Detail předmětu

Practical Chemistry for Electrical Engineers

FEKT-BPA-PCEAk. rok: 2024/2025

Atomy a molekuly, jejich orbitaly a hybridizace. Reakce, oxidace a redukce. Materiály pro elektrotechniku. Kapaliny, plyny, roztoky a jejich fyzikální vlastnosti. Chemické rovnováhy a reakční rychlosti. Úvod do laboratorní techniky. Koroze, povrchové úpravy materiálů. Úvod do fotochemie. Úvod do elektrochemie. Elektrochemické metody. Elektrochemická impedanční spektroskopie.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Petr Vanýsek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav elektrotechnologie (UETE)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Předmět je navržen jako úvod do chemie pro elektrotechniky, nevyžaduje tedy jiné prerekvizity, než znalosti získané během středoškolského studia a povinných předmětů Elektrotechnika I a Elektrotechnika II.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Za absolvování všech laboratorních cvičení a správné vypracování všech protokolů student získá maximum 20 bodů. Dalších 20 bodů bude uděleno za zápočtový test z laboratorních znalostí. Minimální rozsah vypracování jednotlivých laboratorních úloh stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Závěrečná ústní zkouška bude hodnocena maximem 60 bodů.
Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy chemie a elektrochemie a poskytnout jim praktické znalosti využitelné zejména při řešení semestrálních projektů, bakalářských a diplomových prací s problematikou zaměřenou na experimentální činnosti v elektrochemických a elektrotechnických laboratořích. Součástí laboratorních cvičení bude výuka ovládání laboratorních přístrojů a rovněž precizní, reprodukovatelné a bezpečné provádění základních analytických procesů jako např. příprava roztoků, filtrace, titrace, vážení.
Student v předmětu získá teoretické i praktické základy z oblasti chemie a elektrochemie. Na základě těchto znalostí bude schopen precizně a bezpečně provádět běžné laboratorní úkony potřebné pro svá měření v chemické a elektrochemické laboratoři.

Základní literatura

Jeffrey Gaffney, Nancy Marley: General Chemistry for Engineers (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPA-ELE bakalářský

    specializace BPA-ECT , 0 ročník, letní semestr, volitelný
    specializace BPA-PSA , 0 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Petr Vanýsek, CSc.

Osnova

Yákladní vlastnosti atomů a molekul, chemické vazby, atomová, molární hmotnost. 

Atomové orbitaly, pojem molů a koncentrace, hybridizace.Laboratorní vybavení. Bezpečnostní pravidla v chemické laboratoři. Práce s hořlavinami, kyselinami, zásadami, jedy a stlačenými plyny. Čistota chemických látek.

Názvosloví, základní reakce, oxidace a redukce.

Vlastnosti prvků a materiálů pro elektrotechniku: Kovy, polovodiče, kompozity, polymery. Elektrochemické řady kovů.

Základní informace o elektrochemii. Elektrody, galvanické a elektrolytické články.Iontově selektivní elektrody. 

Koroze, odolnost materiálů, pokročilé a "inteligentní" materiály. Fázové diagramy. Ochrana proti korozi.

Vodíkový overpotenciál na kovech.

Kapaliny a plyny (tekutiny) - fyzikální vlastnosti a jejich měření. 

Elektromagnetické záření a materiály. Fotosenzitivita, degradace materiálů, světlo a energie.

Elektrochemické zdroje energie.

Přehled střídavé elektroniky. Střídavé elektrochemické metody - elektrochemická impedanční spektroskopie. Elektrochemická impedanční spektroskopie.

Vodivost - pevný materiál a iontová vodivost elektrolytů.

Elektrochemické metody, potenciometrie a voltametrie.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Petr Vanýsek, CSc.

Osnova

Laboratorní vybavení. Bezpečnostní pravidla v chemické laboratoři. 

Práce s hořlavinami, kyselinami, zásadami, jedy a stlačenými plyny. 

Čistota chemických látek. Názvosloví, základní reakce, oxidace a redukce. Vážení. Příprava roztoků, koncentrace, výpočty. Rozpustnost sloučenin ve vodě. Měření objemů kapalin, pipetování, byreta.

Elektrodové potenciály, ověření platnosti Nernstovy rovnice.

Přepětí vodíku na kovech.

Fyzikální vlastnosti a jejich měření.Měření pH a teploty.

Acidobazické indikátory, titrace, titrační křivka a zhotovování grafů.

Elektrochemická impedanční spektroskopie.Roztoky, koncentrace aktivita, iontová síla, pH, vodivost.Vodivost - pevná látka a iontová vodivost elektrolytů.

Elektrochemické metody, potenciometrie a voltametrie.

Pasivace kovů při pomalé voltametrii. Polarizační křivky.

Praktická příručka pro laboratorní práce. Přístroje, laboratorní vybavenía základní analytické metody.

Anodická oxidace hliníku, příprava povrchu (tenké vrstvy). 

Charakterizace v elektronovém mikroskopu.

Kvalifikační zkouška pro laboratorní součást