Physical Chemistry - MC260P52

• Title: Fyzikální chemie
• Czech title: Fyzikální chemie
• Guaranteed by: Department of Physical and Macromolecular Chemistry (31-260)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2024
• Semester: summer
• E-Credits: 4
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Note: enabled for web enrollment; priority enrollment if the course is part of the study plan
• Guarantor: prof. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.
• Teacher(s): prof. RNDr. Tomáš Obšil, Ph.D.

Annotation

English

Physical Chemistry

This course is focused on basic physical chemistry, applied on the study of environmental problems. The great attention is paid to the photochemistry, electrochemistry and energetics. Microheterogeneous systems and their importance in living systems are explained in details as well.

Last update: Obšil Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (09.01.2026)

Czech

Přednáška je zaměřena na základní discipliny fyzikální chemie a jejich aplikace na problematiku životního prostředí. Velká pozornost je věnována fotochemii, elektrochemii a energetickým otázkám. Rovněž mikroheterogenní soustavy a jejich význam v přírodě je detailně vysvětlován.

Last update: Obšil Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (09.01.2026)

Literature

Pavlíček, Z.: Ochrana přírodního prostředí.Fyzikální chemie. SPN, Praha 1982.

J. Vacík: Obecná chemie, SPN, 1986.

Kalous, V., Pavlíček, Z.: Biofyzikální chemie, SNTL, Praha 1980.

Last update: Obšil Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (26.06.2014)

Requirements to the exam

Forma zkoušky: kombinovaná, první část zkoušky je písemný test v rozsahu přednášené látky (nutno získat > 60% bodů), druhá část zkoušky je ústní zkoušení v rozsahu přednášené látky.

Last update: Obšil Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (09.01.2026)

Syllabus

English

1. Interaction of electromagnetic radiation with matter. Refraction of light, optical activity, light adsorption. Atomic and molecular spectra. Spectroscopy, use in environmental monitoring.
2. Secondary light radiation. Jablonsky diagram. Fluorescence, phosphorescence. Chemiluminescence. Generation of electron-excited states. Photochemical processes in the atmosphere. Fluorimetry.
3. Fundamentals of chemical thermodynamics. First law, thermochemistry, second law, entropy. Gibbs and Helmholtz energy. Thermodynamics of irreversible processes.
4. Fundamentals of reaction kinetics. Basic concepts, reaction rate theory, catalysis, enzyme reactions. Significance for environmental protection.
5. Chemical equilibria. Mobile equilibrium and Guldberg-Waag's law. Degree of conversion and its changes.
6. Equilibria in electrolyte solutions. Weak and strong electrolytes, water dissociation and pH. Solubility product.
7. Passage of electric current in electrolyte solutions. Electrolysis. Significance of electrolysis for environmental protection. Conductivity of electrolytes and its practical application.
8. Equilibria between the electrode and the solution. Electromotive force and electrode potential. Types of electrodes. Use of different types of electrodes in environmental issues.
9. Galvanic cells. Primary, secondary, fuel cells. The importance of electrochemical sources for the environment. Hydrogen as the fuel of the future. Corrosion.
10. Phase equilibria. Equilibrium states and chemical potential. Gibbs' phase rule. One-, two- and three-component systems. Adsorption equilibria. The nature of adsorption, adsorption isotherms, practical applications of adsorption. Chromatography.

Last update: Obšil Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (09.01.2026)

Czech

1. Interakce elektromagnetického záření s hmotou. Lom světla, optická aktivita, adsorpce světla. Atomová a molekulová spektra. Spektroskopie, použití při kontrole ŽP.
2. Sekundární světelné záření. Jablonského diagram. Fluorescence, fosforescence. Chemiluminiscence. Generace elektronově excitovaných stavů. Fotochemické děje v atmosféře. Fluorimetrie.
3. Základy chemické termodynamiky. První princip, termochemie, druhý princip, entropie. Gibbsova a Helmholtzova energie. Termodynamika ireversibilních procesů.
4. Základy reakční kinetiky. Základní pojmy, teorie reakční rychlosti, katalýza, enzymové reakce. Význam pro ochranu životního prostředí.
5. Chemické rovnováhy. Mobilní rovnováha a zákon Guldbergův-Waagův. Stupeň konverze a jeho změny.
6. Rovnováhy v roztocích elektrolytů. Slabé a silné elektrolyty, disociace vody a pH. Produkt rozpustnosti.
7. Průchod elektrického proudu v roztocích elektrolytů. Elektrolýza. Význam elektrolýzy pro ochranu životního prostředí. Vodivost elektrolytů a její praktické použití.
8. Rovnováhy mezi elektrodou a roztokem. Elektromotorické napětí a elektrodový potenciál. Typy elektrod. Použití různých typů elektrod v problematice životního prostředí.
9. Galvanické články. Primární, sekundární, palivové. Význam elektrochemických zdrojů pro životní prostředí. Vodík jako palivo budoucnosti. Koroze.
10. Fázové rovnováhy. Rovnovážné stavy a chemický potenciál. Gibbsův zákon fází. Jedno, dvou a třísložkové soustavy. Adsorpční rovnováhy. Povaha adsorpce, adsorpční isotermy, praktické využití adsorpce. Chromatografie.

Last update: Obšil Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (09.01.2026)

Learning outcomes

English

After successful completion of the course, students will be able to:

1. Explain the principles of interaction of electromagnetic radiation with matter, including refraction, optical activity, and absorption, and interpret atomic and molecular spectra.
2. Describe the mechanisms of secondary light radiation using the Jablonsky diagram and distinguish between fluorescence, phosphorescence, and chemiluminescence.
3. Explain the methods of generating electron-excited states and evaluate the significance of photochemical processes in the atmosphere from an environmental perspective.
4. Characterize the basic principles of chemical thermodynamics, including the first and second laws of thermodynamics, entropy, and thermodynamic potentials.
5. Apply Gibbs and Helmholtz energy in describing equilibrium chemical processes.
6. Explain the basics of reaction kinetics, reaction rate theory, and catalysis, and assess their importance for chemical and environmental processes.
7. Analyzes chemical and phase equilibria and can use Gibbs' phase rule to describe equilibrium systems.
8. Explains the behavior of electrolytes in solutions, determines pH, and assesses the importance of solubility equilibria in natural and technological systems.
9. Describe the principles of electrical conduction in electrolytes, electrolysis, and conductivity, and give examples of their practical use in environmental protection.
10. Explain equilibria at the electrode-solution interface, interpret electrode potentials, and distinguish between types of electrodes and their environmental applications.

Last update: Obšil Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (09.01.2026)

Czech

Po úspěšném absolvování předmětu student:

1. Vysvětlí principy interakce elektromagnetického záření s hmotou, včetně lomu světla, optické aktivity a absorpce, a interpretuje atomová a molekulová spektra.
2. Popíše mechanismy sekundárního světelného záření pomocí Jablonského diagramu a rozliší fluorescence, fosforescence a chemiluminiscenci.
3. Objasní způsoby generace elektronově excitovaných stavů a zhodnotí význam fotochemických dějů v atmosféře z hlediska životního prostředí.
4. Charakterizuje základní principy chemické termodynamiky, včetně prvního a druhého termodynamického zákona, entropie a termodynamických potenciálů.
5. Aplikuje Gibbsovu a Helmholtzovu energii při popisu rovnovážných chemických procesů.
6. Vysvětlí základy reakční kinetiky, teorie reakční rychlosti a katalýzy a posoudí jejich význam pro chemické a environmentální procesy.
7. Analyzuje chemické a fázové rovnováhy a umí použít Gibbsův zákon fází při popisu rovnovážných systémů.
8. Vysvětlí chování elektrolytů v roztocích, určí pH a posoudí význam rozpustnostních rovnováh v přírodních a technologických systémech.
9. Popíše princip vedení elektrického proudu v elektrolytech, elektrolýzy a vodivosti a uvede jejich praktické využití v ochraně životního prostředí.
10. Vysvětlí rovnováhy na rozhraní elektroda–roztok, interpretuje elektrodové potenciály a rozliší typy elektrod a jejich environmentální aplikace.
11. Charakterizuje galvanické články, jejich typy a principy činnosti a zhodnotí jejich význam z hlediska energetiky a životního prostředí.
12. Objasní procesy koroze a navrhne základní způsoby její prevence.
13. Vysvětlí principy fázových a adsorpčních rovnováh, interpretuje adsorpční izotermy a posoudí jejich praktické využití.
14. Popíše princip chromatografických metod a uvede jejich využití při analýze složek životního prostředí.
15. Integruje získané fyzikálně-chemické poznatky při řešení základních problémů souvisejících s ochranou životního prostředí.

Last update: Obšil Tomáš, prof. RNDr., Ph.D. (09.01.2026)