Chemia fizyczna

Znajomość podstaw chemii ogólnej, nieorganicznej, analitycznej i matematyki.

Zmienna liczba punktów ECTS

Od cyklu kształcenia 2014/2015 do 2017/2018 10 pkt

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 30 h

Laboratorium 45 h

Konwersatorium 30h

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 105

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 3,5

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Przygotowanie się do laboratorium 35 h

Przygotowanie się do konwersatorium 35 h

Studiowanie literatury 25 h

Wykonanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń 30 h

Przygotowanie do zaliczenia i udział w zaliczeniu ćwiczeń 25 h

Przygotowanie się do egzaminu 45 h

Łączna liczba godzin niekontaktowych 195

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 6,5

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 10

Od cyklu kształcenia 18/19 8 pkt

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

Wykład 30 h

Laboratorium 45 h

Konwersatorium 30

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 105

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 3,5

Godziny niekontaktowe (praca własna studenta)

Przygotowanie się do laboratorium 25 h

Przygotowanie się do konwersatorium 30 h

Studiowanie literatury 10 h

Wykonanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń 20 h

Przygotowanie do zaliczenia i udział w zaliczeniu ćwiczeń 10 h

Przygotowanie się do egzaminu 40 h

Łączna liczba godzin niekontaktowych 135

Liczba punktów ECTS za godziny niekontaktowe 4,5

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 8

Konsultacje 2h

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII - 39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013

W1 wykład egzamin pisemny

W2 wykład egzamin pisemny, konwersatorium kolokwia pisemne

W3 wykład egzamin pisemny, konwersatorium kolokwia pisemne, laboratorium pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium pytanie ustne i kolokwia pisemne.

W4 wykład egzamin pisemny, konwersatorium kolokwia pisemne, laboratorium pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium pytanie ustne i kolokwia pisemne

U1 wykład - egzamin pisemny, laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U2 wykład - egzamin pisemny, laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U3 laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U4 laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U5 laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U6 konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U7 laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne

U8 U9 wykład - egzamin pisemny, laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

K1 wykład - egzamin pisemny, laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

K2 K3 laboratorium - pytanie ustne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

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

W1 wykład egzamin pisemny

W2 wykład egzamin pisemny, konwersatorium kolokwia pisemne

W3 wykład egzamin pisemny, konwersatorium kolokwia pisemne, laboratorium pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium pytanie ustne i kolokwia pisemne.

W4 W5 wykład egzamin pisemny, konwersatorium kolokwia pisemne, laboratorium pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium pytanie ustne i kolokwia pisemne

U1 wykład - egzamin pisemny, laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U2 wykład - egzamin pisemny, laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U3 laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

U4 laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

K1 wykład - egzamin pisemny, laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

K2 K3 laboratorium - pytanie ustne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

K4 K5 wykład - egzamin pisemny, laboratorium - pytanie ustne, kolokwia pisemne, konwersatorium – pytanie ustne i kolokwia pisemne

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

Procesy elektrolityczne:

Klasyfikacja przewodników elektryczności - przewodnictwo elektronowe i jonowe; elektroliza; przewodnictwo elektrolitów, liczby przenoszenia, teorie dysocjacji elektrolitycznej; aktywność elektrolitów; aktywność i współczynnik aktywności jonów; prawo siły jonowej; teorie elektrolitów mocnych i stężonych - teoria Debye-Hückla; teorie przewodnictwa - efekt elektroforetyczny, relaksacyjny, Wiena.

Teoria ogniw galwanicznych:

Typy elektrod; potencjał normalny elektrody; pojęcie "ogniwo galwaniczne"; potencjał elektryczny, międzyfazowy i potencjały na granicy faz; potencjał elektrody; potencjał dyfuzyjny; podwójna warstwa elektryczne i jej teorie; zjawiska elektrokinetyczne; typy ogniw galwanicznych; siła elektromotoryczna (SEM) a funkcje termodynamiczne reakcji w ogniwie; ogniwa stężeniowe;. pomiar siły elektromotorycznej; zastosowanie pomiarów SEM; polaryzacja elektrody; nadnapięcie - stężeniowe i aktywacyjne; napięcie rozkładowe; polarografia.

Kinetyka chemiczna:

Szybkość reakcji chemicznych; kinetyczna klasyfikacja reakcji chemicznych; cząsteczkowość i rzędowość reakcji; reakcje pierwszego, drugiego i trzeciego rzędu; wyznaczanie rzędu reakcji; reakcje złożone - równoległe i następcze, reakcje sprzężone, reakcje

odwracalne; równanie stechiometryczne reakcji a rząd reakcji; reakcje łańcuchowe - proste i rozgałęzione; teorie szybkości reakcji chemicznych - zderzeń aktywnych i aktywnego

kompleksu; wpływ temperatury na szybkość reakcji; energia aktywacji, entropia aktywacji; wpływ rozpuszczalnika na szybkość reakcji; kinetyka reakcji w roztworach elektrolitów.

Kataliza:

Charakterystyka ogólna; kataliza jednofazowa, kwasowo-zasadowa; autokataliza; kataliza ujemna, kataliza heterogeniczna; zatruwanie katalizatorów; teorie katalizy wielofazowej; kataliza mikrowielofazowa.

Ćwiczenia laboratoryjne obejmują następujące zagadnienia:

Przewodnictwo elektrolitów; liczby przenoszenia elektrolitów; miareczkowanie konduktometryczne; wyznaczanie wielkości fizykochemicznych z pomiarów przewodnictwa i SEM; wyznaczanie stałej równowagi reakcji dysocjacji metodą potencjometryczną; siła elektromotoryczna ogniw galwanicznych; zastosowanie pomiaru SEM ogniw galwanicznych do wyznaczania wielkości fizykochemicznych; napięcie rozkładowe; roztwory buforowe.

Wyznaczanie stałej szybkości i rzędu reakcji; wyznaczanie stałej szybkości reakcji i energii aktywacji; szybkość inwersji sacharozy; kataliza heterogeniczna.

Konwersatorium obejmuje następujące zagadnienia:

Przewodność elektrolitów: właściwa i molowa; ruchliwość, liczby przenoszenia; elektroliza. Prawa elektrolizy Faraday’a; aktywność i współczynnik aktywności elektrolitów. Prawo Debye’a-Hűckel’a; Ogniwa. Rodzaje i schematy ogniw; siła elektromotoryczna ogniwa (SEM); wyznaczanie wielkości fizykochemicznych na podstawie pomiaru siły elektromotorycznej.

Kinetyka chemiczna; szybkość reakcji; rzędowość i cząsteczkowość reakcji chemicznych; sposoby wyznaczania rzędowości reakcji; zależność stałej szybkości reakcji od temperatury. Równanie Arrheniusa. Energia aktywacji reakcji; reakcje równoległe, następcze i odwracalne.

Literatura podstawowa:

1. Praca zbiorowa, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1980.

2. P.W. Atkins, Chemia Fizyczna, PWN Warszawa 2001.

3. P.W. Atkins, Podstawy Chemii Fizycznej, PWN Warszawa 1999.

4. P.W. Atkins, Chemia, Przewodnik po Chemii Fizycznej, PWN, Warszawa 1997.

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

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

7. K. Gumiński, Wykłady z Chemii Fizycznej, PWN, Warszawa 1973.

8. A.W. Adamson, Zadania z chemii fizycznej, PWN, Warszawa, 1978.

Literatura uzupełniająca:

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

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

3. L. Sobczyk, A. Kisza, Chemia fizyczna dla przyrodników, PWN, Warszawa 1975.

4. P.W. Atkins, C.A. Traper, M.P. Cady, C. Guinta, Chemia Fizyczna. Zbiór Zadań z

Rozwiązaniami, PWN, Warszawa 2001.

5. T. Drapała, Chemia fizyczna z zadaniami, PWN, Warszawa 1975.

6. J. Demichowicz-Pigoniowa, A. Olszowski, Chemia fizyczna. T.3 Obliczenia fizykochemiczne, PWN, Warszawa2010.

7. E. Szymański, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, Wydawnictwo UMCS, Lublin 1991.

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXII - 39.9/12 z dnia 25 kwietnia 2012 r. tj. od cyklu kształcenia 2012/2013

WIEDZA

W1. Zna podstawowe pojęcia z chemii ogólnej w zakresie umożliwiającym zrozumienie treści nauczania z chemii fizycznej i rozwiązywania problemów z tej dziedziny K_W03

W2. Zna i rozumie wybrane zagadnienia z chemii umożliwiające prawidłową interpretację procesów elektrodowych i kinetyki reakcji chemicznych K_W07

W3. Zna podstawowe metody dotyczące obliczeń siły elektromotorycznej ogniwa, stałej szybkości i rzędu reakcji, energii aktywacji oraz wybrane programy użytkowe K_W12

W4. Posiada wiedzę specjalistyczną w zakresie chemii fizycznej K_W18

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Powinien umieć zdefiniować podstawowe pojęcia i twierdzenia z wybranych działów chemii fizycznej i umieć je zastosować w praktycznych obliczeniach K_U01

U2. Potrafi opisać przebieg reakcji chemicznych w oparciu o parametry kinetyczne tej reakcji oraz równowagę reakcji chemicznych K_U05

U3. Potrafi omówić procesy zachodzące w roztworach elektrolitów K_U07

U4. Potrafi sporządzić bilans reakcji chemicznych, rozpisać procesy elektrodowe zachodzące podczas elektrolizy i w ogniwach, obliczyć stałą i szybkość reakcji, przewidzieć rząd reakcji K_U13

U5. Potrafi zastosować prawa i reguły chemii fizycznej do opisu kinetyki reakcji chemicznych i przemian elektrodowych K_U14

U6. Powinien umieć ilościowo opisać procesy elektrochemiczne, wykazać się znajomością zjawisk elektrokinetycznych i procesów zachodzących w ogniwach galwanicznych K_U15

U7. Na podstawie przebiegu reakcji chemicznych powinien umieć opisać mechanizm reakcji i rozróżniać typy reakcji chemicznych K_U16

U8. Potrafi analizować uzyskane wyniki w ramach ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej i przedstawić ich opis K_U30

U9. Potrafi w sposób zwięzły i logiczny przedstawić podstawowe fakty w zakresie chemii fizycznej K_U31

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Zna ograniczenia własnej wiedzy z chemii fizycznej i rozumie konieczność dalszego jej pogłębiania K_K01

K2. Potrafi pracować zespołowo w badaniach dotyczących chemii fizycznej K_K02

K3. Potrafi swoją wiedzę z zakresu chemii fizycznej wykorzystywać w praktyce. Jest świadomy w zakresie społecznych i środowiskowych aspektów rozwoju nauk chemicznych K_K06

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. Absolwent zna i rozumie podstawowe pojęcia i metody matematyczne i posługuje się nimi w chemii K_W01

W2. Absolwent zna i rozumie wybrane zagadnienia z fizyki umożliwiające prawidłową interpretację zjawisk i reakcji chemicznych K_W03

W3. Absolwent dysponuje rozszerzoną wiedzą w zakresie chemii fizycznej pozwalającą na opis typowych zjawisk fizyko-chemicznych K_W05

W4. Absolwent zna i rozumie zasady podstawowych technik i narzędzi badawczych typowych dla chemii fizycznej K_W07

W5. Absolwent zna i rozumie zasady bezpieczeństwa oraz racjonalnego stosowania substancji chemicznych K_W10

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Absolwent potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę do rozwiązywania problemów typowych dla chemii fizycznej, w tym z wykorzystaniem metod obliczeniowych K_U01

U2. Absolwent potrafi zaplanować, przeprowadzić i opisać przebieg procesów chemicznych zarówno samodzielnie, jak i w grupie K_U03

U3. Absolwent potrafi zastosować zdobytą wiedzę z zakresu chemii fizycznej do dziedzin pokrewnych K_U04

U4. Absolwent potrafi komunikować się z różnymi kręgami odbiorców i odpowiednio uzasadniać swoje stanowisko w debacie z zakresu chemii K_U05

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Absolwent jest gotów do oceny własnej wiedzy z chemii fizycznej i rozumie konieczność dalszego jej pogłębiania K_K01

K2. Absolwent jest gotów do samodzielnego podejmowania decyzji, oceny działań własnych i grupy. Potrafi przyjąć odpowiedzialność za skutki tych działań K_K02

K3. Absolwent jest gotów do krytycznej oceny odbieranych treści i potrafi swoją wiedzę z zakresu chemii fizycznej wykorzystywać w praktyce do rozwiązywania problemów K_K03

K4. Absolwent jest gotów do wypełniania zobowiązań społecznych w zakresie świadomych inicjatyw środowiskowych na rzecz zrównoważonego rozwoju nauk chemicznych K_K04

K5. Absolwent jest gotów do przestrzegania zasad etyki w trakcie wykonywania zawodu chemika K_K06