1. Początki fizykochemii ciała stałego:Einstein, Frenkel, Wagner, Schottky, Darken

1. Mechanizm tworzenia i zależności opisujące zdefektowanie Frenkla

2. Mechanizm tworzenia i zależności opisujące zdefektowanie Schottky'ego

3. Równanie dyfuzji w chemii, fizyce i termodynamice

4. Definicja współczynnika dyfuzji własnej, opis i równanie.

5. Relacja Arrheniusa - geneza, wyjaśnienie i równanie.

6. Chemia defektów punktowych, chemia ciała stałego - co wyróżnia te dziedziny w obszarze chemii.

7. Energia aktywacji dyfuzji, definicja, od czego zależy.

8. Równania konstytutywne na strumień dyfuzji (Fick, Nernst-Planck, Onsager, Darken…)

2. Termodynamika ciała stałego: równania Gibbsa, Gibbsa-Duhema i stanu, ciśnienie dysocjacyjne, diagramy fazowe

1. Równanie Gibasa, jego sens i zastosowania.

2. Równanie Gibbsa-Duhema: istota i zastosowania.

3. Równanie Gibasa, a równanie Gibbsa-Duhema: istota, zastosowania.

4. Fundamentalne kanoniczne równanie termodynamiki i co z niego wynika

5. Ciało stałe: istota, efekt rozmiaru, typy morfologii (geometrii krystalitów)

6. Zależność pomiędzy współczynnikiem niestechiometrii, a stężeniem defektów.

7. Definicja i sposób obliczania ciśnienia dysocjacyjnego tlenków metali (dowolny tlenek)

8. Równowaga ciało stałe|lotne tlenki. Narysuj diagram fazowy ilustrujący układ w którym prężności związków są istotne (Si-O, Cr-O lub inny) i zapisz zachodzące reakcje.

9. Diagram układu dwuskładnikowego ze związkiem (dowolny wybrany przez zdającego).

10. Diagram układu trójskładnikowego ze minimum jednym związkiem (dowolny wybrany przez zdającego).

11. Reguła faz dla układów trójskładnikowych - dowolny przykład.

12. Lokalna równowaga termodynamiczna, podstawowe przykłady, para-równowaga.

3. Chemia defektów punktowych: postulaty i prawa zachowania, notacja Krőgera-Vinka, defekty samoistne i domieszki, tlenki o złożonej strukturze defektów

1. Notacja Krőgera-Vinka

2. Wymienić główne typy i zapisać w formie równań zdefektowanie samoistne ciał stałych

3. Wyprowadzić zależność określającą stężenie defektów punktowych w funkcji ciśnienia utleniacza we wskazanym tlenku lub siarczku o znanym wzorze (nie)stechiometrycznym, np. Fe_1-yO, Cu_2-yO, ZrO_2-y, Fe_3+yO₄ i inne

4. Wyprowadzić zależność określającą stężenie defektów punktowych w funkcji ciśnienia utleniacza i stężenia wskazanej domieszki w tlenku lub siarczku o znanym wzorze (nie)stechiometrycznym, np. Fe_1-yO, Cu_2-yO, ZrO_2-y, i inne

5. Wyznaczanie współczynników dyfuzji własnej metoda znaczników izotopowych.

6. Efekt fotochromowy

7. Podaj przykłady kilku tlenków lub siarczków o różnym typie dominującego zdefektowania (Frenkel, Schottky…)

8. Roztwory substytucyjne: definicja, kryteria tworzenia, przykłady.

9. Przewodnictwo jonowe ciał stałych: mechanizm, zależności, wybrany przykład i zastosowanie(a).

4. Mechanizmy dyfuzji, dyfuzja samoistna, prawa Ficka, strumień Nernsta-Plancka, relacja Nernsta-Einsteina.

1. Podstawowe mechanizmy dyfuzji w ciałach stałych, narysuj schemat i objaśnij: międzywęzłowy (3 typy), wakacyjny, pierścieniowy, kompleks Kocha…

2. Prawa Fick'a, wyprowadź, objaśnij i zapisz w minimum 2 różnych formach (np. najprostszej i dla zmiennego współczynnika dyfuzji)

3. Strumień Nernsta-Plancka, a strumień Fick'a: podobieństwa, różnice, od strumienia Fick'a do Plancka (wyprowadzenie).

4. Związek pomiędzy dyfuzyjnością, a ruchliwością (relacja Nernsta-Einsteina): wyjaśnienie i wyprowadzenie.

5. Podaj 3 przykłady dyfuzji samoistnej w ciałach stałych.

5. Równanie dyfuzji, a prawo zachowania masy, drogi szybkiej dyfuzji, dyfuzja po granicach ziaren i w nanomateriałach.

1. Prawo zachowania masy (wyprowadzenie) i 2 wybrane formy tego prawa

2. Drogi szybkiej dyfuzji, definicja i przykłady dla wybranych materiałów

3. II prawo Fick'a. Czym jest w stosunku do prawa zachowania masy? Podobieństwa i różnice.

4. Termodynamiczne wyprowadzenie wyrażenia na strumień Nernsta-Plancka.

5. Dyfuzja po granicach ziaren, przedstaw wybrany model.

6. Reaktywność ciał stałych, modele reakcji heterogenicznych, parowanie, zastosowania

1. Kinetyka reakcji heterogenicznej kontrolowanej dyfuzją sieciową (bez pola elektrycznego)

2. Kinetyka reakcji utleniania - model Wagnera

3. Zależność szybkości reakcji od temperatury

4. Obliczanie stałej szybkości reakcji dla wybranej reakcji

5. Reakcje chemiczne z udziałem ciał stałych: klasyfikacja, przykłady i różnice

7. Elektrochemia ciała stałego, problem Nernsta-Plancka-Poissona, sensory i inne zastosowania

1. Równania opisujące transport masy i ładunku w ciałach stałych

2. Zasada działania ogniwa stałego.

3. Zasadza działania sensora z elektrolitem stałym

8. Dyfuzja wzajemna w roztworach stałych, efekt Kirkendalla, metoda Darkena i metody dla układów wieloskładnikowych, przykłady

1. Metoda Darkena - dyfuzja wzajemna w roztworach stałych

2. Model Darkena dla stopów wieloskładnikowych

3. Efekt Kirkendalla.

4. Metoda dwu prędkości w zagadnieniach transportu w ciele stałym.

9. Reakcje chemiczne w wielofazowych układach dwuskładnikowych: skład produktów reakcji na podstawie diagramu fazowego

10. Metoda wyznaczania współczynnika dyfuzji własnej (samodyfuzji).

11. Równanie(a) stanu ciała stałego

12. Metoda markerów w chemii ciała stałego, podaj przykład.

13. Przewodzenie ciepła (dla różnych warunków brzegowych).

14. Sedymentacja w ciałach stałych.

15. Wybrany problem z literatury przedmiotu (winno to być wybrane przez zdającego zagadnienie z obszaru chemii ciała stałego wykraczające poza zakres materiału przekazanego przez wykładowcę).

---