Metalo-organiczne materiały funkcjonalne

Podstawowe pojęcia z chemii ogólnej, nieorganicznej, organicznej i fizycznej w zakresie przyjętych standardów kształcenia.

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 15 h

Laboratorium 15 h

Konsultacje 5 h

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 35 h

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Przygotowanie się do laboratorium 30 h

Studiowanie literatury 10 h

Wykonanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń20 h

Przygotowanie do zaliczenia ćwiczeń 15 h

Przygotowanie się do zaliczenia pismnego 15 h

Łączna liczba godzin nie kontaktowych 90 h

Liczba punktów ECTS za godziny nie kontaktowe 3.6

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 5

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-28.28/19 z dnia 26 czerwca 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020

WIEDZA

W1, wykład-zaliczenie pisemne; laboratorium-wykonanie ćwiczeń oraz wykonanie sprawozdań

W2, wykład-zaliczenie pisemne; laboratorium-wykonanie ćwiczeń oraz wykonanie sprawozdań

W3, wykład-zaliczenie pisemne

UMIEJĘTNOŚĆI

U1, laboratorium-wykonanie ćwiczeń oraz wykonanie sprawozdań

U2, wykład-zaliczenie pisemne; laboratorium-wykonanie ćwiczeń oraz wykonanie sprawozdań

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1, wykład-zaliczenie pisemne

K2, laboratorium-wykonanie ćwiczeń oraz wykonanie sprawozdań

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

Wstęp do chemii koordynacyjnej. Podstawowe pojęcia: atom centralny, ligand, liczba koordynacyjna. Budowa i nomenklatura związków kompleksowych. Charakterystyka ligandów i klasyfikacja związków kompleksowych. . Klasyfikacja i ogólna charakterystyka materiałów funkcjonalnych. Projektowanie związków metalo-organicznych o zadanych właściwościach strukturalnych i aplikacyjnych. Charakterystyka strukturalna centr metalicznych oraz drugorzedowych jednostek budulcowych (SBUs) oraz stosowanych łączników organicznych. Polimery koordynacyjne a sieci metalo-organiczne (MOFs) – klasyfikacja, charakterystyka strukturalna, topologia i właściwości fizykochemiczne. Przegląd metod syntezy polimerów koordynacyjnych (wytrąceniowe, solwotermalne z ogrzewaniem konwencjonalnym i mikrofalami, mechanochemiczne i sonochemiczne). Porowate polimery koordynacyjne jako nowa klasa materiałów funkcjonalnych. Wpływ cech strukturalnych na właściwości aplikacyjne polimerów koordynacyjnych. Aktualne kierunki zastosowań polimerów koordynacyjnych (min. magazynowanie i separacja gazów, ochrona środowiska, medycyna, kataliza, nowoczesne materiały magnetyczne i luminescencyjne, sensory etc.).

Ogólna charakterystyka materiałów hybrydowych o różnych matrycach na bazie związków kompleksowych jonów lantanowców. Metody syntezy materiałów funkcjonalnych zawierających sieci metalo-organiczne lantanowców. Trendy w zastosowaniu funkcjonalnych materiałów metalo-organicznych w nowoczesnych technologiach.

Laboratorium obejmuje następujące zagadnienia:

Preparatykę materiałów metalo-organicznych tj. polimerów koordynacyjnych z wykorzystaniem różnych centr metalicznych: Eu(III), Cu(II) oraz Zn(II) a także ligandów O-donorowych: kwasu pirydyno-3,5-dikarboksylowego oraz 1,3,5-benzenotrikarboksylowego, a także liganda N-donorowego tj. imidazolu, z wykorzystaniem różnych metod syntezy.:

-klasyczną metodą wytrąceniową

-metodą mechanochemiczną

-metodą sonochemiczną.

Charakterystyka spektroskopowa (spektroskopia w podczerwieni) uzyskanych materiałów. Badania właściwości funkcjonalnych wybranych preparatów np. sorpcyjnych.

1) S. F. A. Kettle, Fizyczna chemia nieorganiczna na przykładzie chemii koordynacyjnej, PWN, Warszawa 1999

2) M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, PWN, Warszawa, 2010.

3) A. Trzeciak, J. Starosta, M. Cieślak-Golonka, Chemia koordynacyjna w zastosowaniach, Wydawnictwo Naukowe PWN, Wydanie 1, 2017

Efekty kształcenia dla kierunku Chemia, studia drugiego stopnia na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-28.28/19 z dnia 26 czerwca 2019 r. tj. od cyklu kształcenia 2019/2020

W1. Absolwent zna i rozumie w pogłębiony sposób budowę, mechanizmy tworzenia materiałów metalo-organicznych, w tym zależności pomiędzy strukturą, składem a ich właściwościami praktycznymi, K_W01

W2. Absolwent posiada uporządkowaną wiedzę dotyczącą klasyfikacji materiałów metalo-organicznych, metod ich syntezy, charakterystyki oraz modyfikacji, K_W02

W3. Absolwent zna i rozumie współczesne kierunki badań oraz najnowsze osiągnięcia w zakresie materiałów metalo-organicznych, w szczególności ich zastosowania w katalizie, magazynowaniu gazów, separacji, sensorach i biomateriałach, K_W03

U1.Absolwent potrafi planować i przeprowadzać syntezę materiałów metalo-organicznych, a także je charakteryzować, interpretować uzyskane wyniki oraz formułować poprawne wnioski, K_U03

U2. Absolwent potrafi prezentować i argumentować swoje stanowisko dotyczące właściwości i zastosowań materiałów metalo-organicznych, z użyciem poprawnej terminologii chemicznej, K_U06

K1, Absolwent jest gotów do krytycznej oceny własnej wiedzy z zakresu materiałów metalo-organicznych, K_K01

K2. Absolwent jest gotów do odpowiedzialnego pełnienia roli chemika, przestrzegania zasad bezpieczeństwa pracy oraz dobrej praktyki laboratoryjnej, K_K05