Subject » BMEVEFAA401
Physical Chemistry of Biological Systems
Biológiai rendszerek fizikai kémiája
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
2026. March 21.
Hatályosság vége:
—
| Subject name (Hungarian, English) |
Biológiai rendszerek fizikai kémiája
Physical Chemistry of Biological Systems
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Subject code | BMEVEFAA401 | ||||||||||||
| Subject type | — | ||||||||||||
| Training Level | — | ||||||||||||
| Course types and hours (weekly/semester) |
|
||||||||||||
| Assessment type | vizsga | ||||||||||||
| Credits | 4 | ||||||||||||
| Subject coordinator |
DR. Szilágyi András Ferenc
position: egyetemi docens
contact:
szilagyi.andras@vbk.bme.hu
|
||||||||||||
| Responsible department |
Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
|
||||||||||||
| Faculty | Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar | ||||||||||||
| Subject website | — | ||||||||||||
| Primary curriculum type | — | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Strong prerequisite | BMEVEFKA304 (Fizikai kémia I) | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Weak prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Parallel prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Milestone prerequisite | none | ||||||||||||
| Direct prerequisites – Exclusion | none |
Objectives
Programme
Kinetics: rates of chemical reactions
– Definitions: molecularity, order of reactions, rate of reaction. Zero-order reactions, first-order reactions, second-order reactions.
– Equilibrium reactions. Consecutive and parallel reactions.
– Homogeneous catalytic reactions, autocatalysis, enzyme kinetics, oscillating reaction.
– Temperature dependence, collision theory, transition-state theory.
– Determining the order and rate constant of a reaction.
– Kinetics of heterogeneous reactions.
– Kinetic salt effects.
Electrochemistry
– Chemical potentials and activities in electrolyte.
– The electrochemical potential.
– Electrochemical cells.
– Thermodynamics of Galvanic cells, the Nernst equation.
– Electrode potentials.
– Types of electrodes.
– Membrane potentials, glass electrodes.
– Conductivity of electrolytes.
– Electrode kinetics and polarization.
– Corrosion, Protecting against corrosion.
Transport phenomena
– Definitions, thermodynamic driving forces.
– Laws of diffusion: Fick laws, statistical view, steady state diffusion.
– Heat conduction.
– Viscosity, newtonian and non-newtonian fluids.
Calculations in kinetics and electrochemistry
The subject provides
theoretical and practical knowledge on the chapters of physical chemistry
related to „change”. The rates of processes, as well as equilibrium
electrochemistry are discussed. The three main chapters of physical chemistry
II are Reaction Kinetics, Transport Processes and Electrochemistry.
Learning outcomes
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Knowledge
Elvárás, hogy ismerje a biológiai rendszerekben használatos mérési és elemzési módszerek matematikai és fizikai-kémiai hátterét, különös tekintettel a reakciókinetika, transzportfolyamatok és elektrokémia alapjaira. Elvárás, hogy ismerje a kémiai, biokémiai folyamatokra vonatkozó alapvető fizikai-kémiai törvényszerűségeket, különös tekintettel a reakciókinetika, transzportfolyamatok és elektrokémia alapjaira. Elvárás, hogy ismerje az általános és bioipari művelettan területén alkalmazott folyamatok fizikai-kémiai hátterét, különös tekintettel a reakciókinetika, transzportfolyamatok és elektrokémia alapjaira.
Skills
Elvárás, hogy képes legyen alkalmazni a korábban megtanult matematikai összefüggéseket a reakciókinetikai, transzportfolyamatok és elektrokémiai összefüggések értelmezése során. Elvárás, hogy képes legyen megoldani egyszerűbb reakciókinetikai és elektrokémiai számítási feladatokat. Elvárás, hogy képes legyen értékelni laboratóriumi, félüzemi és üzemi szintű mérések eredményeit a tanult elméleti összefüggések alapján.
Attitudes
Elvárás, hogy keresse az összefüggéseket a korábban tanultakkal. Elvárás, hogy önképzése során folyamatosan haladjon a tananyaggal, hogy az egymásra épülő elméleti és gyakorlati órák ismeretanyagát könnyebben elsajátítsa.
Autonomy and responsibility
Elvárás, hogy az előre, mások által kidolgozott feladat- és tételsorokon kívül egyéb, elsősorban saját maga által készített anyagból készüljön a számonkérésekre. Elvárás, hogy kérdezze az oktatót és az önkéntes tutort, ha valamit nem ért az előadások, vagy a gyakorlatok anyagából. Elvárás, hogy a konzultációkra felkészülten érkezzen.
Oktatási módszertan
Lectures and the physicochemical calculations; the two parts of the course are closely related and synchronized. Problems are solved together in the class; additional problems are provided for individual practice
Tanulástámogató anyagok
Online források
- András Grofcsik – Ferenc Billes: Physical Chemistry 2, Typotex Kiadó, ISBN 978‐963‐279‐813‐4, 2014; - Peter Atkins, Julio de Paula: ATKINS’ PHYSICAL CHEMISTRY, W. H. Freeman and Company, ISBN: 0-7167-8759-8, 2006; - Tinoco, Ignacio; Sauer, Kenneth; Wang, James C.; Puglisi, Joseph D.: Physical Chemistry: Principles and Applications in Biological Sciences, 4th ed., Pearson Education Ltd., 2003.; Handouts of practices at http://oktatas.ch.bme.hu/oktatas/konyvek/fizkem/PyschemBSC2/
Recommended preliminary knowledge for completing the subject
Knowledge type competencies
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Skill type competencies
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Recommended (non-compulsory) preliminary competencies
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Mathematics: functions, logarithms, derivation and integration (basics), total differential.
Chemistry: stoichiometry, electrochemistry, structure of atoms and molecules
Physical chemistry: open, closed and isolated systems. State functions, path functions. Exten-sive and intensive properties. Internal energy. The first law of thermodynamics. Expansion work. Molar heat capacity. Enthalpy. Reaction enthalpy, standard reaction enthalpy, standard enthalpy of formation. Hess's law. Entropy, change of entropy in closed systems. The second law of thermodynamics. Helmholtz energy, Gibbs energy. p-T phase diagram. The variation of vapor pressure with temperature. The chemical potential. The phase rule of Gibbs. Raoult’s law. Equilibrium constant. Relation between the equilibrium constant for a reaction and its standard reaction Gibbs energy. Effect of pressure on equilibrium. Le Chatelier´s principle. Temperature dependence of the equilibrium constant.
General rules
Requirements:
In the semester: successful test from the calculations
In the examination period: successful exam from the theoretical background
Re-takes:
The unsuccessful test can be written again at the end of the semester.
Others: according to the Study and Exam Regulation.
Consultations:
Continuous opportunity during the semester for consultation both with the lecturers and the student tutor.
Assessment methods
In-term assessments
No detailed assessments provided.
Weight of in-term assessments
No weights provided.
Exam-period assessments
No detailed assessments provided.
Weight of exam elements
No weights provided.
Grade calculation
No grade thresholds provided.
Attendance requirements
No attendance requirements provided.
Rules for retake and resubmission
Not provided.
Short description
Not provided.
Detailed description
Dr. András Grofcsik
full professor
Department of Physical Chemistry and Materials Science, BME
Dr. András Szilágyi
associate professor
Department of Physical Chemistry and Materials Science, BME
Recommended courses
contact hours: 40 hours
study before tests: 16 hours
study for exam: 48 hours
sum: 104 hours
Workload to complete the subject
No workload breakdown provided.
Validity of subject requirements
Requirements valid from:
—
Requirements valid until:
—
Curriculum placement
| Faculty | Program | Curriculum | Curriculum type | Primary |
|---|---|---|---|---|
| Default Faculty | biomérnöki | Biomérnöki alapképzési szak tanterve | kötelező | nem |
| Default Faculty | biomérnöki | Biomérnöki alapképzési szak tanterve | kötelező | nem |
| Default Faculty | biomérnöki | Biomérnöki alapképzési szak tanterve | kötelező | nem |
| Default Faculty | biomérnöki | Biomérnöki alapképzési szak tanterve | kötelező | nem |
| Default Faculty | Default Program | Default Curriculum | — | nem |