Chemia fizyczna

Znajomość podstaw chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS od cyklu kształcenia 2018/19

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 30 h

Laboratorium 45 h

Konwersatorium 15

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 90 h

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 3

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Przygotowanie się do laboratorium 20 h

Przygotowanie się do konwersatorium 20 h

Studiowanie literatury 20 h

Wykonanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń 20 h

Przygotowanie do zaliczenia i egzaminu 20 h

Łączna liczba godzin nie kontaktowych 100 h

Liczba punktów ECTS za godziny nie kontaktowe 4

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 7

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr

XXIV-8.4/17 z dnia 28 czerwca 2017 r. tj. od cyklu kształcenia 2017/2018

Egzamin pisemny - W1-W3, U1, U3, U4, K1, K2

Kolokwia pisemne, rozwiązywanie zadań, aktywność (konwersatorium) - W1-W3, U1, U3, U4, K1, K2

Kolokwia pisemne, odpowiedzi ustne (laboratorium) - W1-W3, U1, U3, U4, K1, K2

Sprawozdania z ćwiczeń - W1-W3, U1-U4, K1, K2

Wykład:

Gazy: stany gazu, równowaga mechaniczna, równowaga termiczna, prawa gazowe, prawo Daltona, gazy rzeczywiste, równanie van der

Waalse’a.

Termodynamika fenomenologiczna: podstawowe pojęcia, praca, energia, ciepło, energia wewnętrzna, I zasada termodynamiki, procesy

odwracalne i nieodwracalne, pojemność cieplna, entalpia, procesy izotermiczne i adiabatyczne, obliczenia termodynamiczne, prawo

Hessa i Kirchhoffa, II zasada termodynamiki, entropia, zależności temperaturowe, zmiany entropii w reakcjach chemicznych i przemianach

fazowych, III zasada termodynamiki, potencjały termodynamiczne, związki matematyczne pomiędzy funkcjami termodynamicznym,

termodynamika układów chemicznych, potencjał chemiczny, równowaga chemiczna, wpływ ciśnienia i temperatury na stan równowagi,

zastosowanie do opisu wybranych układów. Zastosowanie termodynamiki do analizy układów biologicznych.

Przejścia fazowe w czystych substancjach: klasyfikacja, warunek równowagi, trwałość faz, linie współistnienia faz, wykresy fazowe, wpływ

temperatury na stabilność faz, wpływ ciśnienia na topnienie.

Mieszaniny: cząstkowe wielkości molowe, termodynamika mieszania, funkcje mieszania, roztwory idealne, roztwory idealne rozcieńczone,

roztwory rzeczywiste, funkcje nadmiarowe, właściwości koligatywne,

aktywność, diagramy fazowe: ciecz-para, ciecz-ciecz, ciecz-ciało stałe, układy trójskładnikowe, prawo podziału, zastosowanie do opisu

wybranych układów.

Elektryczne i magnetyczne właściwości cząsteczek: cząsteczka w polu elektrycznym i elektromagnetycznym, moment dipolowy i metody

jego pomiaru, polaryzowalność, polaryzacja i refrakcja, teoria Debye'a, równanie Clausiusa-Mossotiego, podatność magnetyczna,

diamagnetyki i paramagnetyki, ferromagnetyzm, budowa cząsteczek a momenty dipolowe.

Oddziaływania międzycząsteczkowe

Laboratorium:

Zmiany entropii

1. II zasada termodynamiki

2. pojęcie entropii

3. zmiany entropii w procesach odwracalnych i nieodwracalnych

4. obliczanie zmian entropii w procesach izotermicznych, izobarycznych i izochorycznych

5. entropia mieszania

Entalpia zobojętniania

1. pojęcie energii wewnętrznej i entalpii

2. pojemność cieplna układu

3. prawo Hessa

4. prawo Kirchhoffa

5. pomiary kalorymetryczne

Entalpia rozpuszczania

1. efekty energetyczne towarzyszące procesom rozpuszczania ciał stałych, cieczy i gazów

2. molowe ciepło rozpuszczania

3. kalorymetryczna metoda wyznaczania ciepła rozpuszczania i rozcieńczania

Wykorzystanie refrakcji molowej do badań fizykochemicznych

1. prawo odbicia i załamania światła

2. współczynnik załamania światła

3. refrakcja molowa

4. addytywność refrakcji molowej substancji i roztworów

Analiza termiczna

1. analiza fazowa

2. diagramy fazowe

3. reguła faz Gibbsa

4. podział układów skondensowanych

5. układy eutektyczne

6. reguła dźwigni

Równowagi fazowe w układach trójskładnikowych typu ciecz-ciecz

1. wzajemna rozpuszczalność cieczy - zależność od temperatury

2. wzajemna rozpuszczalność cieczy w układzie trójskładnikowym

3. zasada konstrukcji trójkąta Gibbsa

4. sposoby wyznaczania składu roztworów zawartych wewnątrz trójkąta Gibbsa

Prawo podziału Nernsta - proces ekstrakcji

Konwersatorium:

Gazy - równania Clausiusa i van der Waalse'a

I zasada termodynamiki - wyprowadzenie i sformułowanie

Obliczanie pracy

Ciepło właściwe, ciepło molowe

Energia wewnętrzna i entalpia

Ciepło reakcji, prawo Hessa, prawo Kirchhoffa

II zasada termodynamiki - entropia

Energia swobodna i entalpia swobodna

Literatura:

1. P.W. Atkins, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 2001

2. G.M. Barrow, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1973

3. K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna, T. 1-3, PWN, 2014

4. Praca zbiorowa, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1965

5. L. Komorowski, A. Olszowski, Chemia fizyczna. T. 4 Laboratorium fizykochemiczne, PWN, Warszawa, 2013

6. P.W. Atkins, Chemia fizyczna. Zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 2007

Literatura uzupełniająca:

1. http://www.katedrachf.umcs.lublin.pl

2. Praca zbiorowa, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, UMCS, 2004

3. R. Hołyst, A. Poniewierski, Termodynamika w zadaniach, Wydawnictwo Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego, Warszawa,

2008

4. T.W. Hermann, Chemia fizyczna. Podręcznik dla studentów farmacji i analityki medycznej, Wydawnictwa Lekarskie PZWL, Warszawa,

2007

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV-8.4/17 z dnia 28 czerwca 2017 r. tj. od cyklu kształcenia 2017/2018

WIEDZA

W1. Zna i rozumie wybrane pojęcia z zakresu chemii fizycznej, dysponuje rozszerzoną wiedzą w zakresie wybranych działów chemii

fizycznej pozwalającą na posługiwanie się właściwą terminologią i nomenklaturą oraz opisem różnych zjawisk i procesów. K_W05

W2. Zna i rozumie zasady podstawowych technik i narzędzi badawczych, właściwych dla chemii fizycznej. K_W07

W3. Zna i rozumie podstawy metod obliczeniowych w chemii fizycznej. K_W09

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi wykorzystywać zdobytą wiedzę do rozwiązywania różnych problemów typowych dla chemii fizycznej. K_U01

U2. Potrafi wykonywać podstawowe czynności w laboratorium fizykochemicznym, zarówno samodzielnie, jak i pracując w grupie,

począwszy od właściwego planowania, poprzez realizację poszczególnych etapów, aż do interpretacji uzyskanych wyników. K_U03

U3. Potrafi planować i organizować uczenie się przez całe życie. K_U07

U4. Potrafi planować i realizować proces samokształcenia. K_U08

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Jest gotów do oceny własnej wiedzy i rozumie konieczność dalszego kształcenia. K_K01

K2. Jest gotów do uznania znaczenia wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych. K_K03