Rok akademicki: 2018/2019 Kod: MIC s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Chemia Rok akademicki: 2018/2019 Kod: MIC s Punkty ECTS: 6 Wydział: Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Kierunek: Inżynieria Ciepła Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 1 Strona www: Osoba odpowiedzialna: prof. dr hab. Kalicka Zofia (kalicka@metal.agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. Kalicka Zofia (kalicka@metal.agh.edu.pl) dr Magiera Anna (asocha@agh.edu.pl) dr inż. Jerzak Wojciech (wjerzak@metal.agh.edu.pl) Krótka charakterystyka modułu Podstawy chemii jądrowej, budowy atomu i teorii wiązań chemicznych. Elementy chemii fizycznej kinetyka, równowaga, termochemia, elektrochemia. Wybrane związki. Obliczenia. Laboratorium. Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student zna podstawową terminologię, pojęcia i prawa chemiczne oraz ma wiedzę z zakresu podstawowych obliczeń w chemii. Kolokwium M_W002 Student zna elementy współczesnej teorii budowy atomów i cząsteczek, w szczególności struktury elektronowej atomów, powiązania właściwości chemicznych pierwiastków z układem okresowym oraz wiązań chemicznych. M_W003 Student zna elementy chemii jądrowej. M_W004 Student zna elementy fizykochemii, w tym charakterystykę podstawowych stanów materii, podstawy teorii roztworów elektrolitów oraz podstawowe pojęcia i prawa kinetyki chemicznej. 1 / 7

2 M_W005 Student zna podstawowe właściwości najważniejszych pierwiastków chemicznych oraz typów związków chemicznych. M_W006 Student zna podstawowe operacje i procesy realizowane w praktyce laboratoryjnej oraz zna zasady bezpiecznej pracy z substancjami chemicznymi. IC1A_W04 Wykonanie ćwiczeń Umiejętności M_U001 Student potrafi przewidzieć właściwości chemiczne pierwiastków na podstawie struktury elektronowej. Potrafi wskazać najbardziej prawdopodobne drogi zachodzenia reakcji pomiędzy związkami chemicznymi. IC1A_U02 M_U002 Student czyta ze zrozumieniem podstawowe teksty chemiczne, posługuje się poprawną terminologią chemiczną, potrafi wykonać obliczenia chemiczne. IC1A_U02 Kolokwium M_U003 Student umie zastosować się do podstawowych zasad bezpieczeństwa związanych z używaniem substancji chemicznych w laboratorium. Potrafi posługiwać się podstawowym sprzętem laboratoryjnym i wykonywać proste operacje laboratoryjne wraz z obliczeniami im towarzyszącymi. IC1A_U02 Wykonanie ćwiczeń Kompetencje społeczne M_K001 Student ma świadomość wpływu związków chemicznych na środowisko naturalne IC1A_K05 Wykonanie ćwiczeń Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 Student zna podstawową terminologię, pojęcia i prawa chemiczne oraz ma wiedzę z zakresu podstawowych obliczeń w chemii. Student zna elementy współczesnej teorii budowy atomów i cząsteczek, w szczególności struktury elektronowej atomów, powiązania właściwości chemicznych pierwiastków z układem okresowym oraz wiązań chemicznych. Student zna elementy chemii jądrowej / 7

3 M_W004 M_W005 M_W006 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 Student zna elementy fizykochemii, w tym charakterystykę podstawowych stanów materii, podstawy teorii roztworów elektrolitów oraz podstawowe pojęcia i prawa kinetyki chemicznej. Student zna podstawowe właściwości najważniejszych pierwiastków chemicznych oraz typów związków chemicznych. Student zna podstawowe operacje i procesy realizowane w praktyce laboratoryjnej oraz zna zasady bezpiecznej pracy z substancjami chemicznymi. Student potrafi przewidzieć właściwości chemiczne pierwiastków na podstawie struktury elektronowej. Potrafi wskazać najbardziej prawdopodobne drogi zachodzenia reakcji pomiędzy związkami chemicznymi. Student czyta ze zrozumieniem podstawowe teksty chemiczne, posługuje się poprawną terminologią chemiczną, potrafi wykonać obliczenia chemiczne. Student umie zastosować się do podstawowych zasad bezpieczeństwa związanych z używaniem substancji chemicznych w laboratorium. Potrafi posługiwać się podstawowym sprzętem laboratoryjnym i wykonywać proste operacje laboratoryjne wraz z obliczeniami im towarzyszącymi Kompetencje społeczne M_K001 Student ma świadomość wpływu związków chemicznych na środowisko naturalne Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Podstawowe pojęcia chemiczne. Atomowa jednostka masy, masa atomowa i cząsteczkowa, masa molowa, izotopy, 3 / 7

4 wartościowość pierwiastka, stopień utlenienia, reakcje utleniania-redukcji, stężenia roztworów. Jądro atomowe. Przemiany jądrowe, rodzaje promieniowania jądrowego, oddziaływanie promieniowania jądrowego na organizmy żywe, zastosowanie radioizotopów, defekt masy jądra atomowego, rozszczepienie uranu, fuzja jądrowa, energetyka atomowa. Elektronowa struktura atomu i układ okresowy pierwiastków. Hipoteza de Broglie a, liczby kwantowe, orbitale atomowe, spin elektronowy, orbitale w atomach wieloelektronowych, zakaz Pauliego, konfiguracja elektronowa pierwiastka, elektrony walencyjne, budowa układu okresowego. Budowa cząsteczki. Główne rodzaje wiązań chemicznych, orbitale molekularne, wiązania wielokrotne, związki kompleksowe. Stany skupienia materii. Równanie stanu gazu doskonałego, gazy rzeczywiste, równanie van der Waalsa, napięcie powierzchniowe i lepkość cieczy, wiązania w kryształach i typy kryształów. Kinetyka i mechanizm reakcji chemicznych. Szybkość reakcji definicja i równanie kinetyczne, stała szybkości, wpływ temperatury, rząd reakcji, mechanizm reakcji elementarnej, kataliza chemiczna. Równowaga chemiczna. Reakcje odwracalne, stan równowagi chemicznej, stała równowagi Kc, Kp, Kx, reguła przekory. Elektrolity. Dysocjacja elektrolityczna, stopień i stała dysocjacji, ph, dysocjacja wody, hydroliza soli, iloczyn rozpuszczalności, pojęcie kwasu i zasady wg Arrheniusa i Brönsteda. Termodynamika chemiczna. Pierwsza zasada termodynamiki, energia wewnętrzna, entalpia reakcji chemicznej, prawo Hessa, druga zasada termodynamiki, energia swobodna i entalpia swododna, kryteria samorzutności reakcji Elektrochemia Reakcje elektrochemiczne, ogniwa galwaniczne, szereg napięciowy metali, ogniwa elektrochemiczne, korozja metali. Pierwiastki i związki nieorganiczne. Metale pierwszej i drugiej grupy. Twardość wody. Charakterystyka metali d -elektronowych. Niemetale tlen, wodór, azot, siarka, chlor. Związki organiczne. Węglowodory nasycone, nienasycone i aromatyczne. Fluorowcopochodne węglowodorów. Związki z grupą funkcyjną. Polimery. Paliwa kopalne. Ćwiczenia audytoryjne Związki nieorganiczne. Zasady nazewnictwa, wzory strukturalne, wartościowość i stopień utlenienia. Stężenia roztworów. Definicja i przeliczanie stężeń, rozcieńczanie i mieszanie roztworów. Stechiometria 4 / 7

5 Skład procentowy związku, stechiometria reakcji obliczenia dla reagentów czystych, zanieczyszczonych (technicznych) i w postaci roztworów. Równowaga chemiczna Stała równowagi, stężenia równowagowe. Termochemia. Entalpia reakcji, standardowe entalpie spalania i tworzenia, prawo Hessa. Chemia organiczna. Zasady nazewnictwa węglowodorów.. Ćwiczenia laboratoryjne Podstawowe techniki pracy laboratoryjnej. Omówienie zasad bezpiecznej pracy z substancjami chemicznymi, zapoznanie się z podstawowymi operacjami jak: rozpuszczanie metali w kwasie, strącanie i rozpuszczanie osadów, rozcieńczanie roztworów, pomiar ph. Analiza jakościowa wybranych kationów. Identyfikacja wybranych kationów (reakcje charakterystyczne), reakcje wodorotlenków amfoterycznych z kwasami i mocnymi zasadami. Równowagi w wodnych roztworach elektrolitów. Dysocjacja słabego kwasu, hydroliza soli, iloczyn rozpuszczalności. Analiza miareczkowa. Umiejętność miareczkowania i obliczeń stechiometrycznych dla reakcji w roztworach. Alkacymetria reakcje między roztworami kwasów i zasad. Manganometria reakcje utleniania i redukcji. Elektrochemia metali. Szereg napięciowy metali Sposób obliczania oceny końcowej w 0.6 ocena z egzaminu ocena z ćwiczeń audytoryjnych ocena z ćwiczeń gdzie w=1 dla egzaminu zdanego w I i II terminie w=0.9 dla egzaminu zdanego w III terminie Studenci, którzy chcieliby mieć przepisaną ocenę z chemii z poprzedniego roku akademickiego, powinni zgłosić się w pierwszych tygodniach października do wykładowcy i przedstawić stosowną dokumentację, aby uzyskać zgodę. Zaliczenia poprawkowe: 1/ Ćwiczenia audytoryjne do zaliczenia poprawkowego może przystąpić student, który uczęszczał na zajęcia i pisał kolokwia, wówczas zaliczenie poprawkowe ma formę kolokwium obejmującego taki sam zakres jak cząstkowe kolokwia na ćwiczeniach. 2/ Ćwiczenia laboratoryjne w terminie poprawkowym nie ma możliwości wykonania ćwiczeń. Do egzaminu w terminie poprawkowym można przystąpić po uzyskaniu zaliczeń. Wymagania wstępne i dodatkowe Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem). 5 / 7

6 Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.Z. Kalicka, E. Kawecka-Cebula, A. Magdziarz: Ćwiczenia z chemii ogólnej dla studentów Wydziału Inżynierii Metali i Informatyki Stosowanej, Skrypt Uczelniany, Wydawnictwo AGH, Kraków, 2009, 2011, 2013, 2013 (dodruk 2017) zalecane ostatnie dwa wydania. 2.Z. Kalicka, E. Kawecka-Cebula: Laboratorium z chemii ogólnej dla studentów metalurgii, Skrypt Uczelniany, Wydawnictwo AGH, Kraków, 1998, 1999, A. Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa, od T. Grzybek, Z. Kalicka: Chemia dla energetyków 1, Chemia ogólna i nieorganiczna, Wydawnictwo AGH, Kraków, P.W. Atkins: Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa, J. McMurry: Chemia organiczna, PWN, Warszawa, od literatura dodatkowa 7.P.W. Atkins: Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Retention of S with lignite using cedarnut shell in the co-combustion process performed in a fluidized bed combustor. Jerzak W., Kalicka Z., Kawecka-Cebula E., Straka R., Combustion Science and Technology, 2018, vol.190, p Degradation behavior of electrospun PLA and PLA/CNT nanofibres in aqueous environment. Magiera A., Markowski J., Pilch J., Blazewicz S. Journal of Nanomaterials, 2018: , Co-combustion of biomass and bituminous coal in a fluidized two bed reactor. Jerzak W., Kalicka Z., Kawecka-Cebula E. Energy Sources, Part A, 2017, vol.39; p PLA-Based Hybrid and Composite Electrospun Fibrous Scaffolds as Potential Materials for Tissue Engineering. Magiera A., Markowski J., Menaszek E., Pilch, J., Blazewicz, S. Journal of Nanomaterials, 2017: , Study on chemical composition of fly ash from fluidized-bed and conventional coal combustion. Kuźnia M., Magiera A., Jerzak W., Ziąbka, M., Lach R. Przemysl Chemiczny, 2017, vol.96, p Experimental and thermodynamic analysis of trace element speciation during the combustion of ground cedar nut shells. Jerzak W., Energy and Fuels, 2017, vol.31, p The chemical-looping combustion of propane with iron (III) oxide as an oxygen carrier Jerzak W., Kalicka Z., Kawecka-Cebula E, Wilk M., Combustion Science and Technology, 2016, vol.188, Comparison of hazelnut and peanut shells combustion in bubbling fluidized- bed combustor" Jerzak W., Kalicka Z., Kawecka-Cebula E, Kuźnia M., Energy Sources, Part A, 2016, vol.38, On the CO and NOx emission in the kinetic combustion of propane natural gas mixtures Jerzak W., Kalicka Z., Kawecka-Cebula E., Environment Protection Engineering, 2015, vol.41, p Preparation and characterization of nanofibrous polymer scaffolds for cartilage tissue engineering. Markowski J., Magiera A., Lesiak M., Sieron A.L., Pilch J., Blazewicz S. Journal of Nanomaterials, 2015: , Informacje dodatkowe Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych Warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest uczęszczanie na zajęcia oraz uzyskanie oceny pozytywnej z pisemnych kolokwiów. Dopuszcza się 1 nieobecność nieusprawiedliwioną, jeśli jednak dotyczy ona kolokwium, wówczas student otrzymuje z niego ocenę negatywną. W przypadku usprawiedliwionej nieobecności student pisze zaległe kolokwium w terminie uzgodnionym z prowadzącym.plan kolokwiów i zasady oceniania przedstawia prowadzący na pierwszych zajęciach. Student, który uczęszczał na zajęcia, lecz otrzymał ocenę niedostateczną, może dwukrotnie przystąpić do zaliczenia w terminie poprawkowym. Zaliczenie ćwiczeń Warunkiem zaliczenia jest obecność na każdym z 5 ćwiczeń i wykazanie właściwej aktywności w jego wykonaniu i zaliczeniu. W przypadku nieobecności usprawiedliwionej student musi odrobić ćwiczenie w ramach zajęć innych grup na Wydziale, po uzgodnieniu terminu z prowadzącym. Wykłady Wykłady są nieobowiązkowe, jednak w przypadku uczęszczania na wykłady student może otrzymać pewną liczbę punktów dopisaną do wyniku egzaminu, o ile tak postanowi wykładowca. Liczbę obecności i liczbę punktów podaje wykładowca na wykładzie. Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest ocena pozytywna zarówno z ćwiczeń audytoryjnych jak i 6 / 7

7 . Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Udział w ćwiczeniach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie do zajęć lub kolokwium zaliczeniowe Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 28 godz 14 godz 14 godz 45 godz 45 godz 2 godz 2 godz 150 godz 6 ECTS 7 / 7