Elementy chemii fizycznej

Podstawy chemii ogólnej

Godzinowe ekwiwalenty punktów ECTS od cyklu kształcenia 2023/24

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 15 h

Laboratorium 15 h

Konwersatorium 15 h

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 45 h

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 2

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Studiowanie literatury 10 h

Przygotowanie do laboratorium 5 h

Wykonanie sprawozdań z odbytych ćwiczeń 10 h

Przygotowanie do konwersatorium 10 h

Przygotowanie do zaliczenia 10 h

Łączna liczba godzin nie kontaktowych 45 h

Liczba punktów ECTS za godziny nie kontaktowe 2

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 4

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych od cyklu kształcenia 2023/2024

Wykład - zaliczenie - W1, W2, U1, U3, U5, K1

Konwersatorium – kolokwium - W1, W2, U1, U3, U5, K1

Laboratorium - odpowiedzi ustne, sprawozdania z ćwiczeń - W1-W3, U1-U5, K1, K2

Wykład:

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, termodynamika układów chemicznych, potencjał chemiczny, równowaga chemiczna, wpływ ciśnienia i temperatury na stan równowagi. Zastosowanie termodynamiki do opisu wybranych układów.

Przejścia fazowe w czystych substancjach: klasyfikacja, warunek równowagi, trwałość faz, linie współistnienia faz, wykresy fazowe. Przejścia fazowe w układach dwuskładnikowych, diagramy fazowe: ciecz-para, ciecz-ciecz, ciecz-ciało stałe. Układy trójskładnikowe, prawo podziału. Opis wybranych układów.

Mieszaniny: cząstkowe wielkości molowe, funkcje mieszania, roztwory idealne, roztwory idealne rozcieńczone, roztwory rzeczywiste, aktywność, właściwości koligatywne, ciśnienie osmotyczne.

Kinetyka procesów i reakcji chemicznych: techniki pomiarowe, kinetyka reakcji elementarnych i złożonych, zależność szybkości reakcji od temperatury, analiza szybkości wybranych procesów, wyznaczanie równania kinetycznego. Kataliza.

Elektrochemia: przewodność roztworów elektrolitów, ogniwa chemiczne, potencjał membranowy i dyfuzyjny, wyznaczanie wielkości fizykochemicznych, zastosowania analityczne.

Układy koloidalne: podział, struktura układu koloidalnego, właściwości kinetyczne i optyczne, zjawiska elektrokinetyczne.

Laboratorium:

Zmiany entropii i sposoby jej obliczania w procesach izotermicznych, izobarycznych i izochorycznych

Entalpia zobojętniania

Wykorzystanie refrakcji molowej do badań fizykochemicznych

Analiza termiczna

Równowagi fazowe w układach trójskładnikowych typu ciecz-ciecz

Prawo podziału Nernsta - proces ekstrakcji

Lepkość

Przewodnictwo roztworów

Ogniwa elektrochemiczne

Układy koloidalne

Konwersatorium:

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

Prawo Raoulta

Analiza diagramów fazowych

Kinetyka reakcji

Przewodnictwo roztworów, ogniwa elektrochemiczne

1. P.W. Atkins, Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa, 2012.

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

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

4. Praca zbiorowa, „Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej”, UMCS, 2004.

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

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS od cyklu kształcenia 2023/2024

WIEDZA

W1. Zna i rozumie w zaawansowanym stopniu wybrane zagadnienia, metody i teorie z zakresu chemii fizycznej pozwalające na interpretację i opis zjawisk i procesów oraz rozwiązywanie problemów z tej dziedziny. K_W02

W2. Zna i rozumie w stopniu średniozaawansowanym teorie i metody doświadczalne z chemii fizycznej. K_W04

W3. Zna i rozumie techniki przygotowania i przeprowadzenia doświadczeń z zakresu chemii fizycznej oraz numeryczne i statystyczne metody analizy danych eksperymentalnych. K_W08

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Potrafi zastosować podstawowe prawa chemii fizycznej, opisać różne zjawiska i procesy fizykochemiczne. K_U01

U2. Potrafi zaplanować i wykonać eksperyment posługując się specjalistycznym sprzętem stosowanym w laboratoriach fizykochemicznych, zweryfikować postawione hipotezy badawcze oraz rozwiązać postawiony problem pracując zarówno samodzielnie, jak i w grupie.K_U04

U3. Potrafi wykonywać obliczenia fizykochemiczne i analizować wyniki oraz formułować w sposób prawidłowy wnioski na podstawie danych doświadczalnych. K_U05

U4. Potrafi planować i organizować pracę indywidualną oraz współdziałać z innymi osobami w ramach prac zespołowych. K_U17

U5. Potrafi samodzielnie planować i realizować własne uczenie się przez całe życie. K_U18

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Jest gotów do krytycznej oceny posiadanej i nabywanej wiedzy naukowej z zakresu chemii fizycznej. K_K01

K2. Jest gotów do współdziałania i pracy w grupie, przyjmując w niej różne role. K_K03