Repozitorij
Anketa
Na ovoj stranici trenutno nije odabrana niti jedna anketa!
Elektrokemija
Šifra: 88839
ECTS: 5.0
Nositelji: prof. dr. sc. Sanja Martinez
prof. dr. sc. Zoran Mandić
Prijava ispita: Studomat
Opterećenje:

1. komponenta

Vrsta nastaveUkupno
Predavanja 30
Seminar 30
Laboratorijske vježbe 30
* Opterećenje je izraženo u školskim satima (1 školski sat = 45 minuta)
Opis predmeta:
CILJ KOLEGIJA
Stjecanje fundamentalnih znanja o elektrokemijskim pojavama, znanja iz primjene elektrokemijskog računa, elektrokemijske instrumentacije, mjernih tehnika i elektrokemijskih kompjutorskih programa. Upoznavanje sa značajem elektrokemije u rješavanju interdisciplinarnih znanstvenih i inženjerskih problema, industrijskoj praksi i novim tehnologijama.

IZVEDBENI PROGRAM PO TJEDNIMA
1. TJEDAN - UVOD U ELEKTROKEMIJU: O kolegiju. Razvoj elektrokemije kao znanstvene discipline. Područje istraživanja elektrokemije i primjena elektrokemije. Osnovni elektrokemijski pojmovi. Tipovi vodljivosti obzirom na nosioce naboja. Vodljivost metalnih elektronskih vodiča. Vodljivost poluvodiča . Seminar: uvod u praktikum.
2. TJEDAN - VODIČI I VODLJIVOST I. dio: Galvanski krugovi. Prijenos naboja kroz granicu faza. Elektroneutralnost. Faradayevi zakoni. Prijenos tvari u elektrolitu. Seminar: zadaci Faradayev zakon.
3. TJEDAN - VODIČI I VODLJIVOST II. dio: Protjecanje struje kroz elektrolit. Protjecanje struje kroz metal. Protjecanje struje kroz poluvodič: intrinsični poluvodiči. Ekstrinzični poluvodiči. Kontakti različitih vodiča u elektrokemijskom članku. Kontakt metal-metal. Kontakt metal-elektrolit. Kontakt poluvodič-elektrolit. Seminar: zadaci vodljivost.
4. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKI POTENCIJALI: Elektrokemijski potencijal i elektrokemijska ravnoteža. Unutrašnji, vanjski i površinski potencijal. Mjerenje relativnog elektrodnog potencijala. Nernstova relacija. Definicija standardnog elektrodnog potencijala i referentne elektrode. Referentna kalomel elektroda. Srebro-srebrov klorid referentna elektroda. Bakar-bakrov sulfat referentna elektroda. Radna funkcija metala. Apsolutni ili vakuumkski elektrodni potencijal. Potencijali na granici otopina/otopina. Seminar: zadaci elektrokemijska ravnoteža.
5.TJEDAN - MODELI DVOSLOJA I ELEKTROKINETIČKI EFEKTI: Modeli dvosloja. Helmholtzov model dvosloja. Gouy- Chapmanov model dvosloja. Poasson-Boltzmannova raspodjela. Sternov model dvosloja. Kapacitet dvosloja. Elektrokpilaritet. Elektrokinetički efekti. Seminar: zadaci elektrokinetičke pojave.
6. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKA TERMODINAMIKA: Elektromotorna sila galvanskog članka. Termodinamički parametri galvanskog članka. Toplinski efekti u galvanskom članku. Seminar: zadaci elektromotorna sila.
7. TJEDAN - Prva provjera znanja
8. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKA KINETIKA: Prijelaz elektrona na granici faza elektroda/elektrolit. Butler-Volmerova jednadžba. Polarizacijski otpor. Tafelova jednadžba. Reverzibilnost i ireverzibilnost. Seminar: zadaci elektrokemijska kinetika.
9. TJEDAN - TRANSPORT TVARI U ELEKTROKEMIJSKIM REAKCIJAMA: Difuzija, migracija i konvekcija. Fickovi zakoni. Stacionarni i nestacionarni sustavi. Seminar: zadaci transport tvari.
10. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKI SUSTAVI. Elektrokemijske metode. Kronoamperometrija, Kronokulometrija, Kronopotenciometrija. Seminar: zadaci elektrokemijski sustavi.
11. TJEDAN - ELEKTROKEMIJSKE METODE: Ciklička voltametrija. Elektrokemijska impedancijska spektroskopija. Seminar: zadaci elektrokemijske metode.
12. TJEDAN - STVARANJE NOVE FAZE: Elektrodepozicija metala. Elektroplatiranje, Elektrodepozicija polimernih slojeva. Nukleacija i rast slojeva. Kinetika nukleacije. Seminar: stvaranje nove faze.
13. TJEDAN - STVARANJE NOVE FAZE: Rast oksidnih i ostalih pasivirajućih slojeva na metalu. Ventilni metali. Pourbaix-ovi dijagrami. Seminar: stvaranje nove faze.
14. TJEDAN - PRAKTIČNI ASPEKTI ELEKTROKEMIJE: Elektrokataliza, elektrokemijski pretvornici energije, elektrokemijski procesi na industrijskom nivou.
15.TJEDAN: Druga provjera znanja

VJEŽBE: (1a) Vodljivost poluvodiča; (1b) Vodljivost elektrolita; (1c) Prijenosni broj; (2) Termodinamika galvanskog članka; (3) Istraživanje elektrokemijskog dvosloja na krutoj elektrodi; (4) Elektrificirana granica faza staklo/voda - određivanje elektrokinetičkog zeta potencijala; (5) Elektrodni proces pod aktivacijskom kontrolom; (6) Elektrodni proces pod difuzijskom kontrolom - 6a. Stacionarna linearna difuzijska polarizacija, 6 b. Nestacionarna linearna difuzijska polarizacija.

RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA
Opće kompetencije
1. sposobnost osmišljavanja i provođenja znanstvenog eksperimenata i interpretacije podataka
2. sposobnost uključivanja u timski rad i sposobnost primjene komunikacijskih vještina u znanstvenom kontekstu
3. sposobnost djelotvorne komunikacije u pismenom, usmenom i grafičkom obliku
4. sposobnost primjene tehnika, vještina i modernih kompjutorskih alata
5. sposobnost primjene znanja iz matematike, prirodnih znanosti i inženjerstva na znanstvene probleme i probleme iz prakse
6. sposobnost uočavanja, formuliranja i rješavanja inženjerskih problema
7. raspoznavanje potrebe uključenja u kontinuirano cijeloživotno obrazovanje
8. raspoznavanje profesionalnih problema uključujući etičku odgovornost, sigurnost, kreativno poduzetništvo,
9. lojalnost i predanost inženjerskom pozivu.
10. raspoznavanje aktualnih problema iz inženjerske prakse uključujući ekonomske, društvene, političke i ekološke probleme te globalni utjecaj.

Specifične kompetencije koje će studenti razvijati na kolegiju su:
1. Poznavanje fundamentalnih koncepata elektrokemije.
2. Poznavanje fundamentalnih koncepata elektriciteta primjenjivih u elektrokemiji.
3. Primjena elektrokemijskog računa.
4. Poznavanje elektrokemijskih mjernih metoda i aparature.
5. Poznavanje značaja i primijene elektrokemije u znanosti o materijalima.
6. Poznavanje značaja i primijene elektrokemije novim tehnologijama.
7. Poznavanje elektrokemijske literature

OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČIN NJIHOVA IZVRŠAVANJA
Studenti su obavezni:
1. Prisustvovati ispitima znanja.
2. Redovito pohađati predavanja i vježbe.
3. Redovito izrađivati izvještaje s vježbi (unutar 7 dana do slijedećeg termina vježbi).

UVIJETI ZA DOBIVANJE POTPISA
Redovito izvršavanje obaveza.
Pozitivna ocjena iz ispita znanja.

NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE
Predavanja, seminari, vježbe u laboratoriju.

NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA
Ulazni kolokvij iz laboratorijskih vježbi.
Pismeni kolokvij iz laboratorijskih vježbi.
Domaće zadaće - računski zadaci.
2 pismene provjere znanja tijekom semestra kojima se studenti oslobađaju ispita (60% bodova je prag prolaza pojedinačno za svaki teorijski i računski dio pri svakoj provjeri znanja + kumulativno u obje provjere znanja barem 2 računska zadatka moraju biti 100% riješena)
ili pismeni (60% bodova je prag prolaza) i usmeni ispit

NAČIN PRAĆENJA KVALITETE USPJEŠNOSTI KOLEGIJA
Studentska anketa.

METODIČKI PREDUVJETI
Opća i anorganska kemija, Fizikalna kemija i Elektrotehnika.

ISHODI UČENJA KOLEGIJA
1. Primijeniti fundamentalna znanja iz elektrokemije na rješavanje praktičnih problema.
2. Definirati elektrokemijske pojave i procese.
3. Povezati stečeno znanje i metodologiju sa znanjem fizikalne, analitičke i opće kemije.
4. Pratiti i mjeriti fizikalne veličine u elektrokemiji.
5. Koristiti se elektrokemijskom opremom.

ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA
1. Prezentirati naučene materijale i podatke.
2. Analizirati elektrokemijske procese.
3. Upravljati procesima.

NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA
Elektrokemijska ravnoteža i elektrokemijska termodinamika
Ishodi učenja
- Studenti će steći jasnu sliku o osnovnim elektrokemijskim pojmovima.
- Studenti će poznavati tipove vodiča i vodljivosti, razumjeti prijenos naboja u galvanskim krugovima s posebnim naglaskom na prijenos naboja kroz granicu faza metal/elektrolit i poluvodič/elektrolit.
- Studenti će ovladati pojmovima elektrokemijskog i elektrodnog potencijala, znati primijeniti Nernstovu relaciju, znati provesti postupak mjerenja potencijala i steći će znanje o raznim vrstama referentnih elektroda.
- Studenti će biti u stanju opisati modele dvosloja, razumjeti njihov fizikalno- matematički opis, te njihovo značenje u različitim elektrokemijskim primjenama.
- Studenti će razumjeti značenje elektromotorne sila galvanskog članka, termodinamičkih parametara galvanskog članka te toplinskih efekata u galvanskom članku.

Kriteriji vrednovanja
- Studenti definiraju osnovne elektrokemijske pojmove barataju osnovnim elektrokemijskim nazivljem.
- Studenti definiraju osnovne električne pojmove te barataju osnovnim nazivljem iz područja elektriciteta.
- Studenti grafički prikazuju galvanske strujne krugove i raspodjelu potencijala u njima, definiraju uvjete elektrokemijske ravnoteže i provode s time povezane izračune primjenom Nernstove jednadžbe i tablice standardnih redoks potencijala te znaju opisati i provesti potenciometrijska mjerenja.
- Studenti grafički i matematički opisuju modele dvosloja i elektrokinetičke pojave, izračunavaju ili iz grafičkih prikaza određuju zeta potencijal.
- Studenti pokazuju osnovna znanja o termodinamičkim funkcijama i konceptima primijenjenima na elektrokemijskim sustavima te provode proračune termodinamičkih funkcija iz laboratorijskih mjerenja.

Elektrokemijska kinetika i elektrokemijski procesi
Ishodi učenja
- Studenti će steći uvid u opći mehanizam elektrokemijske reakcije i sve njene elementarne stupnjeve.
- Studenti će razumjeti kinetiku prijelaza naboja i ovladati pojmom reverzibilnosti
- Studenti će moći provesti elektrokemijsku reakciju pod različitim uvjetima transporta tvari.
- Studenti će ovladati elektrokemijskim tehnikama i metodama.
- Studenti će steći uvid u inženjerske aspekte elektrokemije

Kriteriji vrednovanja
- Studenti izvode jednadžbu elektrokemijske kinetike i sve njene granične slučajeve
- Studenti barataju pojmovima reverzibilnosti, ireverzibilnosti i kvazi-reverzibilnosti
- Studenti objašnjavaju Fickove zakone difuzije i razumiju odnos između njih i stacionarnosti/nestacionarnosti elektrokemijskih reakcija
- Studenti provode metode cikličke voltametrije i impedancijske spektroskopije i u stanju su analizirat dobivene rezultate
- Studenti pokazuju osnovna znanja o primjeni elektrokemije u različitim područjima znanosti i tehnologije.
Literatura:
  1. Materijali s predavanja dostupni na stranicama Zavoda za elektrokemiju
  2. 1. V. S. BAGOTSKY, Fundamentals of Electrochemistry, John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 2006
    2. J. M. Bockris, A.M.K. Reddy, Modern Electrochemistry 1, Ionics, 2nd Ed., Plenum Press, New York, 1998
    3. J. M. Bockris, A.M.K. Reddy, M. Gamboa Aldeco, Modern Electrochemistry 2 A, Fundamentals of Electrodics, 2nd Ed., Plenum Press, New York, Kluwer Academics/Plenum Publishers, New York, 2000
    4. J. M. Bockris, A.M.K. Reddy, Modern Electrochemistry 2 B, Electrodics in Chemistry, Engineering, Biology and Environmental Science, 2nd Ed., Plenum Press, New York, Kluwer Academics/Plenum Publishers, New York, 2000
    5. C. H. Hamann, A. Hamnett, W. Vielstich, Electrochemistry, 2nd Ed., Wiley VCH, New York, 1998
1. semestar
Izborni kolegij - Redovni studij - Ekoinženjerstvo
Izborni kolegij - Redovni studij - Kemija i inženjerstvo materijala
Izborni kolegij - Redovni modul - Kemija okoliša
Izborni kolegij - Redovni modul - Kemijske tehnologije i proizvodi
Izborni kolegij - Redovni modul - Kemijsko inženjerstvo u zaštiti okoliša
Izborni kolegij - Redovni modul - Kemijsko-procesno inženjerstvo
Izborni kolegij - Redovni modul - Primijenjena organska kemija
Izborni kolegij - Redovni modul - Specifični materijali i napredne tehnologije
Obavijesti

Predavanja iz Elektrokemije počinju u srijedu 25.02.2015 u 11 sati u predavaonici S0.

Predmetni nastavnik

Sanja Martinez

Predavanja iz Elektrokemije počinju u petak 3.10.2014 u 10 sati u predavaonici S1.

Predmetni nastavnik

Sanja Martinez

Forum
Sortiraj prema: naslovu | vremenu zadnjeg odgovora | vremenu otvaranja teme
Naslov Odgovori Zadnji odg.
Česta pitanja