Předmět Elektrodová kinetika (C7280)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu C7280 - Elektrodová kinetika, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita (MU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cílem výuky pedmětu Elektrodová kinetika je seznámit studenty chemie: (a) s kinetikou elektrodových procesů na nabitém fázovém rozhraní, (b) s různými typy elektroaktivních systémů za rovnovážných a nerovnovážných podmínek, (c) s vlivem experimentálních podmínek na rychlost elektrodových reakcí a (d) s kvantifikací elektrochemických dat, jejímž výsledkem je výpočet kinetických parametrů.Absolvent tohoto kurzu bude vybaven znalostmi pro hodnocení elektrodové kinetiky a vlivu různých parametru na ni.

Osnova

1. Podstata elektrodových reakcí. Fermiho energetická hladina. Vliv potenciálu na Fermiho hladinu elektronů v kovu. Hraniční orbitaly v redoxních reakcích.Termodynamika a kinetika. Metody studia elektrodových reakcí. 2. Rovnovážná elektrochemie. Vnitřní a vnější potenciál, elektrochemický a elektrodový potenciál, galvanický článek a jeho termodynamika, Nernstova rovnice, elektrochemická řada napětí, klasifikace elektrod, standardní elektrodový potenciál. 3. Pohyb iontů v roztoku (difúze a migrace), vodivost a pohyblivost, kapalinový potenciál, iontově selektivní elektrody a biomembrány. Chování roztoků elektrolytů při průchodu proudu. 4. Struktura mezifází elektroda - elektrolyt. Elektrická dvojvrstva (ED) a její modely: Helmholtzův, Gouy- Chapmanův, Sternův, Grahamův model. Grahamova specifická adsorpce. Elektrokapilární maximum, diferenciální kapacita. Rozhraní kapalina-kapalina, rozhraní elektroda - elektrolyt. ED na monokrystalickém a polykrystalickém materiálu. Elektrokinetické jevy, zeta potenciál, elektroforéza a elektroosmóza. 5. Mechanismus přenosu elektronu: v homogenním prostředí (roztok) a v heterogenním prostředí (na rozhraní elektroda/roztok), vyjádření heterogenní rychlostní konstanty, výměnný proud, mikroskopická interpretace přenosu elektronu - Marcusova teorie, přepětí, Butlerova-Volmerova rovnice, koeficient přenosu náboje. 6. Transport látek k elektrodě. Migrace, difúze, konvekce. Difúze, Fickovy zákony, limitní difúzní proud (planární a sférická difúze), polarizační přepětí, Nernstova difúzní vrstva. Konvekce a difúze: hydrodynamický systém, rotační disková elektroda. Rychlost řídící děj (rate determining step rds). 7. Reverzibilní a ireverzibilní reakce, velikost heterogenních rychlostních konstant, Tafelův zákon, vliv ED a specifické adsorpce na elektrodovou kinetiku, rychlost elektrodové reakce, elektrodový proces bez a s chemickou reakcí, předřazená, vřazená a následná chemická reakce. Stupňovitost elektrodových dějů. 8. Hydrodynamické systémy a jejich význam při studiu elektrodových procesů, hydrodynamické elektrody s dvojím povrchem a jejich využití v nestacionárních technikách. 9. Kinetický parametr v jednotlivých elektroanalytických metodách. Možnosti využití potenciostatických a galvanostatických metod ke zkoumání elektrodových procesů. Kriteria reverzibility elektrodového děje. 10. Impedance, složky in phase a out of phase, sériový a paralelní RC obvod. Randlesův obvod, Warburgova impedance. Výpočet heterogenních rychlostních konstant z impedančních dat (elektrochemické impedanční spektrum EIS). 11. Elektrodové reakce klasifikované podle typů chemické reakce. Elektrosyntéza. Elektrodepozice a underpotential deposition. Bockrisův mechanismus elektrodepozitního procesu kovů. Chemicky modifikované elektrody a polymerní elektrody. Koroze a její kinetika. 12. Ne-elektrochemické zkoušky elektrod a elektrodových procesů. Charakterizace elektrodových povrchů. In situ a ex situ spektroskopické techniky, in situ a ex situ mikroskopické techniky, jiné in situ techniky. Fotoelektrochemie, elektrochemiluminiscence.

Literatura

ATKINS, Peter William. Physical chemistry [Atkins, 1998]. 6th ed. Oxford: Oxford University Press, 1998. 1014 s. +. ISBN 0-19-850102-1. infoBRETT, Christopher M. A. a Ana Maria Oliviera BRETT. Electroanalysis. Oxford: Oxford University Press, 1998. 88 s. ISBN 0-19-854816-8. infoFISHER, A. C. Electrode dynamics. Oxford: Oxford University Press, 1996. 83 s. ISBN 0-19-855690-X. infoBARD, Allen J. a Larry R. FAULKNER. Electrochemical methods :fundamentals and applications. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, 2001. xxi, 833 s. ISBN 0-471-04372-9. info

Požadavky

Fyzikální chemie I a II, především část: Kinetika

Garant

doc. RNDr. Libuše Trnková, CSc.

Vyučující

doc. RNDr. Libuše Trnková, CSc.