KARTA PRZEDMIOTU. 10. Jednostka prowadząca przedmiot: Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów

Transkrypt

1 Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 1 z 5 (pieczęć wydziału) KARTA PRZEDMIOTU 1. Nazwa przedmiotu: Chemia Fizyczna 2. Kod przedmiotu: 3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/ Forma kształcenia: Studia pierwszego stopnia 5. Forma studiów: Studia stacjonarne 6. Kierunek studiów: TECHNOLOGIA CHEMICZNA 7. Profil studiów: akademicki 8. Specjalność: - 9. Semestr: 3 (trzeci) 10. Jednostka prowadząca przedmiot: Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów 11. Prowadzący przedmiot: prof. dr hab. inż. Mieczysław Łapkowski 12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmiot wspólny 13. Status przedmiotu: obowiązkowy 14. Język prowadzenia zajęć: polski 15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Student powinien posiadać podstawową wiedzę z zakresu chemii ogólnej, matematyki i fizyki 16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zagadnieniami podstawowych praw chemii fizycznej, własności stanów skupienia, termodynamiki chemicznej, statyki i kinetyki chemicznej oraz równowag fazowych, zjawisk oraz faz powierzchniowych, katalizy chemicznej oraz elektrochemii. 17. Efekty kształcenia: 1 Nr Opis efektu kształcenia Metoda sprawdzenia efektu kształcenia Forma prowadzenia zajęć Odniesienie do efektów dla kierunku studiów 1 Poznanie rodzajów stanów skupienia materii i wynikających z nich właściwości substancji. 1 należy wskazać ok. 5 8 efektów kształcenia

2 Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 2 z 5 2 Zdobycie wiedzy o zagadnieniach termodynamiki reakcji i przemian fizykochemicznych, podstawowych funkcji termodynamicznych oraz fundamentalnych praw nimi rządzących. ( ) 3 Zrozumienie istoty stanu równowagi reakcji chemicznej oraz wpływu parametrów na jego położenie, umiejętność obliczanie stałej równowagi. ( ) 4 Zdobycie wiedzy z zakresu kinetyki reakcji chemicznych różnych typów, ich opisu empirycznego oraz praw nimi rządzących. 5 Zdobycie wiedzy o zagadnieniach związanych z właściwościami elektrycznymi i magnetycznymi substancji chemicznych 6 Zdobycie umiejętności wykorzystania wiedzy teoretycznej w formułowaniu i rozwiązywaniu podstawowych problemów obliczeniowych kolokwium ćwiczenia K_W01, K_W02, K_U01, K_U09, K_U23 ( ) 18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin): 2 W., 2 Ćw. 19. Treści kształcenia: (oddzielnie dla każdej z form zajęć dydaktycznych W./Ćw./L./P./Sem.) Wykład: TERMODYNAMIKA Układ, otoczenie, parametry stanu. Pierwsza zasada termodynamiki - energia wewnętrzna, ciepło, entalpia, funkcje stanu, perpetum mobile I-go rodzaju. Druga zasada termodynamiki - erocesy odwracalne i nieodwracalne, cykl Carnota, kierunek przepływu ciepła, entropia, zamiana pracy na ciepło i wydajność maszyn cieplnych, perpetum mobile II-go rodzaju. Związki matematyczne między funkcjami termodynamicznymi, równania Gibbsa-Helmholtza i Gibbsa- Duhema. III Zasada termodynamiki, teoremat Nernsta i postulat Plancka. STANY SKUPIENIA Gazy doskonałe - model gazu doskonałego. Teoria kinetyczno-cząsteczkowa, średnia droga swobodna, częstotliwość zderzeń. Prawo Boyle a, prawo Gay-Lussaca, Prawo Avogadro, prawo Daltona. Równanie stanu gazu doskonałego. Gazy rzeczywiste - model gazu rzeczywistego, przyczyny odchylenia zachowania się gazów rzeczywistych od doskonałych, izotermy gazu rzeczywistego, wyprowadzenie równania Van der Waalsa. Współczynniki równania Van der Waalsa, parametry krytyczne, zredukowana postać równania stanu gazu.

3 Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 3 z 5 Energia wewnętrzna i pojemność cieplna gazów - zasada ekwipartycji energii, wyprowadzenie zależności na pojemność cieplną gazów jednoatomowych, pojemność cieplna gazów wieloatomowych, przewodnictwo cieplne, dyfuzja, lepkość gazów. Ciecze - ruch cząsteczek w cieczach, siły wzajemnego oddziaływania, wykres zależności energii potencjalnej od odległości cząsteczek. Właściwości cieczy. Ściśliwość, lepkość, równanie Newtona, lepkość dynamiczna i kinematyczna, równanie Poisseule a, napięcie powierzchniowe. Ciecze krystaliczne. Ciała stałe - ciepło właściwe ciał stałych teorie Eisteina i Plancka. Energia sieci krystalicznej, teoria Borna i Borna-Habera. Teorie przewodnictwa elektrycznego ciał stałych. RÓWNOWAGI CHEMICZNE Termodynamiczna stała równowagi reakcji, Izobara Van t Hoffa, związek między energią swobodną a stałą równowagi, wpływ temperatury i ciśnienia na położenie równowagi reakcji chemicznej, reguła przekory, obliczanie stałej równowagi, zastosowanie prawa działania mas. KINETYKA Schemat reakcji i parametry reakcji chemicznych - szybkość reakcji, równanie kinetyczne. Cząsteczkowość reakcji, rząd reakcji, stała szybkości i jej zależność od temperatury, energia aktywacji. Reakcje równoległe następcze i odwracalne. Reakcje łańcuchowe, wybuchowe i oscylujące. Wyznaczanie parametrów kinetycznych reakcji - metody w układach stacjonarnych (metoda różnicowa van t Hoffa, metody całkowe) i w układach przepływowych. Wpływ temperatury na szybkość reakcji, równanie Arrheniusa. Teoria zderzeń i teoria kompleksu aktywnego. WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE I MAGNETYCZNE CZĄSTECZEK CHEMICZNYCH Przewodnictwo elektryczne ciał stałych, teoria gazu elektronowego, teoria pasmowa, podział ciał stałych na izolatory, półprzewodniki i przewodniki elektryczności. Przewodzące związki organiczne, sole jonorodnikowe i związki z przeniesieniem ładunku. Przewodzące polimery: budowa, otrzymywanie, domieszkowanie, zasada przewodzenia jednowymiarowego. Właściwości elektryczne - polarność cząsteczek chemicznych, pojęcie dipola, polaryzowalność. Właściwości magnetyczne - klasyfikacja właściwości magnetycznych, ferromagnetyzm, paramagnetyzm, podatność magnetyczna. Właściwości elektryczne przewodników organicznych Ćwiczenia: Pierwsza zasada termodynamiki i termochemia. Druga i trzecia zasada termodynamiki. Obliczanie podstawowych funkcji termodynamicznych reakcji i przemian: ΔH, ΔU, ΔG, ΔS; obliczanie wartości entropii substancji; zastosowanie prawa Kirchoffa i prawa Hessa w obliczeniach termodynamicznych. Statyka chemiczna

4 Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 4 z 5 Obliczanie składu równowagowego mieszaniny reakcyjnej, wyznaczanie stałej równowagi reakcji na podstawie danych eksperymentalnych, powiązanie stałej równowagi reakcji z funkcjami termodynamicznymi (izoterma i izobara van t Hoffa). Zastosowania praw termodynamiki do opisu równowag w układach jednoskładnikowych - równanie Clausiusa Clapeyrona). Kinetyka chemiczna. Obliczanie parametrów kinetycznych reakcji, wyznaczanie rzędu reakcji, wyznaczanie energii aktywacji reakcji (zależność Arrheniusa). 20. Egzamin: tak 21. Literatura podstawowa: 1. P. W. Atkins, Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa P. W. Atkins, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna t. 1-2, PWN, Warszawa Praca zbiorowa, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa S. Bursa, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa K. Gumiński, Wykłady z chemii fizycznej, PWN, Warszawa W. Tomassi, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa G. M. Barrow, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa R. Brdicka, Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa J. Izydorczyk, J. Salwiński, W. Turek, Z. Uziel, Termodynamika, statyka chemiczna i równowagi fazowe w przykładach i zadaniach, Wyd. I, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, J. Kisielewa, G. Karetnikow, I. Kudriaszow, Zbiór zadań z chemii fizycznej z przykładami, PWN, Warszawa, Skrypt uczelniany nr W.Turek, Z.Uziel, Zbiór zadań obliczeniowych z chemii fizycznej, Część II, Kinetyka chemiczna i adsorpcja, Wydanie III, Gliwice, Literatura uzupełniająca: 1. A.G. Whittaker, A.R. Mount, M.R. Heal, Krótkie y Chemia fizyczna, PWN, Wa-wa E. T. Dutkiewicz, Fizykochemia powierzchni. Wykł. z chemii fizycznej, WNT, Wa-wa H. Buchowski, W. Ufnalski, Fizykochemia gazów i cieczy, WNT, Warszawa H J Butt, K. Graf, M. Kappl, Physics and Chemistry of Interfaces, Wiley-VCH, P.W. Atkins i in., Chemia fizyczna zbiór zadań z rozwiązaniami, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, A. Kisza, P. Freundlich, Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław, W. Ufnalski, Obliczenia fizykochemiczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, J. Demichowicz-Pigoniowa, Obliczenia fizykochemiczne, PWN, Warszawa, A.A. Adamson, Zadania z chemii fizycznej, PWN, Warszawa, J. Bares i in., Przykłady i zadania z chemii fizycznej, PWT, Warszawa, H.N. Avery, D.J. Shaw, Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, PWN, Warszawa, L. Sillen i in., Zbiór zadań z chemii fizycznej, PWN, Warszawa, 1955.

5 Z1-PU7 WYDANIE N1 Strona 5 z Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia Lp. Forma zajęć Liczba godzin kontaktowych / pracy studenta 1 Wykład 30 / 30 2 Ćwiczenia 30 / 30 3 Laboratorium 4 Projekt 5 Seminarium 6 Inne (konsultacje) 30/ Suma wszystkich godzin: Liczba punktów ECTS: 6 Suma godzin: 90/ Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 26. Uwagi: Zatwierdzono:. (data i podpis prowadzącego) (data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/ Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub dyrektora jednostki międzywydziałowej)