17PBBFCH - Fyzikální chemie

Fyzikální a chemické vlastnosti látek. Základní výpočty. Podstata a chování látkových soustav plynů a kapalin. Chemické vazby. Vlastnosti rozpouštědel. Elektrolyty. Disociace látek. Fázové rovnováhy, vícesložkové soustavy. Chování a vlastnosti par, vypařování. Elektrochemický potenciál, elektrody. Elektrody prvního a druhého druhu. Referentní a indikační elektrody, elektrody na EKG, EEG, EMG apod. Redoxní potenciál. Inertní elektrody. Membrány - typy, vlastnosti a použití. Osmotický tlak. Iontově selektivní elektrody. Kyselost a zásaditost roztoků, pH. Měření pH. Stálost materiálů, koroze. Pasivace a samopasivace. Elektrolýza, vodivost roztoků a její měření. Polarografie. Další metody analýzy plynů a roztoků v BMI. Optická absorpce. Spektrofotometrie. Fluorescence a fosforescence. Senzory na měření pH, pO2, pCO2 a SaO2 pracující na bázi optických vláken a absorpce či fluorescence. Pokročilé analytické přístroje. Hmotnostní spektroskopie, jaderná magnetická rezonance, plamenová spektroskopie. Termodynamika reakčních soustav, základní výpočty.

Požadavky k získání zápočtu:

Povinná účast na cvičeních, absence musí být řádně omluvené a nahrazené.

Úspěšné zvládnutí dvou zápočtových písemných prací (v součtu z obou minimálně 50 % bodů). Absolvování všech laboratorních úloh, napsání vstupních testů k úlohám alespoň na 60% a odevzdání vypracovaných protokolů v řádném termínu. Nahrazovat je možno jednu úlohu.

Průběh a hodnocení zkoušky:

Zkouška má písemnou a ústní část. Písemná část je tvořena testem, ve kterém jsou otázky, na něž budou studenti odpovídat. Test musí být napsán na minimálně 50 % bodů. Některé otázky mohou mít větší váhu při hodnocení než ostatní, a to například ty, které zahrnují početní úlohu či vyžadují komplexní přístup k řešení. Po úspěšném napsání testu následuje ústní přezkoušení. V případě, že výsledky písemné části jsou dostačující pro klasifikaci, může být od ústní části zkoušky ustoupeno. Je-li výsledek kterékoliv části hodnocen stupněm F, je i výsledek zkoušky automaticky F.

1. Vymezení předmětu. Základní principy fyzikální chemie. Fyzikální a chemické vlastnosti látek.

2. Podstata a chování látkových soustav - plyny. Vlastnosti a struktura, výpočty složení směsí plynů, stavová rovnice a stavové děje.

3. Podstata a chování látkových soustav - kapaliny. Roztoky. Rozpouštění, rozpustnost. Vlastnosti rozpouštědel. Viskozita, povrchové napětí.

4. Disperzní soustavy, koloidy - klasifikace, ultrafiltrace, dialýza, optické vlastnosti.

5. Fázové rovnováhy, vícesložkové soustavy. Chování a vlastnosti par, vypařování, sytá a přehřátá pára. Principy zvlhčovačů a odpařovačů anestetických látek, další aplikace v BMI.

6. Disociace látek. Kyselost a zásaditost roztoků, pH.

7. Elektrolyty. Elektrolýza. Vodivost roztoků a její měření. Polarografie.

8. Elektrochemický potenciál, elektrody. Nernstova rovnice. Elektrody prvního druhu. Elektrochemický poločlánek a článek, koncentrační článek. Aplikace v BMI.

9. Elektrody druhého druhu. Součin rozpustnosti. Referenční a indikační elektrody druhého druhu, elektrody na EKG, EEG, EMG apod.

10. Redoxní potenciál, oxidační síla prostředí. Inertní elektrody. Výpočet redoxního potenciálu. Aplikace v BMI.

11. Membrány - typy, vlastnosti a použití. Osmotický tlak. Iontově selektivní elektrody. Měření pH.

12. Optické vlastnosti látek. Fluorescence a fosforescence. Optická absorpce. Spektrofotometrie. Aplikace v BMI.

13. Senzory na měření pH, pO2, pCO2 a SO2 pracující na bázi optických vláken a absorpce či fluorescence. Aplikace v BMI.

14. Stálost materiálů, koroze. Anodické křivky kovů, pasivace a samopasivace. Oxidační vlastnosti různých prostředí a jejich vliv na rychlost koroze.

1. Výpočty koncentrací a pH.

2. Výpočty pH.

3. Výpočty elektrodových potenciálů, napětí článků, vodivosti.

4. Výpočty elektrodových potenciálů, napětí článků, vodivosti.

5. Výpočty rozpustnosti, elektrolýzy.

6. Test I

7. Měření elektrodového potenciálu.

8. Měření redoxpotenciálu.

9. Měření pH.

10. Měření vodivosti.

11. Měření iontově selektivní elektrodou.

12. Měření elektrodového potenciálu.

13. Test II

14. Zápočet

Cílem předmětu je podat studentům základy fyzikální chemie, které se vyskytují a přímo aplikují při konstrukci lékařských přístrojů, při klinickém výzkumu či přímo v klinické praxi. V předmětu je ukázána přímá aplikace teoretických principů v praxi.

[1] Roubík, K.: Fyzikální chemie pro biomedicínské inženýrství. Skriptum ČVUT. Vydavatelství ČVUT v Praze, Praha, 2007.

[2] Pachl J., Roubík K.: Základy anesteziologie a resuscitační péče dospělých i dětí. Karolinum, Praha, 2003.

[3] Habermann, V.: Lékařská chemie - vybrané úvodní kapitoly. Karolinum, Praha, 2006.

[4] Lázníčková A., Kubíček V.: Základy fyzikální chemie. Karolinum, Praha, 2008.

[5] Malijevská, I., Malijevský, A., Novák, J.: Záhady, klíče a zajímavosti očima fyzikální chemie. Vydavatelství Vysoké školy chemicko-technologické v Praze, Praha, 2004.

[6] Atkins, P., Paula, J.: Atkins' Physical Chemistry. (Eighth Edition). Oxford University Press, Oxford, 2006.

[7] Raff, M. L.: Principles of Physical Chemistry. (Paarts 1 and 2). Prentice Hall, Upper Saddle River, 2001.

[8] Kubíček, V.: Výpočty z fyzikální chemie I. Karolinum, Praha, 2004.

[9] Opekar, F.: Základy analytické chemie. Karolinum, Praha, 2002.

• Bakalářský studijní obor Biomedicínský technik - prezenční (povinný předmět)