Wykład 2 Sensory i biosensory w współczesnej analityce - dr Paweł Krzyczmonik

Transkrypt

1 I rok stacjonarnych studiów II stopnia Wykład do wyboru Zapisy na zajęcia w dziekanacie w terminie 4-10 stycznia 2016 Student I roku, specjalizacji Chemia w nauce i gospodarce musi wybrać dwa z proponowanych wykładów. Student I roku specjalizacji: Chemia i nanotechnologia nowoczesnych materiałów, kierunków: Chemia kosmetyczna i Analityka chemiczna i Nauczanie chemii musi wybrać jeden z proponowanych wykładów. Wykład 1 Electroanalysis fundamentals and applications - dr Sławomir Domagała Item Year/semester Number of hours Electroanalysis fundamentals and applications. I year/ii level Optional/elective lecture (English), 28 hours Language English ECTS credits 4 Lecturer dr Sławomir Domagała Preliminary requirements Objectives Contents Terms to pass Recomended literature Fundamentals of electrochemistry, redox processes of organic and inorganic compounds Fundamentals of electroanalytical chemistry. The aim of this lecture is to give students the ideas of the electroanalytical chemistry and the applications. Fundamental aspects of electron transfer processes. 1. Oxidation and reduction processes. 2. Electrode reactions. 3. Kinetics of heterogenic electron transfer. Mass transport processes. 4. Electrical double layer and its structure. 5. Thermodynamics of electrochemical reactions 6. Kinetics of electrochemical reactions. 7. Electrodes, electrolytes and experimental setup. Electroanalytical Techniques 8. Potentiometry. 9. Cyclic voltammetry. 10. Pulse voltammetry 11. Square-wave voltammetry. 12. Chronocoulometry. 13. Electrochemical impedance spectroscopy. 14. UV/Vis/NIR spectroelectrochemistry. 15. Stripping voltammetry. 16. Electrochemical studies of solid compounds and materials. 17. Electrochemical quartz crystal nanobalance. Examination (English) C. Lefrou, P. Fabry, J.C. Poignet Electrochemistry, Springer, 2012 H. Lund, Organic Electrochemistry, Marcel Dekker, New York, Basel, 2001 I. Fried, The chemistry of electrode processes. Academic Press London and New York, 1973

2 Wykład 2 Sensory i biosensory w współczesnej analityce - dr Paweł Krzyczmonik Nazwa przedmiotu/ kod Rok/ semestr Rodzaj zajęć/liczba godzin/ Punkty ECTS 4 Prowadzący Wymagania wstępne Sensory i biosensory we współczesnej analityce wykład do wyboru stopień II, rok I, semestr II wykład / 28 godzin Dr Paweł Krzyczmonik Znajomość podstaw analizy chemicznej, chemii organicznej i nieorganicznej i elektrochemii. Cele dydaktyczne Opis treści zajęć Metody Nauczania Warunki zaliczenia Zalecana lista lektur Zapoznanie studentów z budową i działaniem sensorów i biosensorów oraz z ich zastosowaniami w analizie. Przedstawienie zasad projektowania sensorów i technik ich wytwarzania. Rozpoznawanie chemiczne, selektywność, specyficzność, czułość, precyzja. Metody chemicznej modyfikacji powierzchni: polimery przewodzące, silanizacja, samoorganizacja (self- asemmbly), metody zol-żel. Membrany półprzepuszczalne i jonoselektywne: równowagi międzyfazowe: granica faz elektroda/roztwór, potencjał ciekłego złącza, potencjał dyfuzyjne, potencjał Donnana, potencjał membrany jonoselektywnej. Sensory elektrochemiczne : elektrody modyfikowane, nanostruktury, modyfikacje nanostruktur, Elektrodowe materiały kompozytowe, wdrukowywanie molekularne, screen printed electrodes. Metody detekcji stosowane w sensorach elektrochemicznych. Sensory optyczne: podstawowe wiadomości z optyki światłowodów, budowa i działanie jonowych i gazowych sensorów optycznych. Sensory elektryczne Sensory masowe: zjawiska piezo- i piroelektryczne. Sensory termiczne: sensory piroelektryczne i gazowe sensory katalityczne. Biosensory: metody immobilizacji enzymów i białek, metody click Chemistry materiały biokatalityczne, Podstawy kinetyki reakcji enzymatycznych Systemy detekcji w biosensorach: optyczne, elektrochemiczne, masowe i termiczne. Analiza przepływowa Miniaturyazcjia w analityce Matryce sensorów, Micro Total Chemical Analysis Systems (μ-tas) układy LAB-on -CHIP Przykłady komercyjnych zastosowań sensorów i biosensorów w analizie chemicznej, środowiska, biochemicznej i medycznej. Wykład informacyjny i problemowy z prezentacją multimedialną. Zaliczenie na podstawie obecności i na podstawie pisemnego opracowania wybranych zagadnień z tematyki wykładu. 1. Z. Brzózka, W. Wróblewski, Sensory chemiczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,W-wa Pr. zbiorowa pod red Z.Brzózki Miniaruryzacjia w analityce, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, W-wa 2005

3 3. J. Janata, Principles of Chemical Sensors, Springer, wyd. 2, P. Gründler, Chemical Sensors, An Introduction for Scientists and Engineers, Springer, P. N. Bartlett (ed.), Bioelectrochemietry, fundamentals, experimental techniques and applications, Willey & Sons, W. Szczepaniak, Metody Instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, W-wa O.Hammerich, J.Ulstrup Bioinorganic electrochemistry Springer, A.J.Bard, G.Inzelt, F.Scholz, Electrochemical Dictionary Springer, M. Orłowska, Praca doktorska, Uniwersytet Gdański, Wydział Chemii, Gdańsk M. Łoś, Biosensory jako nowoczesne narzędzie w diagnostyce i detekcji. IChF UG Wykład 3 Podstawy biotechnologii i inżynierii genetycznej technologii XXI wieku prof. UŁ dr hab. Bartłomiej Pałecz Wykład. "Zarys biotechnologii i inżynierii genetycznej technologii XXI wieku" wykładowca: prof. dr hab. Bartłomiej Pałecz Zakład Chemii Biofizycznej, Katedry Chemii Fizycznej Treści kształcenia Krótki zarys historii biotechnologii i inżynierii genetycznej. Podział współczesnej biotechnologii oraz kierunki jej rozwoju. Podział mikroorganizmów (bakterie, archeony, glony, drożdże, grzyby). Przegląd podstawowych technologii biochemicznych. Procesy biosyntezy, biokataliza i ich zastosowanie. Kinetyka reakcji enzymatycznych, wzrostu drobnoustrojów. GMO - genetycznie modyfikowane organizmy. Zastosowanie mikroorganizmów w procesach biotechnologicznych w przemysłach: chemicznym, farmaceutycznym, kosmetycznym i spożywczym. Zastosowanie procesów biotechnologicznych i mikroorganizmów w ochronie środowiska. Stosowanie mikroorganizmów do zwalczania insektów, patogenów oraz chwastów w uprawach roślinnych. Literatura podstawowa i uzupełniająca Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. Chmiel A., W-wa: PWN Inżynieria biochemiczna. Aiba S., Humphrey A.E., Millis N.F., Warszawa: WNT Biotechnologia w ochronie środowiska. Klimiuk E., Łebkowska M. W-wa: WN PWN Podstawy biotechnologii przemysłowej. Red. W. Bednarski i J. Fiedurek. W-wa: WNT Małolepszy W., Biotechnologia żywności, Wyd. Akademii Ekonomicznej im. O. Langego, Wrocław 2002 Krótkie wykłady; Genetyka, Winter PC., Hickey GI., Fletcher HLK., 2002, PWN, 7Krótkie wykłady. Biologia molekularna. Turner PC., Mc Lennan AG., Bates AD., White MRH, 2007, PZWN, Warszawa

4 Biotechnologia roślin, Leśniak W., PWN, Warszawa 2001 Wykład 4 Substancje biologicznie czynne pochodzenia roślinnego oraz zwierzęcego stosowane w preparatach kosmetycznych i farmaceutycznych - prof. dr hab. Bartłomiej Pałecz (Zakład Chemii Biofizycznej). Wykład: Substancje biologicznie czynne pochodzenia roślinnego oraz zwierzęcego stosowane w preparatach kosmetycznych i farmaceutycznych - wykładowca prof. dr hab. Bartłomiej Pałecz (Zakład Chemii Biofizycznej, Katedry Chemii Fizycznej). Program wykładu Definicja substancji biologicznie czynnych (związków biologicznie aktywnych) w kosmetyce i medycynie (kosmetyki, kosmeceutyki i leki). Zastosowanie substancji biologicznie czynnych w kosmetyce i farmacji. Podział substancji biologicznie czynnych na specyfiki pochodzenia roślinnego, pochodzenia zwierzęcego oraz syntetyczne związki biologicznie aktywne. Substancje biologicznie czynne pochodzenia roślinnego (zioła, warzywa, owoce), ich właściwości i działanie biologiczne: antybiotyki, alkaloidy, polifenole, witaminy, balsamy, barwniki, garbniki, cukry, cytokiny, enzymy, fitohormony, flawonoidy, kwasy owocowe, lipidy (metoda przemysłowa otrzymywania olejów roślinnych), mikroelementy i makroelementy, białka, saponiny, śluzy, żywice, olejki eteryczne oraz pozostałe. Substancje biologicznie czynne pochodzenia zwierzęcego, ich właściwości fizykochemiczne i działanie biologiczne: hormony, feromony, lipidy, wyciągi z łożysk, białka (kolagen i elastyna), substancje zapachowe i inne (mleczko pszczele). Witaminy (antyoksydanty) podział, właściwości fizykochemiczne i działanie biologiczne poszczególnych witamin, metody ich otrzymywania. Narkotyki (alkaloidy) pochodzenia roślinnego (ich lecznicze działanie). Jady zwierzęce oraz trucizny pochodzenia roślinnego - występowanie i ich zastosowanie. Literatura 1. Ch. Scott - Moncrieff, ABC witamin. Naturalne źródła niezbędnych składników odżywczych, Świat Ksiązki, Warszawa S. Kohlmunzer, Farmakognozja. Podręcznik dla studentów farmacji, wydanie V, PZWL, Warszawa I. Matławska, Farmakognozja, Akademia Medyczna w Poznaniu, Poznań W.S. Brud, I. Konopacka, Tajemnice aromaterapii. Pachnąca apteka, Warszawa D.S. Khalsa, Żywność lekarstwem, Wydawnictwo Ravi, Łódź S. Janicki, A. Fiebig, M. Sznitowska, Farmacja stosowana, PZWL, Warszawa R.H. Muller, G. E. Hildebrand, Technologia nowoczesnych postaci leków, PZWL, Warszawa K. Kieć Koronowicz, Wybrane zagadnienia z metod poszukiwania i otrzymywania środków leczniczych, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków B. Jaroszewska, Kosmetologia, Wydawnictwo Atena, Warszawa J. Dylewska Grzelakowska, Kosmetyka stosowana, WSiP, Warszawa Wykład 5 Wprowadzenie do współczesnej chemii organicznej - dr Emilia Obijalska

5 WPROWADZENIE DO WSPÓŁCZESNEJ CHEMII ORGANICZNEJ Wykład do wyboru 28h (14*2h) dla studentów I roku studiów II stopnia Prowadzący dr Emilia Obijalska 1. LITERATURA: a) J. McMurry, Chemia Organiczna, PWN (wydanie dowolne b) J. Clyden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Chemia Organiczna, WNT c) J. Eames, J. M. Peach, Stereochemia, WUW d) M. G. Moloney, Mechanizmy reakcji, związków organicznych, WUW e) J. Gawroński, K. Gawrońska, K. Kacprzak, M. Kwit, Współczesna synteza organiczna, PWN 2. REALIZOWANE TREŚCI: a) Język współczesnej syntezy organicznej Czyli o czym oni (chemicy-organicy) mówią???. Podstawowe terminy stosowane w chemii organicznej (stereoselektywność, diastereeoselektywność, enancjoselektywność, stereospecyficzność, grupa prochiralna, kataliza asymetryczna, indukcja asymetryczna). a) Reakcje substytucji rodnikowej Czy ktoś je obecnie jeszcze robi?. Rodniki powtórzenie wiadomości (trwałość, metody generowania). Defunkcjonalizacje rodnikowe na atomie węgla sp 3. b) Reakcje substytucji nukleofilowej Czy na prawdę są przez chemików stosowane?. Typy reakcji S N powtórzenie i uzupełnienie wiadomości (reakcje S N w halogenkach alkilowych, alkoholach, w halogenkach arylowych w tym reakcja VNS, pochodnych kwasów karboksylowych; mechanizmy, warunki). Nukleofile fosforowe: reakcja Arbuzowa. Stereochemia reakcji S N w pochodnych alkilowych, reakcja Mitsunobu, selektywne otwieranie pierścieni oksiranów i azirydyn. Strategia grup ochronnych w syntezie polipeptydów, polinukleotydów i polisacharydów. Kataliza przeniesienia międzyfazowego. c) Addycja nukleofilowa Czyli wszystko o grupie karbonylowej i nie tylko. Powtórzenie i rozszerzenie wiadomości o reakcjach A N, porównanie reaktywności wiązań C=O, C=N i C=S. Reakcja Wittiga i Hornera-Wadswortha-Emmonsa. Reakcje A N przebiegające z utworzeniem nowego centrum stereogenicznego, podstawowe pojęcia stosowane w tzw. syntezie asymetrycznej. Synteza stereoselektywna w akcji (reakcja Streckera, kondensacja aldolowa, addycje Et 2Zn, redukcja, addycje odczynników Grignarda). e) Reakcje cykloaddycji Czyli nie taki diabeł straszny..???. Reakcje Dielsa-Aldera, 1,3-dipolarna cykloaddycja. f) Wybrane reakcje selektywnego tworzenia wiązań węgiel-węgiel katalizowane kompleksami metali grup przejściowych Czyli zakręcone mechanizmy reakcji katalizowanych kompleksami palladu i rutenu. Reakcja Hecka i reakcja Suzuki. Metateza olefin. 3. ZASADY ZALICZENIA: Zgodne z zasadami zaliczenia określonymi w programie studiów. Wykład 6 Gospodarka odpadami i ich recykling (CHEMONIT) - dr Marek Zieliński dr Marek Zieliński na rok akademicki 2015/2016

6 Wykład do wyboru: Gospodarka odpadami i ich recykling (CHEMONIT). studia II stopnia, I rok, semestr letni, "Wykład do wyboru" - 28 godzin + egzamin. Kod przedmiotu: Nazwa przedmiotu: Gospodarka odpadami i ich recykling (CHEMONIT) Jednostka: Wydział Chemii Punkty ECTS i inne: 4 Język prowadzenia: polski Skrócony opis: Cele dydaktyczne: Przedmiot prowadzony jest w ramach projektu (CHEMONIT), finansowanego ze środków funduszy norweskich oraz środków krajowych. Przedmiot zapoznaje studentów z podstawowymi pojęciami stosowanymi w gospodarce odpadami. Przedstawia klasyfikację odpadów i podstawowe jej zagadnienia. Pokazuje regulacje prawne jakie istnieją w Polsce oraz krajach Unii Europejskiej. Charakteryzuje właściwości technologiczne odpadów komunalnych oraz perspektywy ich wykorzystania. Przedmiot zapoznaje z odpadami przemysłowymi przemysłu metalowego, paliwowo-energetycznego, rafineryjnopetrochemicznego, celulozowo-papierniczego oraz chemicznego. Przedstawia również charakterystykę odpadów niebezpiecznych, radioaktywnych i budowlanych. Powyższy przedmiot uczy metod badania odpadów. Zapoznaje podczas wykładów ze sposobami składowania odpadów, ich segregacją i przetwarzaniem. Pokazuje przetwarzanie odpadów w sposób mechaniczno-biologiczny oraz termiczny. Można zapoznać się również z najnowocześniejszymi urządzeniami stosowanymi w gospodarce odpadami i firmami zajmującymi się tymi odpadami. Na podstawie czasopism dotyczących odpadów można dowiedzieć się o nowościach z dziedziny gospodarki odpadami z kraju i zagranicy. Poznaje się strony internetowe i książki poruszające sprawy gospodarki odpadami i ich recykling. Warunki zaliczenia: egzamin Wymagania Wymagana jest znajomość podstaw chemii ogólnej, chemii wstępne: nieorganicznej, ochrony środowiska. Efekty kształcenia: - student zna po ukończeniu wykładów podstawowe pojęcia z dziedziny gospodarki odpadami, - umie zakwalifikować odpady do odpowiedniej grupy, - potrafi wskazać metody badania odpadów, - na podstawie poznanej literatury polskiej i zagranicznej oraz stron internetowych potrafi znaleźć i zinterpretować problem wiążący się z odpadami, - wie jak przetworzyć i wykorzystać różnego rodzaju odpady. Typ zajęć: Wykład, 28 godzin Koordynatorzy: dr Marek Zieliński Zaliczenie: Ocena zgodna z regulaminem studiów Treści kształcenia: Wprowadzenie do gospodarki odpadami. Regulacje prawne dotyczące odpadów w Polsce i krajach Unii Europejskiej. Organizacja gospodarki odpadami (ograniczenia powstawania odpadów, ekoinnowacje w technologii przedsiębiorstw). Odpady komunalne (charakterystyka i właściwości technologiczne odpadów komunalnych, raport zmian w gospodarce odpadami komunalnymi,

7 Metody dydaktyczne: Sposoby i kryteria oceniania: rynek gospodarowania odpadami komunalnymi w Polsce, perspektywa 2030, kluczowe wyzwania w gospodarce odpadami komunalnymi w krajach UE-11). Odpady przemysłowe (stan gospodarki odpadami przemysłowymi, odpady górnicze, odpady przemysłu metalowego, odpady przemysłu paliwowo-energetycznego, odpady przemysłu rafineryjno-petrochemicznego, odpady przemysłu celulozowopapierniczego, odpady przemysłu chemicznego, odpady niebezpieczne). Odpady budowlane. Odpady radioaktywne. Odpady organiczne (odpady przemysłu spożywczego, osady ściekowe). Odpady biodegradowalne. Odpady chemiczne. Metody badań odpadów. Składowanie, segregacja i recykling. Utylizacja odpadów (kompostowanie, mechanicznobiologiczne przetwarzanie odpadów, termiczne przekształcanie odpadów). Kompleksowa gospodarka odpadami (budowanie systemu zarządzania gospodarką odpadami komunalnymi w gminie, instalacje do biostabilizacji, innowacyjna technologia mechaniczno-cieplnego przetwarzania odpadów komunalnych, hybrydowy proces oczyszczania odcieków składowiskowych, zastosowanie najnowszych oraz innowacyjnych urządzeń i technologii, ewolucyjne przejście ze starego do nowego systemu). Urządzenia stosowane w gospodarce odpadami. Nowości z kraju i ze świata odpadów. Strony internetowe poświęcone odpadom i ochronie środowiska. Firmy zajmujące się gospodarką odpadami. - umiejętne przekazywanie wiedzy w formie wykładu, - czasopisma tematyczne i filmy, - dyskusja podczas wykładu, - sposoby uczenia się z książki i z wykładów, - obecność na wykładzie, - aktywność merytoryczna związana z tematem wykładu, - egzamin pisemny, Literatura: 1. Cz. Rosik-Dulewska, Podstawy gospodarki odpadami, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, B. Bartkiewicz, Oczyszczanie ścieków przemysłowych, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, A. Jędrczak, Biologiczne przetwarzanie odpadów, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, J. Podedworna, K. Umiejewska, Technologia osadów ściekowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, E.M. Siedlecka, Ekoinnowacje w technologii i organizacji przesiebiorstw, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk, A. Bielicka-Giełdoń, E. Grabowska, E.M. Siedlecka, A. Zaleska, Inżynieria Środowiska, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk, W. Anigacz, E. Zakowicz, Ochrona Środowiska, Wydawnictwo Politechniki Opolskiej, Opole, M. Kudła, P. Zimolzak, Raport zmian w gospodarce odpadami komunalnymi, Public Relations Ecco Network, T. Styś, R. Foks, Raport polski. Rynek gospodarowania odpadami komunalnymi w Polsce. Perspektywa 2030, Instytut Sobieskiego, Warszawa, Raport światowy. Kluczowe wyzwania w gospodarce odpadami komunalnymi w krajach UE-11, Ernst & Young, K. Skalmowski, K. Wolska, U. Pieniak, I. Roszczyńska, Badania

8 właściwości technologicznych odpadów komunalnych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, L. Gajkowska-Stefanska, S. Guberski, W. Gutowski, Z. Mamak, Z. Szperliński, Laboratoryjne badania wody, ścieków i osadów ściekowych, część I i II, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, XVIII Konferencja, Kompleksowa gospodarka odpadami. Rok doświadczeń w budowaniu nowego modelu gospodarki odpadami, ABRYS Sp. z o.o., Iława, 2014.