Učivo
Prečo deje prebiehajú a ako rýchlo: sústava a prvá veta termodynamiky, kalorimetria, Hessov zákon, väzbové energie, entropia a Gibbsova energia, rýchlostná rovnica, polčas, aktivačná energia, výpočty rovnováhy, súčin rozpustnosti, fázové diagramy a koligatívne vlastnosti. Fyzikálna chémia pre gymnázium a seminár.
Čím sa zaoberá fyzikálna chémia, čo je sústava a okolie, otvorená, uzavretá a izolovaná sústava, stavové a dejové veličiny, vnútorná energia, teplo a práca, prvá veta termodynamiky ΔU = q + w a pre SŠ entalpia a rozdiel medzi ΔH a ΔU. So simuláciou plynu vo valci s piestom.
Ako sa meria teplo deja: jednoduchý kalorimeter a kalorimetrická bomba, kalibrácia a tepelná kapacita kalorimetra, energetická hodnota potravín a palív, rozpúšťacie teplá solí, ohrievacie a chladiace vrecká a pre SŠ rozpúšťanie ako súboj mriežkovej a hydratačnej energie. So simuláciou kalorimetrickej bomby.
Reakčné teplo bez merania: termochemické zákony, Hessov zákon a skladanie rovníc s násobkami, štandardné zlučovacie teplá, výpočet ΔH° reakcie zo zlučovacích a spaľovacích tepiel, energetický diagram cez prvky a porovnanie palív. So skladačkou Hessových cyklov.
Odkiaľ sa berie reakčné teplo: rozbitie väzby energiu spotrebuje, vznik väzby ju uvoľní. Väzbová energia, priemerné hodnoty z tabuliek, odhad ΔH reakcie z väzbových energií, prečo horenie hreje a prečo je dusík taký nereaktívny. So simuláciou energetických schodov.
Prečo sa niektoré deje dejú samy a opačne nikdy: samovoľné deje, mikrostavy a pravdepodobnosť, entropia ako počet možností usporiadania, Boltzmannov vzťah S = k · ln W, druhá a tretia veta termodynamiky a odhad znamienka ΔS pri topení, vare, rozpúšťaní a reakciách plynov. So simuláciou mikrostavov a triedením dejov.
Kedy dej prebieha samovoľne: Gibbsova energia ΔG = ΔH − T · ΔS, štyri kombinácie znamienok ΔH a ΔS, teplota, pri ktorej sa znamienko otočí, pálenie vápenca, topenie ľadu a syntéza amoniaku, rozdiel medzi samovoľným a rýchlym dejom a spriahnuté deje v živých organizmoch. So simuláciou ΔG podľa teploty.
Ako rýchlosť reakcie závisí od koncentrácie: rýchlosť reakcie, rýchlostná rovnica v = k · [A]^m · [B]^n, rýchlostná konštanta, poriadok reakcie vzhľadom na látku a celkový poriadok, metóda počiatočných rýchlostí, prečo poriadok nemusí sedieť s koeficientmi a najpomalší krok reakcie. So simuláciou pokusov s počiatočnými rýchlosťami.
Ako koncentrácia klesá v čase pri reakciách nultého, prvého a druhého poriadku, polčas reakcie, určenie poriadku z grafu, ktorý vyjde ako priamka, výpočet rýchlostnej konštanty zo smernice, vylučovanie liekov a kofeínu z tela a súvis s rádioaktívnym rozpadom. So simuláciou kinetických kriviek a lieku v tele.
Prečo teplota tak silno zrýchľuje reakcie: zrážky molekúl, aktivačná energia a aktivovaný komplex, Maxwellovo-Boltzmannovo rozdelenie energií, van 't Hoffovo pravidlo 10 °C, Arrheniova rovnica k = A · e^(−Eₐ/RT), Arrheniov graf a výpočet aktivačnej energie z dvoch meraní, katalyzátory a enzýmy. So simuláciou rozdelenia energií a Arrheniovho grafu.
Rovnovážna konštanta Kc a reakčný kvocient Q, kam pôjde reakcia, tabuľka začiatok, zmena, rovnováha, výpočet Kc z rovnovážnych koncentrácií, rozsah reakcie, súvis K s Gibbsovou energiou a Haber-Boschov proces ako kompromis medzi výťažkom a rýchlosťou. So simuláciou rovnovážnej tabuľky a výroby amoniaku.
Rovnováha medzi zrazeninou a roztokom: nasýtený roztok, súčin rozpustnosti Kₛ, kedy vznikne zrazenina (Q a Kₛ), výpočet rozpustnosti zo súčinu rozpustnosti pre soli typu AB a AB₂, efekt spoločného iónu, obličkové kamene, zubná sklovina a vodný kameň. So simuláciou zmiešavania roztokov.
Rovnováha medzi skupenstvami: tlak nasýtenej pary, var a jeho závislosť od tlaku, fázový diagram vody a oxidu uhličitého, krivky varu, topenia a sublimácie, trojný a kritický bod, nadkritická tekutina, tlakový hrniec, var v horách, suchý ľad a pre SŠ Clausiova-Clapeyronova rovnica a Gibbsov fázový zákon. So simuláciou fázového diagramu.
Vlastnosti roztokov, ktoré závisia len od počtu rozpustených častíc: zníženie tlaku pary, zvýšenie teploty varu a zníženie teploty tuhnutia, molalita a van 't Hoffov faktor, soľ na cestách a nemrznúca zmes, osmóza a osmotický tlak, izotonický, hypotonický a hypertonický roztok, červené krvinky a reverzná osmóza. So simuláciou tuhnutia roztokov a krvinky v roztoku.
Záverečný test z kapitoly Fyzikálna chémia: sústava a prvá veta termodynamiky, kalorimetria, Hessov zákon a zlučovacie teplá, väzbové energie, entropia a Gibbsova energia, rýchlostná rovnica, polčas, aktivačná energia, výpočty rovnováhy, súčin rozpustnosti, fázový diagram a koligatívne vlastnosti.
Ukážem ich vašim žiakom ako súčasť chemickej show.