|
Vyučující
|
-
Holubová Jana, doc. RNDr. Ph.D.
-
Střižík Lukáš, Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Vazba v pevných látkách (kovalentní, iontová, kovová vazba). Slabé interakce (van der Waalsovy síly, vodíková vazba). Energie vazeb a jejich souvislost se základními fyzikálními vlastnostmi. Pásový model pevných látek, vysvětlení vazby a vlastností v kovech a slitinách, iontových a kovalentních pevných látkách, polovodiče. Bodová symetrie. Koordinační sloučeniny, teorie krystalového a ligandového pole. Barevnost koordinačních sloučenin, optické a magnetické vlastnosti. Krystalické látky - termodynamika a kinetika krystalizace. Homogenní a heterogenní nukleace. Růst krystalů. Metody pěstování krystalů z taveniny, z plynné fáze. Speciální metody pěstování krystalů, hydrotermální růst. Rekrystalizace, slinování. Diamant, nitridy. Fázové přechody a fázové rovnováhy v pevných látkách. Fázové diagramy a jejich interpretace. Poruchy v krystalech, bodové, čárové a plošné poruchy. Dislokace. Intersticiální sloučeniny. Nestechiometrie a tuhé roztoky. Využití defektů, barevná centra. Mechanické vlastnosti pevných látek. Optické vlastnosti, absorpce a emise. Barevnost pevných látek. Luminiscence, lasery, LED, fotovoltaické systémy. Nekrystalické pevné látky. Termodynamika a kinetika skelného stavu. Skelný přechod, podchlazená tavenina a její krystalizace. Uspořádání na krátkou a dlouhou vzdálenost. Pásový model skelného stavu. Optické a elektrické vlastnosti skel a možnosti jejich ovlivnění. Metody přípravy nekrystalických materiálů. Objemová skla, amorfní vrstvy, kovová a neoxidická skla, skelně krystalické materiály. Iontové látky a jejich elektrická vodivost. Oxidace a redukce, standardní elektrodový potenciál. Galvanické články. Iontově vodivé sloučeniny, slitiny, baterie (anody, elektrolyty, katody), palivové články, zdroje H2. Anorganické nanomateriály. Struktura a vlastnosti nanočástic, důsledky nanorozměrů na vlastnosti pevných látek. Grafen.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž)
- Kontaktní výuka
- 52 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
V rámci předmětu studenti získají pokročilé znalosti o vazbě v pevných látkách, o jejich struktuře a vybraných vlastnostech. Posluchač bude kompetentní v hodnocení vzájemného vztahu struktura-vlastnosti a získá přehled o struktuře, chemických a fyzikálně chemických vlastnostech, syntéze a použití vybraných skupin materiálů, např. anorganické a organické polovodiče, iontově vodivé sloučeniny a anorganické nanomateriály.
Student bude schopen díky pokročilému teoretickému základu kriticky hodnotit vlastnosti jednotlivých typů pevných látek a nalézat vzájemnou relaci mezi strukturou a jejich chemickými a fyzikálními vlastnostmi.
|
|
Předpoklady
|
Základní znalosti z předmětů Obecná a anorganická chemie I a II, Fyzika a Fyzikální chemie I.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška
Zvládnutí základů chemie pevných látek a pochopení souvislostí mezi vazbou, chemickým složením a chemickými a fyzikálnímu vlastnostmi pevných látek. Konečným cílem je aplikace těchto znalostí při studiu a vývoji nových materiálů s požadovanými vlastnostmi.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Cotterill, Rodney. The material world. Cambridge: Cambridge University Press, 2008. ISBN 978-0-521-45147-5.
-
Kraus, Ivo. Elementární fyzika pevných látek. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2011. ISBN 978-80-01-04931-0.
-
M. Frumar. Chemie pevných látek. Pardubice, 1992.
-
Smart, Lesley E. Solid state chemistry : an introduction. Boca Raton: CRC Press Taylor & Francis, 2012. ISBN 978-1-4398-4790-9.
-
Tilley J.D.R. Understanding of Solids: The Science of Materials. John Wiley & Sons, Ltd., West Sussex, 2004.
|