Kierunek: Technologia chemiczna

Transkrypt

1 Instytut Chemii Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii Uniwersytet Śląski ul. Szkolna Katowice tel. (0048) ich@us.edu.pl www: Kierunek: Technologia chemiczna studia inŝynierskie I stopnia - stacjonarne Specjalności: Zielona chemia i czyste technologie Technologia nieorganiczna i organiczna Katowice, 2010 r.

2 Spis treści: 1. Siatka studiów: specjalność Zielona chemia i czyste technologie Siatka studiów: specjalność Technologia nieorganiczna i organiczna Przedmioty z grupy treści podstawowych Podstawy chemii Chemia analityczna Analiza instrumentalna Chemia nieorganiczna Chemia organiczna Chemia fizyczna Chemia materiałów Podstawy spektroskopii molekularnej Matematyka (część I) Matematyka (część II) Fizyka (część I) Fizyka (część II) Podstawy elektrotechniki i elektroniki Grafika inŝynierska Przedmioty z grupy treści kierunkowych Podstawy technologii chemicznej Termodynamika techniczna i chemiczna Podstawy inŝynierii chemicznej i procesowej Maszynoznawstwo i aparatura przemysłu chemicznego Technologia chemiczna - surowce i procesy Automatyka i pomiar wielkości fizykochemicznych Zarządzanie jakością i produktami chemicznymi Kataliza i procesy katalityczne Projektowanie procesów technologicznych Bezpieczeństwo techniczne Zielona chemia Współczesna synteza organiczna i nieorganiczna Technologie utylizacji i recyklingu odpadów Materiały dla optoelektroniki Przedmioty z grupy innych wymagań Przedmiot interdyscyplinarny Technologia informacyjna Informacja naukowa Metody obliczeniowe w chemii Planowanie i optymalizacja eksperymentu Chemometria w kontroli procesów technologicznych Projekt technologiczny Projekt inŝynierski Seminarium inŝynierskie Pula proponowanych przedmiotów obieralnych wspólnych dla dwóch specjalności Ratownictwo techniczne i chemiczne Zarządzanie środowiskiem Ochrona środowiska w technologii chemicznej Przedmioty obieralne dla poszczególnych specjalności Biomateriały i biotechnologie

3 Laboratorium na chipie Technologie zgazowania węgla Transport materiałów niebezpiecznych Analiza chemiczna procesów Otrzymywanie odczynników o wysokiej czystości Wykłady specjalizacyjne dla specjalności: Zielona chemia i czyste technologie Chemia środowiska Przemysłowe źródła zanieczyszczenia środowiska Budowa i eksploatacja składowisk odpadów Czyste technologie węglowe Technologia i przetwórstwo polimerów Wykłady specjalizacyjne dla specjalności: Technologia nieorganiczna i organiczna Nanomateriały i nanotechnologie Materiały dla medycyny Materiały i technologie ceramiczne Technologie wytwarzania kryształów i materiałów krystalicznych Katalityczne procesy heterogeniczne

4 1. Siatka studiów: specjalność Zielona chemia i czyste technologie Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii Kierunek "Technologia chemiczna" Specjalność: "Zielona chemia i czyste technologie" studia I stopnia studia stacjonarne inŝynierskie od roku akademickiego 2011/2012 A GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH Lp Nazwa przedmiotu E/Z Razem wykłady w tym laborat. konwer. semin. Razem I rok II rok III rok semestr 1 semestr 2 semestr 3 semestr 4 semestr 5 semestr 6 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. IV rok semestr 7 15 tyg. 1 Podstawy chemii E Chemia analityczna E Analiza instrumentalna E Chemia nieorganiczna E Chemia organiczna E Chemia fizyczna E Chemia materiałów E Podstawy spektroskopii molekularnej Z Matematyka E Fizyka E Podstawy elektrotechniki i elektroniki Z Grafika inŝynierska Z RAZEM A:

5 B GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH Lp Nazwa przedmiotu E/Z Razem wykłady w tym laborat. konwer. semin. Razem I rok semestr 1 semestr 2 15 tyg. 15 tyg. II rok III rok IV rok semestr 3 semestr 4 semestr 5 semestr 6 semestr 7 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 13 Podstawy technologii chemicznej E Termodynamika techniczna i chemiczna E Podstawy inŝynierii chemicznej i procesowej E Maszynoznawstwo i aparatura przemysłu chem. Z Technologia chemiczna - surowce i procesy E Automatyka i pomiar wielkości fizykochem. Z Zarządzanie jakością i produktami chemicznymi Z Kataliza i procesy katalityczne E Projektowanie procesów technologicznych Z Bezpieczeństwo techniczne Z Zielona chemia E Technologie utylizacji i recyklingu odpadów E RAZEM B:

6 C INNE WYMAGANIA Lp Nazwa przedmiotu E/Z Razem wykłady w tym laborat. konwer. semin. Razem I rok II rok III rok semestr 1 semestr 2 semestr 3 semestr 4 semestr 5 semestr 6 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. IV rok semestr 7 15 tyg. 25 Wychowanie fizyczne Z Język obcy w tym : a Język angielski Z b Specjalistyczny j. angielski Z Przedmiot interdyscyplinarny Z Technologia informacyjna Z Informacja naukowa Z Metody obliczeniowe w chemii E Planowanie i optymalizacja eksperymentu Z Chemometria w kontroli procesów technolog. Z Przedmiot obieralny Z Projekt technologiczny Z Wykład specjalizacyjny E Projekt inŝynierski Z Seminarium inŝynierskie Z RAZEM C: RAZEM SEMESTRY (A+B+C) RAZEM ROCZNIE OGÓŁEM P R A K T Y K I Praktyka - 6 tygodni po II roku Studia kończą się nadaniem tytułu zawodowego inŝyniera na kierunku "Technologia chemiczna" w zakresie "Zielona chemia i czyste technologie". Plan studiów zatwierdzony przez Radę Wydziału Matematyki, Fizyki i Chemii w dniu 27 kwietnia 2010 r.

7 2. Siatka studiów: specjalność Technologia nieorganiczna i organiczna Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii Kierunek "Technologia chemiczna" Specjalność: "Technologia nieorganiczna i organiczna" studia I stopnia studia stacjonarne inŝynierskie od roku akademickiego 2011/2012 A GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH Lp Nazwa przedmiotu E/Z Razem wykłady w tym laborat. konwer. semin. Razem I rok II rok III rok semestr 1 semestr 2 semestr 3 semestr 4 semestr 5 semestr 6 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. IV rok semestr 7 15 tyg. 1 Podstawy chemii E Chemia analityczna E Analiza instrumentalna E Chemia nieorganiczna E Chemia organiczna E Chemia fizyczna E Chemia materiałów E Podstawy spektroskopii molekularnej Z Matematyka E Fizyka E Podstawy elektrotechniki i elektroniki Z Grafika inŝynierska Z RAZEM A:

8 B GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH Lp Nazwa przedmiotu E/Z Razem wykłady w tym laborat. konwer. semin. Razem I rok semestr 1 semestr 2 15 tyg. 15 tyg. II rok III rok IV rok semestr 3 semestr 4 semestr 5 semestr 6 semestr 7 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 13 Podstawy technologii chemicznej E Termodynamika techniczna i chemiczna E Podstawy inŝynierii chemicznej i procesowej E Maszynoznawstwo i aparatura przemysłu chem. Z Technologia chemiczna - surowce i procesy E Automatyka i pomiar wielkości fizykochem. Z Zarządzanie jakością i produktami chemicznymi Z Kataliza i procesy katalityczne E Projektowanie procesów technologicznych Z Bezpieczeństwo techniczne Z Współczesna synteza nieorganiczna i organiczna E Materiały dla optoelektroniki E RAZEM B:

9 C INNE WYMAGANIA Lp Nazwa przedmiotu E/Z Razem wykłady w tym laborat. konwer. semin. Razem I rok II rok III rok semestr 1 semestr 2 semestr 3 semestr 4 semestr 5 semestr 6 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. 15 tyg. IV rok semestr 7 15 tyg. 25 Wychowanie fizyczne Z Język obcy w tym : a Język angielski Z b Specjalistyczny j. angielski Z Przedmiot interdyscyplinarny Z Technologia informacyjna Z Informacja naukowa Z Metody obliczeniowe w chemii E Planowanie i optymalizacja eksperymentu Z Chemometria w kontroli procesów technolog. Z Przedmiot obieralny Z Projekt technologiczny Z Wykład specjalizacyjny E Projekt inŝynierski Z Seminarium inŝynierskie Z RAZEM C: RAZEM SEMESTRY (A+B+C) RAZEM ROCZNIE OGÓŁEM P R A K T Y K I Praktyka - 6 tygodni po II roku Studia kończą się nadaniem tytułu zawodowego inŝyniera na kierunku "Technologia chemiczna" w zakresie "Technologia nieorganiczna i organiczna". Plan studiów zatwierdzony przez Radę Wydziału Matematyki, Fizyki i Chemii w dniu 27 kwietnia 2010 r.

10 3. Przedmioty z grupy treści podstawowych Podstawy chemii Chemia analityczna Analiza instrumentalna Chemia nieorganiczna Chemia organiczna Chemia fizyczna Chemia materiałów Podstawy spektroskopii molekularnej Matematyka (część I) Matematyka (część II) Fizyka (część I) Fizyka (część II) Podstawy elektrotechniki i elektroniki Grafika inŝynierska

11 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 1 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 7 Rok studiów: 1 Semestr: 1 Podstawy chemii Wykładowca: prof. zw. dr hab. Teresa Kowalska Typ zajęć: wykład, seminarium, laboratorium, konwersatorium Liczba godzin: 30, 15, 60, 15 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: brak Treści kształcenia: Pierwiastki, związki, roztwory i fazy. Symbole i wzory. Reakcje chemiczne i równania chemiczne. Energia, ciepło i temperatura. Jednostki miar. Precyzja i dokładność. Wewnętrzna budowa atomu. Badania doświadczalne nad elektryczną naturą atomu. Ładunek i masa elektronu. Spektroskopia atomowa. Odkrycie jądra atomowego. Odkrycie liczby atomowej. Izotopy. Trwałość jądra atomowego. Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra. Budowa atomów a model Bohra. Falowa natura elektronu. Spin elektronowy. Liczby kwantowe. Elektrony w cząsteczkach. Wiązania jonowe. Wiązania kowalencyjne. Wiązania koordynacyjne. Polarność wiązań. Elektroujemność. Energia wiązań i skala elektroujemności. Nasycenie wartościowości. Rezonans. Kształty cząsteczek i orbitale zhybrydyzowane. Powłoka wartościowości i odpychanie par elektronów. Stan gazowy. Objętość, temperatura i ciśnienie. Ciśnienia cząstkowe. Zasada Avogadra. Równanie stanu. Dyfuzja. Teoria kinetyczna gazów. Odchylenia gazów rzeczywistych od zachowania się gazu doskonałego. Temperatura krytyczna. Chłodzenie przez rozpręŝanie. Właściwości cieczy. Ciśnienie pary nasyconej. Temperatura wrzenia. Właściwości ciał stałych. Sieć przestrzenna kryształów. Ciekłe kryształy. Upakowanie atomów w sieci krystalicznej. Defekty sieci krystalicznej. Wiązania w ciałach stałych. Energie spójności kryształów. Krzywe ogrzewania i krzywe chłodzenia. Przegrzanie i przechłodzenie cieczy. Wykresy fazowe. Cele przedmiotu: Rekapitulacja wiedzy chemicznej, wyniesionej z wcześniejszych etapów nauczania i rozbudowanie tej wiedzy. Szczególny nacisk jest kładziony na zagadnienia dotyczące budowy materii, typów reakcji chemicznych, podstawowych praw chemicznych, na znajomość nomenklatury chemicznej i na sprawne wykorzystywanie podstawowych praw chemicznych w rachunku chemicznym i przy układaniu równań stechiometrycznych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien mieć wiedzę z zakresu podstawowych pojęć i praw chemicznych, posiadać jej zrozumienie i umiejętność czynnego wykorzystania do przeprowadzenia podstawowych obliczeń chemicznych, a takŝe posiadać wystarczającą orientację, co do istoty prostych reakcji chemicznych i elementarnych zjawisk fizycznych, jednocześnie umiejąc rozróŝniać pomiędzy nimi. [1] M.J. Sienko, R.A. Plane, Chemia podstawy i zastosowania, PWN, Warszawa, [2] G. Grygierczyk, M. Podgórna, Materiały pomocnicze do zajęć dydaktycznych z podstaw chemii, Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, [3] Obliczenia chemiczne zbiór zadań z chemii nieorganicznej i analitycznej wraz z podstawami teoretycznymi, pod red. A. Śliwy, PWN, Warszawa,

12 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 2 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 7 Rok studiów: 1 Semestr: 2 Chemia analityczna Wykładowca: dr hab. Rafał Sitko Typ zajęć: wykład, laboratorium, konwersatorium Liczba godzin: 15, 90, 15 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: podstawy chemii Treści kształcenia: Rola i zadania współczesnej chemii analitycznej. Analiza jakościowa kationów i anionów. Podstawy analizy ilościowej. Analiza grawimetryczna, podstawy teoretyczne: warunki strącania osadów, iloczyn rozpuszczalności, mechanizmy towarzyszące tworzeniu osadów. Analiza miareczkowa podział metod wg typu reakcji zachodzących podczas miareczkowania. Równowagi kwasowo zasadowe, jonowe i redoksowe. Krzywe miareczkowania i detekcja punktu końcowego. Alkacymetria, redoksometria, kompleksometria, precypitometria podstawy teoretyczne i przykłady oznaczeń. Analiza próbek złoŝonych rzeczywistych. Pobór i przygotowanie próbek do analizy oraz opracowanie wyników analizy. Rozdzielanie i zatęŝanie analitów. Zastosowanie wybranych metod instrumentalnych do oznaczania makro- i mikroskładników: spektrometria UV-VIS, Potencjometria, konduktometria, elektroliza, kulometria. Walidacja metod analitycznych. Warunki akredytacji laboratoriów analitycznych. Cele przedmiotu: Absolwent studiów powinien posiąść podstawową wiedzę i umiejętności praktyczne w zakresie chemii analitycznej i podstawowych technik instrumentalnych. Powinien swobodnie wykonywać podstawowe obliczenia analityczne i poprawnie interpretować wyniki przeprowadzonych analiz. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować podstawową wiedzę i umiejętności praktyczne z zakresu chemii analitycznej, co umoŝliwi mu wykonanie określonego zadania analitycznego. [1] J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna t. 1 i 2, PWN, Warszawa, [2] D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.P. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, PWN, Warszawa, [3] A. Hulanicki, Współczesna chemia analityczna. Wybrane zagadnienia, PWN, Warszawa,

13 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 3 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 7 Rok studiów: 2 Semestr: 3 Analiza instrumentalna Wykładowca: dr hab. Rafał Sitko Typ zajęć: wykład, laboratorium Liczba godzin: 45, 45 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: chemia analityczna Treści kształcenia: Charakterystyka metod instrumentalnych i ich podział. Metody spektroskopowe, podstawy teoretyczne: widma absorpcyjne i emisyjne, prawa absorpcji. Monochromatyzacja, detekcja i rejestracja widm. Spektrofotometria cząsteczkowa, turbidymetria, nefelometria, polarymetria, refraktometria podstawy teoretyczne, aparatura i przykłady oznaczeń. Spektroskopia atomowa: emisyjna i absorpcyjna podstawy teoretyczne, techniki pomiarowe i zastosowania analityczne. Spektrometria rentgenowskiej fluorescencji i spektrometria mas. Metody elektroanalityczne podstawy fizykochemiczne i zastosowania. Potencjometria, elektrograwimetria, polarografia, woltamperometria i konduktometria, elektroforeza oraz metody radiometryczne. Precyzja i dokładność pomiaru w technikach instrumentalnych. Efekty interferencyjne, kalibracje. Czułość, selektywność i specyficzność metod instrumentalnych. Analiza specjacyjna i wieloskładnikowa. Podstawy chromatografii. Techniki łączone. Cele przedmiotu: Opanowanie najwaŝniejszych technik instrumentalnych: podstawy teoretyczne, aparatura, zastosowania analityczne. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiąść umiejętność wyboru metod i aparatury do wykonania określonego zadania analitycznego, posługiwania się wybranym sprzętem, poprawnego wykonania analizy i interpretacji otrzymanych wyników. Powinien takŝe umieć uzasadnić wybór metody pod względem wymogów analitycznych i ekonomicznych. [1] W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa, [2] A. Cygański, Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, WNT, Warszawa [3] A. Cygański, Podstawy metod elektroanalitycznych, WNT, Warszawa

14 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 4 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 8 Rok studiów: 2 Semestr: 3 Chemia nieorganiczna Wykładowca: prof. dr hab. Stanisław Krompiec Typ zajęć: wykład, laboratorium, konwersatorium Liczba godzin: 30, 60, 15 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: podstawy chemii Treści kształcenia: Klasyfikacja, budowa, nazewnictwo, właściwości, reaktywność i zastosowania związków nieorganicznych w róŝnych działach nauki, techniki i w medycynie. Wiązania chemiczne w związkach i substancjach nieorganicznych, w tym w związkach koordynacyjnych i metaloorganicznych. Klasy związków i substancji nieorganicznych, budowa, wiązania, charakterystyka. Okresowość właściwości pierwiastków i związków nieorganicznych. Kwasy i zasady w chemii nieorganicznej, teorie kwasów i zasad. Elementy chemii koordynacyjnej i metaloorganicznej, wiązanie metal ligand, izomeria i nazewnictwo wybranych połączeń. Szczegółowa chemia pierwiastków bloków s i p; budowa i właściwości pierwiastków i ich związków. Ogólna charakterystyka pierwiastków bloków d i f; specyfika pierwiastków przejściowych, wybrane klasy związków pierwiastków przejściowych. Typy reakcji związków nieorganicznych i kompleksowych. Równowagi chemiczne w chemii związków nieorganicznych i kompleksowych. Otrzymywanie pierwiastków, metody laboratoryjne i przemysłowe, wybrane przykłady, metody ogólne. Preparatyka wybranych związków nieorganicznych i koordynacyjnych; metody laboratoryjne i przemysłowe, elementy technologii nieorganicznej. Wybrane przykłady zastosowań pierwiastków i ich związków nieorganicznych, koordynacyjnych i metaloorganicznych w róŝnych działach chemii i technologii chemicznej, w elektronice, medycynie, metalurgii i innych dziedzinach nauki i techniki. Cele przedmiotu: Przedstawienie właściwości fizykochemicznych pierwiastków chemicznych i ich związków nieorganicznych, koordynacyjnych i metaloorganicznych w świetle prawa okresowości. Przedstawienie budowy, nazewnictwa i metod otrzymywania wybranych klas związków i substancji nieorganicznych. Pokazanie znaczenia chemii nieorganicznej w róŝnych działach nauki i techniki. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien znać właściwości pierwiastków i wybranych klas związków nieorganicznych, umieć je analizować w kontekście prawa okresowości. Powinien umieć zastosować tę wiedzę do rozwiązywania problemów związanych z budową, reaktywnością oraz otrzymywaniem związków i substancji nieorganicznych a takŝe interpretacją prostych mechanizmów reakcji. [1] F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus, Chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, [2] L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, [3] A. Bielański, Chemia Nieorganiczna, PWN, Warszawa,

15 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 5 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 13 Rok studiów: 2 Semestr: 3 Chemia organiczna Wykładowca: prof. zw. dr hab. inŝ. Jarosław Polański Typ zajęć: wykład, laboratorium, konwersatorium Liczba godzin: 45, 90, 15 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: podstawy chemii Treści kształcenia: Nomenklatura, grupy funkcyjne. Izomeria. Wiązania chemiczne. Struktury elektronowe. Karbokationy, karboaniony, wolne rodniki, karbeny. Stereochemia. Analiza konformacyjna. Konfiguracja absolutna i względna. Chiralność a czynność optyczna. Efekty elektronowe i steryczne. Pojecie rezonansu. Hiperkoniugacja. Spektroskopia IR, 1 H NMR, MS, UV-VIS. Typy reakcji organicznych. Homolityczny/heterolityczny rozpad wiązania. Energia aktywacji i stan przejściowy. Alkany, cykloalkany, halogenowanie związki Grignarda, kwasowość zasadowość, nukleofilowość, elektrofilowość. Alkeny. Reakcja dehydrohalogenacji, reakcja dehydratacji alkoholi, mechanizmy eliminacji E1 i E2, reguła Zajcewa i Hofmanna. Reakcje alkenów. Addycja elektrofilowa, reguła Markownikowa, efekt nadtlenkowy. Pojęcia stereospecyficzności, stereoselektywności reakcji. Halogenki alkilu. Reakcje substytucji nukleofilowej SN1 SN2. Konkurencyjność substytucji i eliminacji. Alkiny. Dieny. Addycja 1,2 i 1,4. Związki aromatyczne. Reguła Hückla. Alotropowe odmiany węgla, fulereny. Aromatyczne związki heterocykliczne. Aromatyczna substytucja elektrofilowa. Aromatyczna substytucja nukleofilowa (chlorobenzen, pirydyna). Alkohole fenole i etery. Aldehydy i ketony. Reakcje addycji nukleofilowej do wiązania karbonylowego. Kwasy karboksylowe i pochodne, reakcje pochodnych kwasów karboksylowych, kondensacja Claisena. Amidy. Aminy, Sole diazoniowe. Barwniki azowe. Alkaloidy. Związki nitrowe. Analiza retrosyntetyczna, Dioksyny. Mono-, disacharydy, aminokwasy, polipeptydy, kwasy nukleinowe. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych pojęć chemii organicznej: grupy funkcyjne, klasyfikacja, nomenklatura, budowa związków organicznych ich właściwości, otrzymywanie i reaktywność, podstawowe mechanizmy reakcji organicznych oraz metody identyfikacji związków organicznych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu podstawowych pojęć chemii organicznej oraz posiadać jej zrozumienie i umiejętność wykorzystania do rozwiązywania problemów związanych z budową, reaktywnością oraz otrzymywaniem związków organicznych a takŝe interpretacją prostych mechanizmów reakcji. [1] J. McMurry, Chemia organiczna, Wyd. Naukowe PWN, tomy 1-5, Warszawa, [2] R.T. Morrison i R.N. Boyd, Chemia organiczna, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa,

16 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 6 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 10 Rok studiów: 2 Semestr: 4 Chemia fizyczna Wykładowca: dr hab. Wojciech Marczak, prof. UŚ Typ zajęć: wykład, laboratorium, konwersatorium Liczba godzin: 30, 60, 45 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: matematyka, fizyka Treści kształcenia: Zasady termodynamiki. Potencjały termodynamiczne. Układy wieloskładnikowe jednofazowe roztwory. Wielkości intensywne i ekstensywne. Wielkości cząstkowe molowe. Potencjał chemiczny. Aktywność i współczynnik aktywności. Reguła faz Gibbsa. Układy wieloskładnikowe wielofazowe. Równowagi fazowe w układach binarnych ciecz gaz i ciecz ciało stałe. Prawo podziału Nernsta, ekstrakcja. Efekt cieplny reakcji chemicznej, prawo Hessa. Pojemność cieplna. Prawo Kirchhoffa. Warunki samorzutności reakcji chemicznej. Powinowactwo chemiczne. Stan równowagi, prawo działania mas. Podstawy elektrochemii: wzór Nernsta. Procesy potencjałotwórcze na granicy faz. Korozja. Układy koloidalne. Zjawiska powierzchniowe. Napięcie powierzchniowe. ZwilŜanie powierzchni ciała stałego, adhezja, kohezja. Adsorpcja. Kinetyka chemiczna. Rzędowość, cząsteczkowość i mechanizm reakcji. Równanie Arrheniusa, energia aktywacji. Teoria kompleksu aktywnego. Kataliza. Procesy foto- radio- i sonochemiczne. Właściwości elektryczne substancji. Elektryczny moment dipolowy. Polaryzowalność. Dielektryk w zmiennym polu elektrycznym. Podstawy spektroskopii rezonansowej. Ładunek elektryczny w polu magnetycznym. Spektrometr mas. Efekt Zeemana. Związek właściwości magnetycznych ze strukturą elektronową atomów, jonów i cząsteczek. Klasyfikacja substancji ze względu na podatność magnetyczną. Histereza namagnesowania. Stan krystaliczny. Elementy krystalografii geometrycznej. Pojęcie siły termodynamicznej (bodźca) i przepływu lepkość, dyfuzja, przepływ ciepła. Cele przedmiotu: Przedstawienie chemii fizycznej jako dyscypliny opisującej podstawowe prawa przyrody oraz związki i zaleŝności wykorzystywane w innych dziedzinach chemii. Zwrócenie uwagi na relacje pomiędzy rzeczywistością fizykochemiczną a opisem matematycznym zjawisk. Zapoznanie z charakterystycznym dla chemii fizycznej rygorystycznym wnioskowaniem opartym fundamencie empirycznym i modelach fizycznych. Efekty kształcenia: Znajomość podstawowych pojęć i praw fizykochemicznych, wynikających zarówno z termodynamiki jak i podejścia nietermodynamicznego. Dostrzega fundamenty fizykochemiczne w innych gałęziach chemii. Umie rozwiązywać problemy i zadania korzystając z pojęć z zakresu chemii fizycznej. Posługuje się sprzętem laboratoryjnym do wyznaczania wybranych wielkości fizykochemicznych. Opanował podstawy rachunku błędów i statystyki matematycznej. [1] P.W. Atkins, Chemia fizyczna, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, [2] H. Buchowski i W. Ufnalski, Podstawy termodynamiki, WNT, Warszawa, [3] L. Sobczyk, A. Kisza, K. Gatner, A. Koll, Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN, Warszawa

17 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 7 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 4 Rok studiów: 3 Semestr: 5 Chemia materiałów Wykładowca: dr hab. Wojciech Pisarski, prof. UŚ Typ zajęć: wykład, laboratorium Liczba godzin: 15, 45 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: podstawy chemii Treści kształcenia: Korelacja między składem chemicznym, strukturą, technologią i właściwościami materiałów. Wiązania chemiczne. Struktura materiałów, defekty struktury. Materiały metaliczne. Metale i ich stopy. śelazo i jego stopy. Stale, staliwa, Ŝeliwa. Wpływ pierwiastków stopowych i zanieczyszczeń na właściwości stali. Metale nieŝelazne i ich stopy. Obróbka cieplna. Korozja. Właściwości i zastosowania metali. Materiały polimerowe. Polimery naturalne i syntetyczne. Polimery termoplastyczne, termoutwardzalne, elastomery. Budowa, izomeria i konformacja polimerów. Kopolimery. śywice fenolowe, epoksydowe i poliestrowe, polimery biodegradowalne, polimery przewodzące. Właściwości i zastosowania polimerów. Materiały ceramiczne. Podział ceramiki. Ceramika szlachetna. Ceramika inŝynieryjna. Materiały ogniotrwałe. Materiały spiekane. Proszki ceramiczne. Szkła i układy szklano-ceramiczne. Materiały dla medycyny. Materiały dla optyki. Kompozyty. Właściwości mechaniczne, cieplne, elektryczne, magnetyczne i optyczne materiałów. Zastosowania. Cele przedmiotu: Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zagadnieniami szeroko rozumianej chemii materiałów. W szczególności zakres przedmiotu obejmuje poznanie budowy i właściwości materiałów metalicznych, polimerowych i ceramicznych, kompozytów oraz ich zastosowań w medycynie i optoelektronice. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien znać róŝne rodzaje współczesnych materiałów technicznych, podstawowe właściwości tych materiałów oraz najwaŝniejsze aspekty technologiczne. W szczególności istotna jest relacja pomiędzy metodami wytwarzania materiałów, ich budową i właściwościami. [1] L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, [2] M. Blicharski, Wstęp do inŝynierii materiałowej, WNT, Warszawa, [3] L.A. Dobrzański, Materiały inŝynierskie i projektowanie materiałowe. Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT, Warszawa, [4] H. Bala, Wstęp do chemii materiałów, WNT,

18 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 8 Forma zaliczenia przedmiotu: zaliczenie Punkty : 1 Rok studiów: 3 Semestr: 5 Podstawy spektroskopii molekularnej Wykładowca: dr hab. Henryk Flakus, prof. UŚ Typ zajęć: wykład Liczba godzin: 15 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: podstawy chemii Treści kształcenia: podstawy spektroskopii oscylacyjnej w podczerwieni, spektroskopii Ramana, spektroskopii rotacyjnej w zakresie mikrofalowym, spektroskopii elektronowo-oscylacyjnej w zakresie światła widzialnego i w nadfiolecie, spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego protonowego, węgla 13C oraz kilku innych jąder atomowych, spektroskopii paramagnetycznego rezonansu spinu elektronowego EPR, spektroskopii Mössbauera, spektroskopii fotoelektronowych. Interpretacja standardowych widm i na zastosowanie omawianych spektroskopii w badaniach naukowych w zakresie chemii organicznej oraz fizykochemii. Cele przedmiotu: Celem wykładu jest wprowadzenie podstawowych pojęć i metod spektroskopowych, mających zastosowanie w badaniach chemicznych, w tym głównie badaniach strukturalnych. Nabycie umiejętności interpretacji widm molekularnych i samodzielnego rozwiązywania standardowych problemów chemicznych wspierając się technikami spektroskopowymi. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien umieć interpretować proste widma molekularne, co umoŝliwi mu rozwiązywanie standardowych problemów odnośnie struktury molekuł, wybranych własności fizyko- chemicznych, reaktywności, etc.; znaleźć zastosowania spektroskopii w róŝnych działach chemii i poza nią. [1] Z. Kęcki: Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, Warszawa, [2] W. Zieliński i A. Rajca, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, WNT, Warszawa,

19 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 9 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 15 Rok studiów: 1 Semestr: 1 Matematyka (część I) Wykładowca: dr Justyna Sikorska Typ zajęć: wykład, konwersatorium Liczba godzin: 60, 60 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: podstawy matematyki z zakresu szkoły średniej Treści kształcenia: Elementy logiki matematycznej i teorii mnogości. Definicja funkcji, złoŝenie funkcji, funkcja odwracalna. Własności zbiorów liczb rzeczywistych i zespolonych. Zasada indukcji matematycznej. Funkcje elementarne własności i wykresy. Algebra liniowa: macierze, układy równań liniowych, wyznaczniki, wartości własne i wektory własne. Elementy geometrii analitycznej. Elementy geometrii przestrzennej. Ciągi liczbowe: granica ciągu, zbieŝność w zbiorze liczb rzeczywistych. Twierdzenia o zbieŝności. Szeregi, kryteria zbieŝności szeregów, szeregi potęgowe. Granica funkcji, własności granic. Ciągłość funkcji, własności funkcji ciągłych. Ciągłość funkcji elementarnych. Pojęcia pochodnej i róŝniczki funkcji rzeczywistej. Twierdzenia o wartości średniej oraz ich konsekwencje. Szereg Taylora. Reguła de l Hospitala obliczania granic. Całka nieoznaczona, funkcja pierwotna. Całka Riemanna, metody obliczania całek. Zastosowanie rachunku róŝniczkowego i całkowego do rozwiązywania zagadnień chemicznych. Cele przedmiotu: Wprowadzenie podstawowych pojęć matematyki współczesnej: liczby rzeczywiste i zespolone, funkcje, ciągi i szeregi, algebra liniowa, geometria, rachunek róŝniczkowy i całkowy. Przedstawienie moŝliwych zastosowań matematyki w chemii i fizyce. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać wiedzę na temat podstawowych pojęć matematyki wyŝszej. Student powinien posiadać umiejętność obliczania granic, pochodnych i całek, jak równieŝ rozwiązywania układów równań liniowych. Student powinien umieć zastosować metody matematyczne do rozwiązywania zagadnień pochodzących z chemii i fizyki. [1] J. Ger, Kurs matematyki dla chemików, Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, [2] W. Krysicki, L. Włodarski, Analiza matematyczna w zadaniach, PWN, Warszawa, [3] J. Sikorska, Zbiór zadań z matematyki dla studentów chemii, Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice,

20 Numer kursu: Numer w siatce studiów: 9 Forma zaliczenia przedmiotu: egzamin Punkty : 9 Rok studiów: 1 Semestr: 2 Matematyka (część II) Wykładowca: dr Justyna Sikorska Typ zajęć: wykład, konwersatorium Liczba godzin: 45, 45 Przedmiot: obowiązkowy Wymagania wstępne: zaliczona matematyka (część I) Treści kształcenia: Rachunek róŝniczkowy funkcji wielu zmiennych: róŝniczka funkcji wielu zmiennych, pochodne cząstkowe oraz ich związek z róŝniczką. Działania na róŝniczkach i pochodnych cząstkowych, zastosowania w chemii. Pochodne cząstkowe wyŝszych rzędów. Zastosowania rachunku róŝniczkowego funkcji wielu zmiennych do wyznaczania ekstremów funkcji. Twierdzenie o funkcji uwikłanej. Ekstrema warunkowe. Całka funkcji wielu zmiennych. Całki iterowane oraz ich związek z całką wielokrotną. Własności całki. Całki w obszarach normalnych na płaszczyźnie i w przestrzeni. Krzywe i powierzchnie w przestrzeniach skończenie wymiarowych. Całki krzywoliniowe i powierzchniowe funkcji wielu zmiennych. Twierdzenia Greena, Gaussa-Ostrogradskiego i Stokesa oraz ich zastosowania w chemii i fizyce. Elementy teorii równań róŝniczkowych: równanie liniowe, równanie jednorodne, równanie Bernoulliego, równanie o zmiennych rozdzielonych; zastosowania w chemii. Układy liniowych równań róŝniczkowych. Równania n-tego rzędu o stałych współczynnikach; zastosowania w fizyce. Równanie Schrödingera. Szeregi Fouriera. Elementy statystyki matematycznej. Wybrane zagadnienia optymalizacji oraz analizy numerycznej. Cele przedmiotu: Wprowadzenie podstawowych pojęć współczesnej matematyki: róŝniczki i całki funkcji wielu zmiennych. Podstawowy wykład teorii równań róŝniczkowych zwyczajnych. Zastosowania rachunku róŝniczkowego i całkowego oraz równań róŝniczkowych w chemii i fizyce. Przedstawienie elementów statystyki matematycznej, teorii optymalizacji oraz metod numerycznych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu zajęć student powinien posiadać wiedzę na temat metod rachunku róŝniczkowego i całkowego funkcji wielu zmiennych oraz podstawowych metod statystyki, analizy numerycznej oraz teorii optymalizacji. Student powinien nabyć umiejętność rozwiązywania niektórych klas równań róŝniczkowych. Powinien równieŝ umieć posługiwać się metodami matematycznymi w opisie zjawisk fizycznych i procesów chemicznych. [1] J. Ger, Kurs matematyki dla chemików, Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, [2] W. Krysicki i L. Włodarski, Analiza matematyczna w zadaniach, PWN, Warszawa, [3] J. Sikorska, Zbiór zadań z matematyki dla studentów chemii, Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice,