Chemia ogólna z elementami chemii analitycznej i fizycznej

Znajomość podstaw chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej oraz umiejętność posługiwania się podstawowymi terminami i pojęciami chemicznymi.

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS od cyklu kształcenia 2023/24

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 25 h

Laboratorium 45 h

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 70 h

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Studiowanie literatury 15 h

Przygotowanie do laboratorium 15 h

Wykonanie sprawozdań z odbytych ćwiczeń 20 h

Przygotowanie do zaliczenia 20 h

Łączna liczba godzin nie kontaktowych 70 h

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 6

Sposób weryfikacji efektów uczenia się na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-27.18/19 z dnia 29 maja 2019 r., od cyklu kształcenia 2023/2024:

W1: wykład - egzamin pisemny, laboratorium - sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, kolokwia

W2: wykład- egzamin pisemny, laboratorium - sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, kolokwia

U1: wykład - egzamin pisemny, laboratorium - sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, kolokwia

U2: wykład - egzamin pisemny, laboratorium - sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, kolokwia

U3: laboratorium - sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, kolokwia

K1: wykład- egzamin pisemny, laboratorium - sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, kolokwia

K2: laboratorium - sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, kolokwia

W ramach wykładów i ćwiczeń laboratoryjnych student zostanie zapoznany z podstawowymi zagadnieniami chemii ogólnej, analitycznej i fizycznej, które będą niezbędne w dalszych etapach kształcenia. Kształtowana jest również zdolność posługiwania się sprzętem laboratoryjnym oraz efektywnym wykorzystaniem odczynników chemicznych w celu przeprowadzania podstawowych eksperymentów chemicznych i przewidywania ich wyników wraz z weryfikacją. Zajęcia praktyczne pozwolą także Studentom na poznanie zasad bezpiecznej pracy w laboratorium chemicznym.

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

1. Podział materii. Podstawowe pojęcia chemiczne i prawa chemiczne. Elementy budowy pierwiastków i związków chemicznych. Podział związków chemicznych. Nomenklatura związków chemicznych nieorganicznych, w tym związków kompleksowych.

2. Reakcje chemiczne i ich podział ze szczególnym uwzględnieniem reakcji redoks. Obliczenia stechiometryczne na podstawie równań reakcji chemicznych.

3. Roztwory: podział, sposoby wyrażania stężeń, przeliczanie stężeń.

4. Kinetyka chemiczna (szybkość reakcji chemicznej; równania kinetyczne pojęcia: rzędowość reakcji chemicznej i cząsteczkowość; czynniki wpływające na szybkość reakcji chemicznej: stężenie, temperatura, katalizator; równanie Arrheniusa; teorie kinetyki chemicznej; mechanizm działania katalizatorów.

5. Równowaga chemiczna (stała równowagi chemicznej; prawo działania mas; reguła przekory; wpływ różnych czynników na położenie stanu równowagi).

6. Równowagi chemiczne w roztworach (teorie kwasów i zasad: Arrheniusa, Brønsteda-Lowry’ego, Lewisa; dysocjacja elektrolityczna; elektrolity słabe i mocne; stała i stopień dysocjacji; prawo rozcieńczeń Ostwalda; iloczyn jonowy wody; pH mocnych i słabych kwasów i zasad; protoliza i jej rodzaje; stała i stopień protolizy; iloczyn rozpuszczalności; roztwory buforowe).

7. Budowa atomu. Promieniotwórczość; rodzaje przemian jądrowych. Układ okresowy. Konfiguracja elektronowa pierwiastków i jej korelacja z położeniem pierwiastka w układzie okresowym.

8. Wiązania chemiczne (jonowe; atomowe; koordynacyjne; metaliczne; wodorowe; oddziaływania van der Waalsa).

9. Podstawy chemii analitycznej: podstawowe pojęcia, podstawy analizy jakościowej (podział na grupy analityczne kationów i anionów, odczynniki grupowe), elementy analizy ilościowej, podział metod miareczkowania, alkacymetria (wskaźniki i krzywe miareczkowania), kompleksometria (podstawy, wskaźniki i krzywe miareczkowania), redoksymetria (równanie Nernsta, kierunek przebiegu reakcji utlenienia i redukcji, wskaźniki).

10. Termodynamika: I zasada termodynamiki, energia wewnętrzna, entalpia, pojemność cieplna, prawo Hessa i prawo Kirchhoffa, II zasada termodynamiki: entropia, samorzutność procesów, III zasada termodynamiki, energia swobodna i entalpia swobodna, warunki równowagi i samorzutności procesów, potencjał chemiczny, roztwory rzeczywiste.

11. Przemiany fazowe: reguła faz Gibbsa, przejścia fazowe, diagramy fazowe dla układów jedno- i dwuskładnikowych, układy trójskładnikowe, prawo podziału, techniki rozdzielania mieszanin, własności koligatywne roztworów, ciśnienie osmotyczne, termodynamika mieszanin: wielkości parcjalne, układy idealne, idealne rozcieńczone i rzeczywiste, oddziaływania międzycząsteczkowe.

12. Elektrochemia: przewodność roztworów elektrolitów, ogniwa chemiczne, potencjał membranowy i dyfuzyjny.

13. Kinetyka i kataliza: kinetyka reakcji elementarnych i złożonych, kataliza kwasowo-zasadowa i enzymatyczna.

14. Fizykochemia układów koloidalnych: podział, struktura układu koloidalnego, właściwości kinetyczne i optyczne, zjawiska elektrokinetyczne.

15. Zjawiska powierzchniowe: napięcie powierzchniowe, adsorpcja, adsorbenty.

16. Fotochemia i podstawy spektroskopii optycznej.

Laboratorium obejmuje następujące zagadnienia:

1. Sporządzanie wodnych roztworów elektrolitów o określonym stężeniu molowym.

2. Sporządzanie wodnych roztworów elektrolitów o określonym stężeniu procentowym

3. Miareczkowanie alkalimetryczne./Miareczkowanie acydymetryczne.

4. Oznaczanie zawartości kwasu salicylowego w produktach kosmetycznych metodą miareczkowania alkacymetrycznego.

5. Wpływ stężenia substratów na szybkość reakcji chemicznej.

6. Wpływ temperatury i katalizatora na szybkość reakcji chemicznej.

7. Elektrolity i nieelektrolity.

8. Wyznaczanie stałej dysocjacji słabego elektrolitu.

9. Sporządzanie i badanie właściwości r-rów buforowych.

10. Wyznaczanie iloczyn rozpuszczalności CaSO4 metodą miareczkowania kompleksometrycznego.

11. Wyznaczanie iloczyn rozpuszczalności PbCl2 metodą konduktometryczną.

12. Wyznaczanie stałej dysocjacji wskaźnika kwasowo-zasadowego (błękitu bromotymolowego) metodą spektrofotometryczną.

13. Wpływ stężenia mocnego elektrolitu na przewodnictwo elektrolityczne i molowe.

14.Oznaczanie jonów azotanowych(V) w wodach naturalnych za pomocą jonoselektywnej elektrody azotanowej.

15. Potencjometryczny pomiar pH.

16. Wyznaczanie zmian entropii, entalpia zobojętniania, termodynamika ogniwa galwanicznego, wyznaczanie entalpii rozpuszczania.

17. Wyznaczanie ciśnienia osmotycznego, równowagi fazowe w układach trójskładnikowych typu ciecz-ciecz, prawo podziału Nernsta.

18. Siła elektromotoryczna ogniw galwanicznych, napięcie rozkładowe.

19. Pomiar lepkości – wyznaczanie średniej masy cząsteczkowej, wykorzystanie pomiaru refrakcji molowej do badań fizykochemicznych (refrakcja molowa a budowa związku chemicznego), analiza związków kompleksowych.

20. Otrzymywanie i oczyszczanie układów koloidalnych, otrzymywanie emulsji O/W i W/O z zastosowaniem emulgatorów o różnych wartościach liczby HLB, piany – otrzymywanie, właściwości i stabilność, hydrożele – otrzymywanie i właściwości.

21. Wyznaczanie krytycznego stężenia micelizacji przez pomiar napięcia powierzchniowego metodą maksymalnego ciśnienia baniek, wyznaczanie krytycznego stężenia micelizacji przez pomiar przewodnictwa.

1) J. Fisher, J.R.P. Arnold – Chemia dla biologów, PWN, Warszawa.

2) L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2004.

3) J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, tom 1 i 2, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, dowolne wydanie.

4) L. Pajdowski, Chemia ogólna, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, dowolne wydanie.

5) K. Pazdro, A. Rola-Noworyta, Akademicki zbiór zadań z chemii ogólnej, Oficyna Edukacyjna, Warszawa 2013.

6) Lipiec, Z. Szmal, Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, PZWL, Warszawa 1988.

7) P.J. Haines, D. Kealey, Chemia analityczna. Krótkie wykłady., Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa wyd. 1.

8) P.W. Atkins, Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa, 2012.

9) L. Sobczyk, A. Kisza, "Chemia fizyczna dla przyrodników", PWN, Warszawa 1977.

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-27.18/19 z dnia 29 maja 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020 absolwent:

WIEDZA

W1 Zna i rozumie wybrane zagadnienia z zakresu chemii ogólnej, analitycznej i fizycznej umożliwiające dokonywanie opisu oraz interpretacji zjawisk i procesów zachodzących w przyrodzie ożywionej K_W01

W2. Zna i rozumie wybrane pojęcia i prawa z zakresu chemii, dysponuje rozszerzoną wiedzą w zakresie wybranych działów chemii pozwalającą na posługiwanie się właściwą terminologią i nomenklaturą oraz opisem zjawisk typowych dla danej specjalności K_W03

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi wykorzystywać zdobytą wiedzę chemiczną do rozwiązywania różnych problemów typowych dla studiowanej specjalności K_U01

U2. Potrafi posługiwać się podstawową terminologią chemiczną i objaśniać procesy chemiczne w układach biologicznych K_U05

U3. Potrafi wykonywać podstawowe czynności w laboratorium chemicznym, zarówno samodzielnie, jak i pracując w grupie, począwszy od właściwego planowania, poprzez realizację poszczególnych etapów, aż do interpretacji uzyskanych wyników K_U03, K_U04, K_U07, K_U08

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Jest gotów do oceny zakresu posiadanej przez siebie wiedzy oraz posiadanych umiejętności i rozumie konieczność dalszego kształcenia K_K02

K2. Jest gotów do samodzielnego podejmowania decyzji i oceny działań własnych i grupy, a także przyjmowania odpowiedzialności za skutki tych działań K_K01