dopunska znanja(stcw) Trajanje semestar modul x trimestar

1 Kod kolegija Naziv kolegija BIL302 Fizikalna kemija Opći podaci Studijski program Dodiplomski studij Biotehnologija i istraživanje lijekova Godina održavanja 3. Semestar ( modul) održavanja Status kolegija temeljni x Izborni dopunska znanja(stcw) Trajanje semestar modul x trimestar Ciljevi, zadaci i planirani ishod kolegija Ciljevi: Usvajanje temeljnih znanja iz područja kemijske termodinamike, elektrokemije, kemijske kinetike i atomske/molekulske spektroskopije, te njihova primjena u rješavanju teorijskih i računskih zadataka. Razvijanje analitičkog pristupa i samostalnosti u rješavanju računskih zadataka. Kroz vježbe koje su koncipirane u obliku kratkih istraživačkih eksperimenata te prate predavanu teoriju, upoznavanje studenata s tehnikama, metodama, i instrumentacijom u fizikalno-kemijskim mjerenjima. Usvajanje načela statističke obrade i prikaza eksperimentalnih podataka uz korištenje računala, te pisanja referata. Planirani ishodi: Temeljno znanje: Znanje teorijskih postavki kemijske termodinamike, elektrokemije, kemijske kinetike te atomske i molekulske spektroskopije, kao podloga za razumijevanje kemijskih, biokemijskih i bioloških procesa. Sagledavanje i kvantitativno izražavanje makroskopskih stanja tvari i njihovih promjena u svjetlu termodinamičkih funkcija. Kvantitativno izražavanje fizikalno-kemijskih veličina (numeričko, grafičko), te njihovo korištenje za opis stanja i procesa u kemiji i biokemiji. Poznavanje interakcija materije i zračenja te njihovo korištenje za utvrđivanje kemijske građe materije. Uvod u kvantitativnu interpretaciju atomskih i molekulskih spektara. Povezivanje znanja termodinamike (kemijske ravnoteže), kvantne kemije i molekulske spektroskopije s metodologijom i tehnikama koje se koriste u analitičkoj kemiji. Sagledavanje fenomenologije kemijskih procesa koji se susreću kako u kemiji i biokemiji, tako i molekularnoj biologiji i biomedicini, u svjetlu fizikalno-kemijskih zakona. Upoznavanje s instrumentacijom te razumijevanje principa osnovnih mjernih tehnika i metoda iz područja fizikalne kemije Sposobnosti: Sposobnost samostalnog rješavanja problema i računskih zadataka iz područja kemijske termodinamike, elektrokemije, kemijske kinetike, te atomske i molekularne spektroskopije. Prevođenje problema ili zadatka iz tekstualnog (realnog) u simboličko-matematički (apstraktan) oblik. Mogućnost prilagodbe na različite načine na koji zadaci mogu biti zadani, a odražavaju stvarne postupke rješavanja problema u laboratorijskoj praksi. Sposobnost samostalne statističke obrade i prikaza mjernih podataka uz pomoć računala. Sposobnost izražavanja numeričkih podataka u grafičkom obliku. Pisanje referata u obliku kratkog znanstvenog izvještaja Poznavanje osnovnog pristupa pri numeričkom rješavanju pojedinih problema iz gore navedenih područja, uz pomoć računala Stjecanje dobre prakse u izvođenju mjerenja s instrumentima na različitom stupnju automatiziranosti i kompjuterzacije Stjecanje dobre prakse u pripremi, planiranju te izvedbi eksperimenta, kao i pisanju izvještaja o izvedenom eksperimentu, unutar unaprijed zadanih vremenskih okvira I

2 Okvirni sadržaj kolegija Uvod u kolegij. Termodinamika. Sustav i okolina. Idealni plinovi. Parcijalni plinski zakoni. Kinetička teorija plinova. Realni plinovi. Međudjelovanja molekula. Kritična točka (p,vm,t). Kompresijski faktor. Van der Waalsova jednadžba stanja. Fenomenološka termodinamika. Termodinamičke veličine - funkcije, varijable (p,v,t). Definicija temperature - 0-ti glavni stavak. 1. glavni stavak termodinamike: unutarnja energija, toplina, rad. Funkcije stanja nasuprot funkcijama ovisnim o putu promjene. Reverzibilna i ireverzibilna promjena stanja sustava. Ekspanzija i kompresija plina. Topliski kapacitet. Entalpija. Primjeri entalpijskih promjena (termokemija). Hessov zakon. Kirchoffov zakon. Totalni diferencijal. Rad pri adijabatskoj ekspanziji. 2. glavni stavak. Entropija. Spontani procesi. Entropija u ireverzibilnim procesima. Entropija faznih pretvorbi. Entropija pri ekspanziji id. plina. Ovisnost entropije o temperaturi. 3. (pomoćni) stavak termodinamike. Termodinamička skala temperature. Gibbsova energija. Helmholtzova energija. Značenje G i A (maksimalni rad). Svojstva unutarnje energije. Temeljna jednadžba kemijske termodinamike. Svojstva Gibbs-ove energije. Ovisnost G o T i p. Kemijski potencijal čiste tvari. Svojstva kem. potencijala. Totalni diferencijal Gibbs-ove energije. Fugacitet. Promjene stanja čistih tvari. Fazni dijagram. Trojna točka. Stabilnost faza. Ovisnost ravnoteže faza o temp. i tlaku. Smjese. Fazne pretvorbe u dvokomponentnim smjesama. Dijagram tlaka pare. Dijagram temperatura-sastav. Destilacija (Zeotropne, azeotropne smjese). Kemijski potencijal komponenti u smjesi. Totalni diferencijal Gibbs-ove energije za smjesu. Parcijalne molarne veličine. Gibbs-Duhem-ova jednadžba. mixg, mixs. Ovisnost kem. pot. komponenti o sastavu smjese, idealne tekućine, Raoult-ov zakon, Henry-ev zakon, idealno razrijeđene tekućine. Otopine - topljivost. Koligativna svojstva. Osmoza. Termodinamika reakcijskih smjesa. Aktivitet komponenti u smjesi. Entropija miješanja. Kemijska ravnoteža. Doseg reakcije. Reakcijska Gibbs-ova energija. Endergoni, egzergoni procesi. Ravnotežni sastav reakcijske smjese. Konstanta ravnoteže. Odnos između termodinamičke i praktičnih (npr. koncentracijske) konst. ravnoteže. Neki primjeri kem. ravnoteža (otapanje plinova, K-B ravnoteža, raspodjela prema liofilnosti) Odziv ravnoteže na promjenu uvjeta (T, p). Le Chatelier-ov princip.van't Hoff-ova jednadžba. Kiselinsko-bazna ravnoteža. Autoprotoliza (disocijacija) vode. ph. Kiselinsko-bazne titracije. Hendersson-Hasselbalch-ova jednadžba odnos pk i ph za monoprotonsku kiselinu. Kiselinsko-bazna ravnoteža u oligoprotičnim kiselinama i bazama. Dijagram specijacije. Izračun ph u smjesi kiselina i baza. Puferske smjese. Kiselinsko-bazna ravnoteža u otopinama proteina i izračun izoelektrične točke. Elektrokemija. Ravnotežna elektrokemija. Termodinamička svojstva ionskih otopina. Termodin. funkcije stvaranja. Hidratacija iona. Elektrokemijski članci. Polureakcije i elekrodni procesi. Vrste elektroda. Reakcije u člancima. Elektromotorna sila članka. Odnos EMF-G. Nernst-ova jednadžba. Koncentracijski članci. Potencijal spoja tekućina (Liquid junciton pot.). Članak u ravnoteži. Standardni elektrodni potencijal. Ovisnost elektrodnog pot. o sastavu. Mjerenje stand. redukcijskog potencijala. Mjerenje aktivitetnog koeficijenta iona. Elektrokemijski red. Konstanta topljivosti. Potenciometrija. Ion-selektivne elektrode. Mjerenje ph. Potenciometrijske titracije - određivanje pk vrijednosti. Termodinamičke funkcije iz EMF članka. Solvatacija iona. Ionski aktivitet. Ionska jakost. Bjerrum-ova teorija. Debye-Hueckel-ov zakon. Molekulska i ionska dinamika. Provodnost otopina. Jaki elektroliti. Zakon neovisnog gibanja iona. Kohlrausch-ov zakon. Slabi elektroliti. Ostwald-ov zakon razrjeđenja. Pokretljivost iona. Prijenos iona kroz biološke membrane. Kemijska kinetika i kataliza. Brzina reakcije. Red reakcije. Empirijski zakoni brzine reakcija. Određivanje reda reakcije: metoda početne brzine. Integrirani zakoni. Reakcija nultog, prvog i drugog reda. Poluživot reaktanata. Temperaturna ovisnost brzine reakcije. Arrhenius-ova jednadžba. Energija aktivacije. Povratne reakcije. Odnos brzine reakcije i ravnoteže. Konstanta ravnoteže izražena preko konstanti brzine. Relaksacijska metoda. Reakcijski mehanizmi. Elemetarne reakcije. Uzastopne (konzekutivne) elementarne reakcije - promjena koncentracije, korak koji određuje brzinu, aproksimacija ustaljenog stanja. Kinetički naspram termodinamički kontroliranih reakcija. Difuzijski naspram aktivacijski kontroliranih reakcija. Michaelis Menten-ov mehanizam. Kompleksni enzimski mehanizmi (višestruka vezna mjesta za vezanje supstrata) Kataliza: Homogena kataliza. Autokataliza. Heterogena kataliza. Teorija sudara (sterička interakcija molekula, teorija aktiviranog kompleksa, reakcijska koordinata, prijelazno stanje). Uvod u kvantnu kemiju te atomsku i molekulsku spektroskopiju. Jednadžba elektromagnetskog vala. Spektar elektromagnetskog zračenja. Osnove kvantno-mehaničkog opisa građe materije i interakcije s EM zračenjem. Nedostaci klasične fizike u opisu elementarnih čestica. Fotoelektrički učinak. Kvantizacija energijskih razina i Planck-ova formula. Spektar molekule vodika. Rutherford-ov model atoma. Bohrov model atoma. Dualnost val-čestica, De Broglie-eva formula. Schrödinger-ova jednadžba. Hamiltonijan. Normizacija i interpretacija valne funkcije. Očekivana vrijednost Hamiltonijana. Superpozicija valnih funkcija. Heissenbergov princip neodređenosti. Primjena kvantne teorije u mehanici čestičnih gibanja: translacijsko gibanje (čestica u kutiji), vibracije, rotacije. Degeneracija energijskih stanja. Jednoelektronski atomi: Struktura. Schrödinger-ova

3 jednadžba. Separacija internog gibanja. Atomske orbitale i energije. Energijski prijelazi elektrona. Atomi s više elektrona: helijev atom. Efekt zasjenjenja. Paulijev princip isključenja. Spin elektrona. Hundovo pravilo. Struktura molekula: Born-Oppenheimerovo približenje. Linearna kombinacija atomskih orbitala (LCAO). Teorija valentne veze. Teorija molekulskih orbitala. Hibridizacija. HOMO-LUMO teorija. Osnove atomske i molekulske spektroskopije: Interakcija EM zračenja i atoma odn. molekula. Spektroskopska mjerenja. Apsorpcijski i emisijski spektri u UV/VIS području spektra. Elektronski prijelazi i izborna pravila u atomskoj i molekulskoj UV/VIS spektroskopiji. Razvijanje općih kompetencija (znanja i vještina) Usvajanje znanja iz širokog područja fizikalne kemije stječu se kroz predavanja koja obuhvaćaju pet glavnih područja fizičke kemije: termodinamiku, kemijsku kinetiku, elektrokemiju, kvantnu kemiju te atomsku i molekulsku spektroskopiju. Prilagodba na različite instrumentalne preduvjete za izvedbu fizikalno-kemijskih mjerenja (automatizacija i kompjuterizacija instrumenata). Prilagodba na različite načine na koje mogu biti zadani računski zadaci (tekstualno, grafički, numerički i dr.) Razvijanje specifičnih kompetencija (znanja i vještina) Poseban naglasak je na samostalnosti u rješavanju teorijskih, računskih i praktičnih problema kroz seminare i laboratorijske vježbe. Prilagodba na različite načine na koji računski zadaci mogu biti zadani. Upoznavanje s mogućnostima korištenja računala za obradu i prikaz eksperimentalnih rezultata. Upoznavanje s mjernim tehnikama i metodama u fizikalnoj kemiji. Stjecanje dobre prakse u pripremi, planiranju i izvedbi laboratorijskih eksperimenata, te pisanja izvještaja (referata), sve unutar zadanih vremenskih okvira. Oblici provođenja nastave i usvajanja znanja Predavanja x Multimedija i Internet x Vježbe x Konzultacije x Pojedinačni rad Projekti ili terenski rad Skupni seminari x Drugi praktičan rad x Laboratorijski rad Ostalo Komentari Od studenata se očekuje da u timovima vježbaju seminarske zadatke. Način provjere znanja Pohađanje nastave x Seminar Aktivnost u nastavi x Istraživanje Seminarski rad Projekt Eksperimentalni rad Kontinuirana provjera znanja x Pismeni ispit x Referat x Usmeni ispit x Praktični rad x Obvezna literatura za studij i polaganje ispita 1. P. W. Atkins, J. De Paula, Physical Chemistry for Life Sciences, Oxford University Press, 2006. 2. P.W. Atkins, Physical Chemistry, 9th Ed., Oxford University Press, 1994. Dopunska literatura 1. P. W. Atkins, J. De Paula, The Elements of Physical Chemistry, 3rd Ed., Oxford University Press, 2000. 2. P. W. Atkins, M. J. Clugston, Načela fizikalne kemije, Školska knjiga, Zagreb, 1996. 3. V. Simeon, Termodinamika, Školska knjiga, Zagreb 1980. Način polaganja ispita Pismeni ispit x Program Usmeni ispit x Praktičan rad Pismeni rad Ostali načini provjere x Seminarski rad

4 Satnica i bodovanje ECTS koeficijent opterećenja studenta 11 Broj tjedana po semestru,trimestru,modulu Broj sati tjedno Predavanja Vježbi / seminara Drugi načini nastave Ukupan broj sati Predavanja 40 Vježbi / seminara 30/20 Drugi načini nastave Ukupno dana terenske nastave Sveukupno sati (uključujući predviđeno vrijeme za polaganje ispita ) 90 Preduvjeti za upis kolegija Kolegiji koje je potrebno položiti Preduvjeti za prijavu ispita: Opća kemija, Fizika Prisutnost na seminarima, položena dva pismena kolokvija, izrada svih praktičnih vježbi i pozitivno ocijenjeni referati vježbi. Prisutnost na kolegiju, izostanci O prisutnosti studenata na nastavi se vodi evidencija. Sukladno pravilniku o studijima SuRi, dozvoljen je izostanak s 30 % nastave. Za vježbu s koje je student bio odsutan, dobiva nula ocjenskih bodova. Moguća je nadoknada jedne vježbe unutar cijelog kolegija, isključivo u terminu za nadoknade. Način praćenja kvalitete i uspješnosti izvedbe kolegija Provjera postizanja ishoda učenja, na temelju rezultata koje studenti postižu unutar: a) KONTINUIRANOG PRAĆENJA tijekom kolegija, što obuhvaća pismene kolokvije, ulazne kolokvije prije izvođenja svake vježbe, uspješnost u izvođenju vježbi, pisanje izvještaja (referata), te eventualno timski rad (u dogovoru s grupom). b) ZAVRŠNOG ISPITA koji obuhvaća pismeni i usmeni ispit, ili u slučaju ocjene FX, POPRAVNOG ISPITA Bodovanje: Ocjene: max. min. 80-100 A 5 Kontinuirani dio Završni ispit VJEŽBE 30 12 70-79,99 B 4 I KOLOKVIJ 20-60-69,99 C 3 II KOLOKVIJ 20-50-59,99 D 2 PISMENI ISPIT 20 10 40-49,99 E USMENI ISPIT 10 0,01 (30-39,99)* (FX) - 0-29,99 F - * ovi bodovi se odnose na kontinuirani dio, primijenjuje se jedino u slučaju da je student unutar kontinuiranog dijela ostvario 30,00-39,99 bodova Ocjenjivanje studenata se provodi prema Pravilniku o studijima SuRi (veljača, 2015., vidi web stranice Odjela za biotehnologiju). Također vidi prilog 1. - Ocjenjivanje unutar kolegija BIL302 Fizikalna kemija hodogram.

5 Ocjenjivanje studenata na kolokvijima i pismenom ispitu se provodi u odnosu na grupu. Za ocjenu D (50,01 bodova) ili višu, student mora steći min. 40,00 bodova unutar kontinuiranog dijela kolegija, te položiti završni ispit koji se sastoji od pismenog i usmenog dijela. Student mora položiti oba dijela. Za polaganje pismenog ispita student mora ostvariti najmanje 10,00 bodova. Pravo izlaska na usmeni dio završnog ispita imaju svi studenti koji su položili pismeni ispit. Za polaganje usmenog ispita student mora ostvariti najmanje (simboličkih) 0,01 bodova (0 bodova iz usmenog znači pad na završnom ispitu). Student koji ne ostvari prolaznu ocjenu na pismenom ili usmenom dijelu završnog ispita, ima pravo na ponovni izlazak na završni ispit, ukupno najviše 3 puta, unutar jednog od najviše tri popravna roka. Studenti koji imaju pravo izlaska na završni ispit, obvezni su pristupiti prvom roku (u iznimnim slučajevima, dopušten je izostanak uz predočenje dokumenta koji podupire opravdanost izostanka), dok za ponovni izlazak mogu izabrati bilo koji slijedeći rok. Ocjenu E (40,00-49,99 bodova) stječu studenti koji su unutar kontinuiranog dijela kolegija ostvarili ocjenu FX, odn. minimalno 30,00 bodova, te su ostatak bodova do najmanje 40,00 ostvarili na pismenom popravnom ispitu koji nosi maksimalno 10,00 bodova te na kojem student za prolaz mora ostvariti minimalno 5,00 bodova. Termin popravnog ispita će biti zakazan u dogovoru sa svim studentima koji imaju pravo izlaska. Izlazak na popravni ispit student ima pravo samo jedanput. Student koji je unutar kontinuiranog dijela kolegija ostvario min. 40,00 bodova ne može pristupiti popravnom ispitu. Također, student koji je unutar kontinuiranog dijela kolegija ostvario min. 30,00 a manje od 40,00 bodova, ne može pristupiti završnom ispitu. Student koji je unutar kontinuiranog dijela kolegija ostvario manje od 30,00 bodova mora ponovo upisati kolegij. Kontinuirani dio: unutar kontinuiranog djela praćenja, student može ostvariti do 70,00 bodova. U kontinuirani dio praćenja ulaze 2 kolokvija (na kojima se ne primjenjuje prag prolaza), te ocjena iz vježbi koja se formira kao aritmetička sredina svih ocjena iz ulaznih kolokvija te ocjena iz referata. Student koji na ulaznom kolokviju ne ostvari minimalno ocjenu 2, ne može pristupiti izvedbi vježbe, te mu se i kolokvij i referat ocjenjuju s nulom. Također, i kolokvij i referat se ocjenjuju s nulom studentu čiji referat ne može biti pozitivno ocjenjen (min. 2), ili ga ne predoči na ocjenjivanje najkansnije u slijedećem terminu nakon izvedbe vježbe. Ukoliko se prati timski rad (u dogovoru s grupom), uspješnost tima u odnosu na grupu nosi do 5 bonus bodova unutar kontinuiranog dijela. Ispravak kolokvija: student u terminu ispravka kolokvija može ispravljati samo jedan kolokvij Korespondentnost i korelativnost programa Program je korespondentan s programima referentnih sveučilišta: Program je u skladu s programom fizičke kemije na Sveučilištu u Zagrebu te na europskim i svjetskim sveučilištima Program je u korelaciji sa sljedećim kolegijima: Opća kemija, Fizika, Matematka s osnovama statistike, Analitička kemija, Organska kemija.

6 Nositelj kolegija Ime i prezime nositelja kolegija Email: dcakara@uniri.hr Duško Web stranice Čakara Ustanova nositelja kolegija Sveučilište u Rijeci, Odjel za biotehnologiju Zvanje nositelja kolegija Docent, znanstveni suradnik Datum zadnjeg izbora u zvanje Popis relevantnih radova za izvođenje kolegija Radovi indeksirani u CC / SCI 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Salomão Pinto Zarth C., Fras Zemljič L., Čakara D, Bračič M., Pfeifer A., Stana- Kleinschek K., Heinze T., Studies on the Hydrolytic Stability of Water-Soluble Amino Group Containing Cellulose Esthers, Macromolecular Chemistry and Physics, 213, 1669-1676 (2012) (impact factor: 2.361). Borkovec M., Čakara D., Koper G.J.M, Resolution of Microscopic Protonation Enthalpies of Polyprotic Molecules by Means of Cluster Expansions, Journal of Physical Chemistry B, 116, 4300-4309 (2012) (impact factor: 3.603) Fras-Zemljič L., Kokolj V., Čakara D., Antimicrobial and antioxidant properties of chitosan-based viscose fibres enzymatically functionalized with flavonoids, Textile research journal, 81, 1532-1540 (2011) (impact factor: 1.102) Fras L., Čakara D., Michaelis N., Heinze T., Stana-Kleinschek K., Protonation behavior of 6-deoxy-6-(2-aminoethyl)amino cellulose: A potentiometric titration study, Cellulose, 18, 33-43 (2011) (impact factor: 2.817) Čakara D., Fras L., Bračič M., Stana-Kleinschek K., Protonation behavior of cotton fabric with irreversibly adsorbed chitosan: A potentiometric titration study, Carbohydrate polymers, 78, 36-40 (2009) (impact factor: 3.463) Čakara D., Kobayashi M., Skarba M., Borkovec M., Protonation of Silica Particles in the Presence of a Strong Cationic Polyelectrolyte, Colloids and Surfaces A, 339, 20 25 (2009) (impact factor: 2.130) Slim C., Ktari N., Čakara D., Kanoufi F., Combellas C., Polyaniline Film Based Ultramicroelectrodes Sensitive to ph, Journal of Electroanalytical Chemistry, 612, 53-62 (2008) (impact factor: 2.732) Čakara D., Borkovec M., Microscopic Protonation Mechanism of Branched Polyamines: Poly(amidoamine) vs. Poly(propyleneimine) Dendrimers, Croatica Chemica Acta, 80, 421-428 (2007) (impact factor: 0.713) Čakara D., Chassagne C., Gehin-Delval C., Borkovec M., Protonation of Carboxyl Latex Particles in the Presence of a Strong Cationic Polyelectrolyte, Colloids and Surfaces A, 294, 174-180 (2007) (impact factor: 1.988) (impact factor: 2.130) Kobayashi M., Skarba M., Galletto P., Čakara D., Borkovec M., Effects of Heat Treatment on the Aggregation and Charging of Stöber-type Silica, Journal of Colloid and Interface Science, 292, 148-151 (2005) (impact factor: 3.066) Čakara D., Kleimann J., and Borkovec M., Microscopic Protonation Equilibra of Poly(amidoamine) Dendrimers from Macroscopic Titrations, Macromolecules, 36, 4201-4207 (2003) (impact factor: 4.837) Kallay, N., Čakara D., Reversible Charging of the Ice Water Interface: I. Measurement of the Surface Potential, Journal of Colloid and Interface Science, 232, 81-85 (2000) (impact factor: 3.066)

7 Suradnici na kolegiju: Mr. sc. Darko Gumbarević, asistent u nastavi Adelina Barukčić, laborant Demonstratori: Prilog 1. Hodogram ocjenjivanja Prilog 2: Kolegij BIL 302, Fizikalna kemija, izvedbeni plan za ak. godinu 2016/17. Br. Naslov Predavanja Seminar teme 1 Uvod u kolegij. Termodinamika. Sustav i okolina. Idealni plinovi. Parcijalni plinski zakoni. Kinetička teorija plinova. P1 S1 2 Realni plinovi. Međudjelovanja molekula. Kritična točka (p,v m,t). Kompresijski faktor. Van der Waalsova jednadžba stanja. P2 3 Fenomenološka termodinamika. Termodinamičke veličine - funkcije, varijable (p,v,t). Definicija temperature - 0-ti glavni stavak. P3 4 1. glavni stavak termodinamike: unutarnja energija, toplina, rad. Funkcije stanja nasuprot funkcijama ovisnim o putu promjene. Reverzibilna i ireverzibilna promjena stanja sustava. Ekspanzija i kompresija plina. P4 S2

8 5 6 Topliski kapacitet. Entalpija. Primjeri entalpijskih promjena (termokemija). Hessov zakon. Kirchoffov zakon. Totalni diferencijal. Rad pri adijabatskoj ekspanziji. P5, V5 P6 S3 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2. glavni stavak. Entropija. Spontani procesi. Entropija u ireverzibilnim procesima. Entropija faznih pretvorbi. Entropija pri ekspanziji id. plina. Ovisnost entropije o temperaturi. 3. (pomoćni) stavak termodinamike. Termodinamička skala temperature. Gibbs-ova energija. Helmholtzova energija. Značenje G i A (maksimalni rad). Svojstva unutarnje energije. Temeljna jednadžba kemijske termodinamike. Svojstva Gibbs-ove energije. Ovisnost G o T i p. Kemijski potencijal čiste tvari. Svojstva kem. potencijala. Totalni diferencijal Gibbs-ove energije. Fugacitet. Promjene stanja čistih tvari. Fazni dijagram. Trojna točka. Stabilnost faza. Ovisnost ravnoteže faza o temp. i tlaku. Smjese. Fazne pretvorbe u dvokomponentnim smjesama. Dijagram tlaka pare. Dijagram temperatura-sastav. Destilacija (Zeotropne, azeotropne smjese) Kemijski potencijal komponenti u smjesi. Totalni diferencijal Gibbs-ove energije za smjesu. Parcijalne molarne veličine. Gibbs-Duhem-ova jednadžba. mixg, mixs. Ovisnost kem. pot. komponenti o sastavu smjese, idealne tekućine, Raoult-ov zakon, Henry-ev zakon, idealno razrijeđene tekućine. Otopine - topljivost. Koligativna svojstva. Osmoza. Termodinamika reakcijskih smjesa. Aktivitet komponenti u smjesi. Entropija miješanja. Kemijska ravnoteža. Doseg reakcije. Reakcijska Gibbs-ova energija. Endergoni, egzergoni procesi (reakcije). Ravnotežni sastav reakcijske smjese. Konstanta ravnoteže. Odnos između termodinamičke i praktičnih (npr. koncentracijske) konst. ravnoteže. Neki primjeri kem. ravnoteža (otapanje plinova, K-B ravnoteža, raspodjela prema liofilnosti) Odziv ravnoteže na promjenu uvjeta (T, p). Le Chatelier-ov princip.van't Hoff-ova jednadžba. Kiselinsko-bazna ravnoteža. Autoprotoliza (disocijacija) vode. ph. Kiselinsko-bazne titracije. Hendersson-Hasselbalch-ova jednadžba odnos pk i ph za monoprotonsku kiselinu. P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15, V1, V3, V6 S4 S5 S6 S7 P16, V8 S8 17 Kiselinsko-bazna ravnoteža u oligoprotičnim kiselinama i bazama. Dijagram specijacije. P17 S9 18 Izračun ph u smjesi kiselina i baza. Puferske smjese. Kiselinsko-bazna ravnoteža u otopinama proteina i izračun izoelektrične točke. P18 S10 19 Elektrokemija. Ravnotežna elektrokemija. Termodinamička svojstva ionskih otopina. Termodin. funkcije stvaranja. Hidratacija iona. P19 S11

9 20 21 22 Elektrokemijski članci. Polureakcije i elekrodni procesi. Vrste elektroda. Reakcije u člancima. Elektromotorna sila članka. Odnos EMF-G. Nernst-ova jednadžba. Koncentracijski članci. Potencijal spoja tekućina (Liquid junciton pot.). Članak u ravnoteži. Standardni elektrodni potencijal. Ovisnost elektrodnog pot. o sastavu. Mjerenje stand. redukcijskog potencijala. Mjerenje aktivitetnog koeficijenta iona. Elektrokemijski red. Konstanta topljivosti. Potenciometrija. Ion-selektivne elektrode. Mjerenje ph. Potenciometrijske titracije - određivanje pk vrijednosti. Termodinamičke funkcije iz EMF članka. Solvatacija iona. Ionski aktivitet. Ionska jakost. Bjerrum-ova teorija. Debye-Hueckel-ov zakon. Molekulska i ionska dinamika. Provodnost otopina. Jaki elektroliti. Zakon neovisnog gibanja iona. Kohlrausch-ov zakon. Slabi elektroliti. Ostwald-ov zakon razrjeđenja. Pokretljivost iona. Prijenos iona kroz biološke membrane. P20, V7 P21, V7 P22, V4 S12 I kolokvij (1 sat) 23 24 Kemijska kinetika i kataliza. Brzina reakcije. Red reakcije. Empirijski zakoni brzine reakcija. Određivanje reda reakcije: metoda početne brzine. Integrirani zakoni. Reakcija nultog, prvog i drugog reda. Poluživot reaktanata. Temperaturna ovisnost brzine reakcije. Arrhenius-ova jednadžba. Energija aktivacije. P23 P24 S13 25 26 Povratne reakcije. Odnos brzine reakcije i ravnoteže. Konstanta ravnoteže izražena preko konstanti brzine. Relaksacijska metoda. Reakcijski mehanizmi. Elemetarne reakcije. Uzastopne (konzekutivne) elementarne reakcije - promjena koncentracije, korak koji određuje brzinu, aproksimacija ustaljenog stanja. P25 P26 S14 27 Kinetički naspram termodinamički kontroliranih reakcija. Difuzijski naspram aktivacijski kontroliranih reakcija. P27 30 28 29 30 Michaelis Menten-ov mehanizam. Kompleksni enzimski mehanizmi (višestruka vezna mjesta za vezanje supstrata) Kataliza: Homogena kataliza. Autokataliza. Heterogena kataliza. Teorija sudara (sterička interakcija molekula, teorija aktiviranog kompleksa, reakcijska koordinata, prijelazno stanje). Uvod u kvantnu kemiju te atomsku i molekulsku spektroskopiju. Jednadžba elektromagnetskog vala. Spektar elektromagnetskog zračenja. Osnove kvantno-mehaničkog opisa građe materije i interakcije s EM zračenjem. Nedostaci klasične fizike u opisu elementarnih čestica. Fotoelektrički učinak. Kvantizacija energijskih razina i Planck-ova formula. Spektar molekule vodika. Rutherford-ov model atoma. Bohrov model atoma. Dualnost val-čestica, De Broglie-eva formula. Schrödinger-ova jednadžba. Hamiltonijan. Normizacija i interpretacija valne funkcije. Očekivana vrijednost Hamiltonijana. Superpozicija valnih funkcija. Heissenbergov princip neodređenosti. P28 P29 P30 P31 S15 S16

10 31 33 34 Primjena kvantne teorije u mehanici čestičnih gibanja: translacijsko gibanje (čestica u kutiji), vibracije, rotacije. Degeneracija energijskih stanja. Jednoelektronski atomi: Struktura. Schrödinger-ova jednadžba. Separacija internog gibanja. Atomske orbitale i energije. Energijski prijelazi elektrona. Atomi s više elektrona: helijev atom. Efekt zasjenjenja. Paulijev princip isključenja. Spin elektrona. Hundovo pravilo. Struktura molekula: Born-Oppenheimerovo približenje. Linearna kombinacija atomskih orbitala (LCAO). Teorija valentne veze. Teorija molekulskih orbitala. Hibridizacija. HOMO-LUMO teorija. P32 P33 P34 35 Osnove atomske i molekulske spektroskopije: Interakcija EM zračenja i atoma odn. molekula. Spektroskopska mjerenja. P35 S17 36 37 Apsorpcijski i emisijski spektri u UV/VIS području spektra. Elektronski prijelazi i izborna pravila u atomskoj i molekulskoj UV/VIS spektroskopiji. Čisti rotacijski spektri i izborna pravila. Vibracijski spektri. Aproksimacija harmonijskog oscilatora. Morse-ov potencijal. Ramanova spektroskopija. Izborna pravila i simetrija u IR i Raman-ovoj spektroskopiji. II kolokvij pismeni ispit usmeni ispit P36, V9 S18 P37 S19 (1 sat) (2 sata)

11 Vježbe Popis vježbi BROJ VJEŽBE NAZIV VJEŽBE ASISTENT 1 ADSORPCIJA 1 DG 2 VISKOZIMETRIJA DG 3 ADSORPCIJA 2 DG 4 KONDUKTOMETRIJA (2 SATA) DG 5 KALORIMETRIJA (2 SATA) DČ 6 ODREĐIVANJE POVRŠINSKE DČ NAPETOSTI 7 POTENCIOMETRIJA (2 SATA) DČ 8 POTENCIOMETRIJSKA TITRACIJA DČ 9 SPEKTROFOTOMETRIJA (2 SATA) DČ 10 REFERAT (2 SATA) Raspored vježbi po grupama i terminima GRUPA 1; 8 ;15 2; 9; 16 3; 10; 17 4; 11; 18 5; 12; 19 6; 13; 20 7; 14; 21 TERMIN 1 1,5 1,5 6 2 4 8 7, 9 2 4 6 1,5 1,5 7, 9 2 8 3 3 2 7, 9 8 1,5 1,5 6 4 6 3 8 7, 9 2 4 1,5 5 2 7, 9 3 3 8 6 4 6 7, 9 8 4 6 3 3 2 7 8 4 2 4 6 7, 9 3

12 Satnica za ak. godinu 2017/2018. Sva predavanja, seminari i ispiti se održavaju u prostoriji O-030, ukoliko u tablici nije drugačije navedeno. Vježbe se održavaju u praktikumima 1 i 2. 1. tjedan P U S Č P sat 08.01. 09.01. 10.01. 11.01. 12.01. 12:00 P1 S1 S2 S3 P9 13:00 P2 P3 P5 S4 P10 14:00 P4 P6 P11 15:00 P7 16:00 P8 2. tjedan P U S Č P sat 15.01. 16.01. 17.01. 18.01. 19.01. 12:00 S6 S7 S8 12:30 P19 13:00 P14 P16 S9 13:30 S5 P20 14:00 P15 P17 S10 14:30 P12 P21 15:00 P18 15:30 P13 P22 16:00 16:30 3. tjedan P U S Č P sat 22.01. 23.01. 24.01. 25.01. 26.01. 12:00 S11 Kolokvij I S13 S14 S15 13:00 S12 P25 P27 P29 14:00 konzultacije P23 P26 P28 P30 15:00 P24 P31

13 4. tjedan P U S Č P sat 29.01. 30.01. 31.01. 01.02. 02.02. 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 S16 P35 S17 13:00 P32 P36 S18 Turnus 1 Termin 1 Turnus 3 Termin 1 14:00 P33 P37 S19 15:00 P34 16:00 Uvod u praktikum konzultacije Turnus 2 Termin 1 Turnus 1 Termin 2 17:00 5. tjedan P U S Č P sat 05.02. 06.02. 07.02. 08.02. 09.02. 08:00 09:00 Kolokvij II Turnus 2 Turnus 1 Turnus 3 Turnus 2 10:00 Termin 2 Termin 3 Termin 3 Termin 4 11:00 14:00 15:00 Turnus 3 Turnus 2 Turnus 1 Turnus 3 16:00 Termin 2 Termin 3 Termin 4 Termin 4 17:00

14 P U S Č P sat 12.02. 13.02. 14.02. 15.02. 16.02. 08:00 09:00 Turnus 1 Turnus 3 Turnus 2 Turnus 1 Turnus 3 10:00 Termin 5 Termin 5 Termin 6 Termin 7 Termin 7 11:00 14:00 15:00 Turnus 2 Turnus 1 Turnus 3 Turnus 2 Ispravak kolokvija 16:00 Termin 5 Termin 6 Termin 6 Termin 7 17:00 7. tjedan P U S sat 19.02. 20.02. 21.02. 08:00 ZAVRŠNI I 09:00 POPRAVNI ISPITI 10:00 pismeni 11:00 Nadoknade 12:00 13:00 Usmeni ispit (O-268) 14:00 15:00 16:00 17:00