. A passzivitás. 26. Elektrolízis, bontási feszültség, leválási potenciál. Az elektrokémiai korrózió értelmezése.
5. EGYÉB KÖVETELMÉNYEK Fizikai kémia kommunikációs dosszié