SYLABUS. Studia. Kierunek studiów Poziom kształcenia Forma studiów Inżynieria materiałowa Studia pierwszego studia stacjonarne

Transkrypt

1 SYLABUS Nazwa przedmiotu Chemia Nazwa jednostki prowadzącej Wydział Matematyczno-Przyrodniczy przedmiot Instytut Fizyki Kod przedmiotu Studia. Kierunek studiów Poziom kształcenia Forma studiów Inżynieria materiałowa Studia pierwszego studia stacjonarne stopnia Rodzaj przedmiotu przedmiot podstawowy Rok i semestr studiów I rok, semestr II Imię i nazwisko koordynatora dr Przemysław Kolek przedmiotu Imię i nazwisko osoby prowadzącej dr Przemysław Kolek wykład, laboratorium ( osób prowadzących) zajęcia z przedmiotu Cele zajęć z przedmiotu Celem wykładu jest umożliwienie studentom zrozumienia przemian chemicznych i ich znaczenia w wytwarzaniu i kształtowaniu własności materiałów inżynierskich. Celem ćwiczeń laboratoryjnych jest praktyczne zapoznanie się studentów z podstawowymi obliczeniami chemicznymi oraz charakterystyką związków nieorganicznych, typami reakcji, kinetyką reakcji, reakcjami jonowymi, redoks. Reaktywnością związków organicznych: alkoholi, aldehydów, ketonów, kwasów karboksylowych, tłuszczów i węglowodanów. Wymagania wstępne Efekty kształcenia Zakres wiedzy i umiejętności zdobytych w szkole średniej z przedmiotu chemia. Wiedza: ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną w zakresie chemii i jej technicznych zastosowań niezbędną do rozumienia i opisu podstawowych zjawisk fizycznych oraz rozumienia roli chemii w różnych obszarach techniki i technologii IM_W0 ma elementarną wiedzę z zakresu budowy materii, zastosowania w technologii wytwarzania nowoczesnych materiałów IM_W04 ma elementarną wiedzę na temat wytwarzania materiałów IM_W Umiejętności: potrafi korzystać z przekazu słownego i graficznego treści nauczania IM_U0 potrafi przygotowywać opracowania i prace pisemne IM_U03

2 Kompetencje społeczne: potrafi pełnić rolę lidera grupy realizującej odpowiednie zadanie; umie oszacować czas potrzebny na realizację zleconego zadania; potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminówim_k05 Forma(y) zajęć, liczba realizowanych godzin i sposób ich realizacji Wykład 30 godzin, Ćwiczenia laboratoryjne 30 godzin Treści programowe TEMATYKA WYKŁADU PODSTAWY CHEMII OGÓLNEJ I NIEORGANICZNEJ Podstawowe pojęcia chemii. Prawa stechiometrii. Prawo stałości składu. Prawo stałych stosunków stechiometrycznych i jego wersje: prawa stałych stosunków molowych, wagowych i objętościowych. Odstępstwa od praw stechiometrii. Prawo okresowości. Budowa i rozmiary atomu, pierwiastki chemiczne i izotopy. Model atomu Bohra i model kwantowo-mechaniczny, orbitale atomowe. Atomy wieloelektronowe: kolejność zapełniania podpowłok, stałe przesłaniania, konfiguracje elektronowe. Promienie atomowe kowalencyjne, metaliczne i promienie jonowe. Układ okresowy a właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków: elektroujemność i jej związek z energią jonizacji i powinowactwem elektronowym. Podział na metale, niemetale i amfolity oraz jego relacje z właściwościami fizycznymi: przewodniki, izolatory i półprzewodniki. Budowa cząsteczek chemicznych. Typy wiązań chemicznych: elektronowa teoria wiązań chemicznych Lewisa i Kossela. Wartościowości i stopnie utlenienia pierwiastków; teoria orbitali molekularnych, wiązania σ i π, orbitale wiążące i antywiążące hybrydyzacja orbitali. Oddziaływania międzycząsteczkowe van der Waalsa. Ważniejsze grupy związków nieorganicznych: tlenki, wodorki, wodorotlenki, kwasy tlenowe i beztlenowe, sole, hydroksosole i wodorosole. Reakcje jonowe i teorie kwasów i zasad: teoria dysocjacji elektrolitycznej Arheniusa. Inne teorie kwasów i zasad: teoria protonowa Brönsteda, teoria elektronowa Lewisa. Równowagi w wodnych roztworach elektrolitów. Stała równowagi reakcji chemicznej. Stałe dysocjacji kwasów i zasad, stopień dysocjacji, moc kwasów i zasad. Iloczyn rozpuszczalności soli. Iloczyn jonowy wody i skala ph. Wskaźniki kwasowo-zasadowe. Hydroliza soli słabych kwasów i zasad. Roztwory buforowe. 3 3

3 ELEMENTY CHEMII FIZYCZNEJ Procesy utleniania i redukcji. Bilans elektronowy reakcji redoks, równania połówkowe reakcji redoks. Ważniejsze utleniacze i reduktory. Szereg elektrochemiczny jonów metali. Prawa elektrolizy Faradaya. Ogniwa elektrochemiczne i akumulatory. Korozja elektrochemiczna. Potencjały (siły elektromotoryczne, SEM) półogniw i ogniw elektrochemicznych - równanie Nernsta. Związek SEM półogniwa z entalpią swobodą Gibasa reakcji elektrodowej. Korozja elektrochemiczna i metody ochrony antykorozyjnej. Ważniejsze typy ogniw i akumulatorów. Podstawy termodynamiki. Pierwsza zasada termodynamiki, energia wewnętrzna, praca objętościowa i ciepło. Procesy w warunkach izobarycznych, entalpia. Termochemia, prawo Hessa, standardowe molowe entalpie tworzenia związków chemicznych. Druga zasada termodynamiki - definicja entropii i molekularna interpretacja entropii. Odwracalność i samorzutność procesów w układach zamkniętych i izolowanych. Warunki samorzutności procesów/reakcji warunkach izochorycznych oraz izobarycznych. Energia swobodna i entalpia swobodna Gibbsa. Układy wielofazowe. Przemiany fazowe, diagramy fazowe. Reguła faz Gibasa. Układy wieloskładnikowe: układ ciecz para, prawo Raoulta, zeotropy i azeotropy, destylacja, i rektyfikacja, przetwórstwo ropy naftowej. Układ cało stałe ciecz, eutektyki. Elementy kinetyki chemicznej. Definicja szybkości reakcji. Równania kinetyczne, stała szybkości reakcji, rząd reakcji, kinetyka rzędu 0,, 3. Czas połowicznego rozpadu. Molekularna interpretacja kinetyki chemicznej: zależność stałej szybkości reakcji, od temperatury równanie Arheniusa, teoria zderzeń efektywnych i teoria kompleksu aktywnego. Kataliza i katalizatory, inhibitory. ELEMENTY CHEMII POLIMERÓW 7 Polimery, tworzywa sztuczne charakterystyka ogólna. Sposoby klasyfikacji polimerów. Polimeryzacja łańcuchowa i stopniowa, reakcje polimeryzacji i polikondensacji i poliaddycji. Grupy polimerów i ważniejsze tworzywa: poliolefiny. Polimery 3 dienowe - procesy sieciowania wulkanizacja kauczuku i lateksu. Tworzywa poliwinylowe. Poliestry. Poliamidy. Poliuretany. Tworzywa silikonowe - polisiloksany. Kopolimery statystyczne, naprzemienne i blokowe. Materiały kompozytowe. Polimery przewodzące. Zależność właściwości fizycznych i możliwości zastosowań w technice, od rodzaju polimeru, oddziaływań międzycząsteczkowych i masy cząsteczkowej polimeru. Łączna liczba godzin wykładu 30 3

4 TEMATYKA ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Nr Tematy ćwiczeń laboratoryjnych zajęć Podstawy pracy w laboratorium chemicznym. Zapoznanie ze sprzętem laboratoryjnym i odczynnikami chemicznymi. Zasady BHP i zasady utylizacji zużytych odczynników. Podstawy obliczeń chemicznych: obliczenia stechiometryczne i obliczanie stężeń roztworów. Podstawowe czynności laboratoryjne: ważenie, przygotowanie naważek, sporządzanie roztworów o określonych stężeniach oraz rozcieńczanie roztworów. 3,4 Reakcje zobojętniania, skala ph, miareczkowanie kwasowo-zasadowe, miareczkowanie mocnych kwasów i mocnych zasad Liczba godzin 5 Równowaga chemiczna dysocjacji słabych kwasów i zasad 6 Równowagi kwasowo-zasadowe: hydroliza soli słabych kwasów lub słabych zasad 7 Roztwory buforowe. 8 Reakcje wytrącania. Iloczyn rozpuszczalności elementy analizy jakościowej kationów i anionów 9 Miareczkowanie strąceniowe analiza chlorków 0 Reakcje utleniania i redukcji Ogniwa galwaniczne. Szereg elektrochemiczny metali. Sprawdzenie równania Nernsta. Elektroliza. Miedziowanie i cynkowanie elektrolityczne. 3 Ochrona antykorozyjna ochrona anodowa i katodowa. 4 Rozdzielanie substancji destylacja i rektyfikacja 5 Rozdzielanie substancji ekstrakcja. Kinetyka chemiczna katalityczny rozkład wody utlenionej Metody dydaktyczne Sposób(y) i forma(y) zaliczenia Wykład. Ćwiczenia laboratoryjne praca w grupach w laboratorium przy użyciu sprzętu laboratoryjnego. Zaliczenie testu pisemnego z zakresu wykładu. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych odbywa się na podstawie uzyskanych ocen z kolokwium cząstkowych, obecności, wykonywania doświadczeń podczas zajęć i złożonych sprawozdań. Metody oceny, sposoby weryfikacji zakładanych efektów kształcenia Zaliczenie przedmiotu potwierdzi stopień osiągnięcia przez studenta zakładanych efektów kształcenia. Weryfikacja osiąganych efektów kształcenia kontrolowana jest na bieżąco w trakcie realizacji zajęć. Ocena uzyskana z zaliczenia przedmiotu pozwoli ocenić stopień osiągniętych efektów.. Kolokwia wstępne na ćwiczeniach laboratoryjnych, obejmujące znajomość sposobu wykonania ćwiczenia i podstawowej wiedzy z jego zakresu.. Ocena pracy studenta na ćwiczeniach laboratoryjnych. 3. Kolokwia cząstkowe z ćwiczeń laboratoryjnych. 4. Kolokwium z tematyki wykładu

5 Ocena Metody i kryteria oceny Bardzo dobra Student opanował pełny zakres wiedzy i umiejętności określony programem przedmiotu. Sprawnie posługuje się zdobytymi wiadomościami, umie korzystać z różnych źródeł wiedzy, samodzielnie rozwiązuje postawione problemy, i planuje przeprowadzenie doświadczeń i pracy laboratoryjnej. Potrafi zastosować zdobytą wiedzę do rozwiązania nowych problemów. Dobra Student opanował w dużym zakresie wiedzę i umiejętności bardziej złożone, nie opanował jednak w pełni najtrudniejszych zagadnień i umiejętności objętych programem. Poprawnie stosuje zdobyte wiadomości i umiejętności do rozwiązywanie typowych problemów z zakresu przedmiotu. Potrafi wykonać zaplanowane czynności laboratoryjne doświadczenia chemiczne. Dostateczna Student opanował wiadomości i umiejętności najważniejsze z punktu widzenia przedmiotu, proste łatwe do opanowania. Rozwiązuje typowe problemy dotyczące chemii oraz wykonuje prawidłowo proste czynności laboratoryjne i proste doświadczenia chemiczne. Całkowity nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia założonych efektów w godzinach oraz punktach ECTS Język wykładowy Praktyki zawodowe w ramach przedmiotu Aktywność Liczba godzin/ nakład pracy studenta Wykład godz.30 Opanowanie treści wykładu 5 godz. Udział w konsultacjach godz. Przygotowanie do zaliczenia 5 godz. wykładu Ćwiczenia 30 godz. Przygotowanie do ćwiczeń 5 godz. Udział w konsultacjach 5 godz. Czas na napisanie 0 godz. sprawozdań SUMA GODZIN 0 LICZBA PUNKTÓW ECTS 4 liczba pkt ECTS w ramach 67 godz./3 ECTS zajęć wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli i studentów liczbę pkt ECTS w ramach 35 godz./,5 ECTS zajęć o charakterze praktycznym polski brak

6 Literatura. Bielański A. Chemia ogólna i nieorganiczna, PWN. Minczewski J., Marzenko Z. Chemia analityczna, PWN, Śliwa A. Obliczenia chemiczne. Zbiór zadań z chemii ogólnej i analitycznej, nieorganicznej, PWN 4. Karczyński F. i in. Podstawy chemii z ćwiczeniami, Wyd. ART. Olsztyn 5. Penkala T. Podstawy chemii ogólnej, PWN 6. Kalembkiewicz J. Chemia ogólna i nieorganiczna, PRz 7. Erndt A. Podstawy chemii ogólnej i nieorganicznej, Wyd. AR Kraków 8. Kędryna T. Chemia ogólna z elementami biochemii, Wyd. ZAMKOR Kraków 9. Pajdowski L. Chemia ogólna 0. Masztalerz P. Elementarna chemia nieorganiczna, Wyd. Chem. D. Masztalerz, Wrocław. Całus H. Podstawy obliczeń chemicznych, WNT Podpis koordynatora przedmiotu Podpis kierownika jednostki