Podstawy kinetyki chemicznej z elementami dynamiki nieliniowej

fakultatywne

Celem prowadzenia zajęć jest ugruntowanie wiedzy studentów w zakresie podstawowej kinetyki chemicznej i na tej podstawie wprowadzenie ich w elementarne pojęcia i metody dynamiki nieliniowej w chemii, obejmującej m. in. zagadnienia takie, jak: chemiczne reakcje oscylacyjne, multistabilność, chaos deterministyczny i tworzenie dyssypatywnych struktur przestrzennych w wyniku sprzężenia dyfuzji z nieliniowymi reakcjami chemicznymi.

w sali

Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej - definicje i krytyczna analiza. Typowe mechanizmy reakcji i ich analiza kinetyczna. Teoretyczny opis szybkości reakcji - teoria stanu przejściowego. Nowe osiągnięcia w dziedzinie kinetyki: teoria Marcusa, badania ultraszybkich reakcji.

Procesy autokatalityczne. Elementy dynamiki nieliniowej - struktury dyssypatywne w chemii.

Definicje i interpretacja podstawowych pojęć kinetyki. Metody uzyskiwania i analizy danych doświadczalnych. Reakcje nieodwracalne, odwracalne, konkurencyjne, następcze, łańcuchowe - analiza teoretyczna (typowe przybliżenia) i przykłady. Metody i problemy obliczeń numerycznych. Problemy dedukcji mechanizmów reakcji. Teoria stanu przejściowego i zderzeń. Specyfika reakcji w roztworach. Procesy dyfuzyjnie kontrolowane. Liniowe zależności energii swobodnej. Teoria Marcusa. Eksperymentalne metody badania ultraszybkich reakcji.

Reakcje autokatalityczne jako przejawy sprzężeń zwrotnych. Elementy kinetyki nieklasycznej - analiza stabilności, procesy selekcji, reakcje oscylacyjne, fale chemiczne, multistabilność, chaos deterministyczny, przestrzenne struktury dyssypatywne (w tym - struktury Turinga).

Wykład wygłaszany jest w języku polskim lub angielskim, w zależności od składu lub życzenia grupy studenckiej

Nakład pracy studenta: 25 godzin

w tym:

- udział w zajęciach: 15 godzin

- przygotowanie do zajęć: 5 godzin

- konsultacje z prowadzącym: 5 godzin

1.K. Schwetlick, Kinetyczne metody badania mechanizmów reakcji, PWN, W-wa 1975

2.A. Molski, Wprowadzenie do kinetyki chemicznej, WNT, Warszawa 2001

3.M. Orlik, Reakcje oscylacyjne – porządek i chaos, WNT, Warszawa 1996

4.G. M. Panczenkow, W. P. Lebiediew, Kinetyka chemiczna i kataliza, WNT, W-wa 1964

5. M. Orlik: Self-organization in electrochemical systems. Vol. 1, 2. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg 2012

6. M. Orlik: Introduction to the dynamic self-organization of chemical systems. Part I: Basic concepts and techniques of nonlinear dynamics in chemistry.

ChemTexts (2017) 3:12

7. M. Orlik: Introduction to the dynamic self-organization of chemical systems. Part II: Dynamic instabilities in selected chemical systems.

ChemTexts (2017) 3:11

K_W01: absolwent zna i rozumie rolę i miejsce chemii w strukturze nauk ścisłych i przyrodniczych oraz jej wkład w rozwój naszej cywilizacji. Zna podstawowe pojęcia i prawa chemiczne, zna symbolikę, nomenklaturę i notację chemiczną, zna i rozumie zapis reakcji chemicznych.

K_W03: zna i rozumie w zaawansowanym stopniu pojęcia matematyczne i rozumie znaczenie matematyki jako fundamentu nauk ścisłych. Zna i rozumie: podstawy i metody algebry liniowej, podstawy i metody rachunku różniczkowego i całkowego oraz podstawy i zastosowania rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej;

K_W04: poznaje techniki komputerowe przydatne w pracy chemika

K_W06: zdobywa wiedzę z chemii fizycznej w stopniu zaawansowanym (w zakresie termodynamiki i termochemii, zagadnień związanych ze stanem równowagi chemicznej, elektrochemii, zjawisk na granicy faz, procesów transportu oraz teorii kinetyki chemicznej z uwzględnieniem zjawisk katalizy) wraz z odpowiednim aparatem matematycznym.

K_U03: potrafi posługiwać się metodami algebry liniowej i metodami rachunku różniczkowego oraz całkowego do rozwiązywania wybranych problemów chemicznych;

K_U06: potrafi rozwiązywać problemy teoretyczne, a także planować i wykonywać proste badania doświadczalne z zakresu termodynamiki chemicznej, termochemii, kinetyki chemicznej i katalizy oraz elektrochemii, zjawisk na granicach faz i procesów transportu;

K_K01: absolwent jest zdolny do określenia zakresu posiadanej przez siebie wiedzy i umiejętności oraz do podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych

K_K02: jest zdolny do samodzielnego podejmowania i inicjowania prostych działań badawczych, a w przypadku trudności z samodzielnym rozwiązaniem zasięga opinii ekspertów.

Opis dodatkowy:

Znajomość podstawowych i wybranych zaawansowanych pojęć, teorii i metod eksperymentalnych kinetyki chemicznej. Zrozumienie istoty zjawisk dynamicznej samoorganizacji w chemii oraz poznanie specyfiki terminologicznej i metod ich opisu.

Egzamin pisemny obejmujący 5-6 otwartych pytań, na ocenę, wystawianą na podstawie średniej arytmetycznej ocen cząstkowych, przy czym wymagane jest opanowanie co najmniej 50% materiału.

Egzamin poprawkowy przeprowadzany jest według takich samych zasad.

Zgodnie z Nowym Regulaminem studiów uczestnictwo w wykładach JEST OBOWIĄZKOWE (obecność na wykładach jest rejestrowana). Dopuszczalna liczba nieobecności to 2 pełne wykłady (ok. 25%). Wymóg ten jest uzasadniony także merytorycznie ze względu na odbiegający od podawanego w typowych podręcznikach, zaawansowany merytorycznie materiał i powinien doprowadzić do poprawienia ocen egzaminacyjnych.

nie ma