Podstawy chemii ogólnej

Znajomość podstawowych pojęć i praw chemicznych.

Godziny kontaktowe (z udziałem nauczyciela akademickiego)

30 wykład + 30 konwersatorium + 45 laboratorium

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego: 105

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego: 3,5

Godziny nie kontaktowe (praca własna studenta)

Studiowanie literatury: 20

Przygotowanie opracowań z ćwiczeń laboratoryjnych: 20

Przygotowanie się do zaliczenia konwersatorium: 35

Przygotowanie się do zaliczenia laboratorium: 20

Przygotowanie do egzaminu: 40

Łączna liczba godzin nie kontaktowych: 135

Liczba punktów ECTS za godziny nie kontaktowe: 4,5

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu: 8

Sposób weryfikacji efektów kształcenia na studiach pierwszego stopnia zatwierdzonych na podstawie Uchwały Senatu UMCS uchwałą Nr XXIV- 8.4/17 18 z dnia 28 czerwca 2017 r.

W1, W2 - wykład (egzamin), konwersatorium (cząstkowe kolokwia pisemne), laboratorium (sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, cząstkowe kolokwia pisemne)

W3 - laboratorium (wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, sprawozdania z wykonanych ćwiczeń)

U1 - wykład (egzamin), konwersatorium (cząstkowe kolokwia pisemne), laboratorium (sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, cząstkowe kolokwia pisemne)

U2 - wykład (egzamin), konwersatorium (cząstkowe kolokwia pisemne), laboratorium (sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, cząstkowe kolokwia pisemne)

U3 - laboratorium (wykonywanie ćwiczeń, przygotowanie opracowań z wykonywanych ćwiczeń)

K1 - wykład (egzamin), konwersatorium (cząstkowe kolokwia pisemne), laboratorium (sprawozdania z wykonanych ćwiczeń, cząstkowe kolokwia pisemne)

K2 - laboratorium (wykonywanie ćwiczeń, przygotowanie opracowań z wykonywanych ćwiczeń)

W ramach wykładów, konwersatorium i ćwiczeń laboratoryjnych student zostanie zapoznany z podstawowymi zagadnieniami chemii ogólnej, które będą niezbędne w dalszych etapach kształcenia.

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

1. Podział materii. Podstawowe pojęcia chemiczne (atom, cząsteczka, mol, masa molowa i itp.) 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.

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. Podstawy termochemii (pojęcia: entalpia reakcji, entropia, energia swobodnej Gibbsa; zasady termodynamiki).

7. Równowagi w roztworach (teorie kwasów i zasad: Arrheniusa, Brønsteda-Lowry’ego, Lewisa; dysocjacja elektrolityczna; elektrolity słabe i mocne; moc jonowa; aktywność; 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).

8. Budowa atomu; promieniotwórczość sztuczna i naturalna; rodzaje przemian jądrowych. Układ okresowy. Konfiguracja elektronowa pierwiastków i jej korelacja z położeniem pierwiastka w układzie okresowym. Liczby kwantowe.

9. Wiązania chemiczne (jonowe; atomowe; koordynacyjne; metaliczne; wodorowe; oddziaływania van der Waalsa; budowa przestrzenna cząsteczek (teoria VSEPR); teorie wiązań (hybrydyzacja, LCAO); wiązania sigma i pi).

10. Podstawy elektrochemii.

Konwersatorium obejmuje następujące zagadnienia teoretyczne:

1. Podział związków nieorganicznych, nazewnictwo, wzory sumaryczne i strukturalne. Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne.

2. Reakcje chemiczne: synteza, analiza, wymiana pojedyncza i podwójna. Reakcje redoks.

3. Budowa atomu: cząstki elementarne, jądro atomowe, przemiany promieniotwórcze.

4. Pozajądrowa budowa atomu: liczby kwantowe, konfiguracja elektronowa.

5. Układ okresowy pierwiastków: zmiana właściwości w grupach i okresach; konfiguracja elektronowa a położenie w układzie okresowym.

6. Wiązania chemiczne: jonowe, kowalencyjne, koordynacyjne, metaliczne, wodorowe, oddziaływania van der Waalsa; budowa przestrzenna cząsteczek, hybrydyzacja, wiązania sigma i pi.

7. Termodynamika chemiczna: pojęcie entalpii, entropii, energii swobodnej Gibbsa, zasady termodynamiki; efekty cieplne reakcji.

8. Kinetyka chemiczna.

9. Równowagi jonowe w roztworach: dysocjacja elektrolityczna, iloczyn jonowy wody, skala pH, teoria słabych i mocnych elektrolitów, teorie kwasów i zasad, hydroliza soli, mechanizm działania roztworów buforowych, rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności.

10. Elektrochemia (ogniwa, elektroliza).

i obliczenia chemiczne:

1. Obliczenia stechiometryczne z zastosowaniem podstawowych pojęć i praw chemicznych.

2. Sposoby wyrażania stężeń roztworów (stężenie molowe, procentowe, molalne, ułamek molowy); przeliczanie stężeń, mieszanie roztworów, rozcieńczanie, zatężanie.

3. Obliczanie efektów cieplnych reakcji na podstawie prawa Hessa.

4. Obliczenia kinetyczne.

5. Równowagi jonowe w roztworach: obliczanie pH mocnych i słabych elektrolitów, pH soli hydrolizujących, pH roztworów buforowych; rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności.

LABORATORIUM obejmuje:

1. Otrzymywanie heptahydratu siarczanu(VI) żelaza(II) z żelaza metalicznego.

2. Reakcje wymiany.

3. Reakcje homo- i heterogeniczne.

4. Nadtlenek wodoru jako utleniacz i reduktor.

5. Badanie wpływu pH na kierunek reakcji redox.

6. Badanie właściwości redukujących witaminy C.

7. Wyznaczanie masy molowej metalu.

8. Wyznaczanie masy molowej gazów.

9. Sporządzanie wodnych roztworów elektrolitów o określonym stężeniu molowym.

10. Sporządzanie wodnych roztworów elektrolitów o określonym stężeniu procentowym.

11. Rozcieńczanie stężonego kwasu.

12. Wpływ stężenia substratów na szybkość reakcji chemicznej.

13. Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznej.

14. Badanie wpływu temperatury i katalizatora na szybkość reakcji

chemicznej.

15. Wpływ katalizatora na szybkość reakcji chemicznej.

16. Autokataliza.

17. Wpływ stężenia na stan równowagi.

18. Oznaczanie stężenia kwasów i zasad przez miareczkowanie.

19. Oznaczanie zawartości kwasu salicylowego w produktach

kosmetycznych metodą miareczkowania alkalimetrycznego.

20. Wyznaczanie stałej i stopnia dysocjacji słabych elektrolitów

21. Wpływ wspólnego jonu na stopień dysocjacji słabego elektrolitu.

22. Protoliza wodnych roztworów soli.

23. Wpływ temperatury na proces protolizy.

24. Doświadczalny podział substancji na elektrolity i nieelektrolity.

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

26. Wyznaczanie iloczynu rozpuszczalności metodą pomiaru

przewodnictwa.

27. Sporządzanie i badanie właściwości roztworów buforowych.

1. A. Bielański, Chemia ogólna i nieorganiczna, PWN Warszawa, wyd. 6.

2. L. Pajdowski, Chemia ogólna, PWN Warszawa 1999.

3. F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus, Chemia nieorganiczna. Podstawy, PWN, Warszawa 1998.

4. T. Drapała, Chemia ogólna nieorganiczna z zadaniami, SGGW, 1997.

5. L. Kolditz, Chemia nieorganiczna. PWN, Warszawa 1994

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

8. A. Śliwa (red.), Obliczenia chemiczne, PWN, Warszawa 1987.

9. Z. Galus (red.), Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej, PWN, Warszawa 1998.

10. K. Pazdro, A. Rola-Noworyta, Akademicki zbiór zadań z chemii ogólnej. Oficyna Edukacyjna – Krzysztof Pazdro, Warszawa 2009.

11. Z. Rzączyńska, A. Dziewulska-Kułaczkowska, M. Iwan, A. Bartyzel: Zrozumieć chemię (understanding chemistry), Wydawnictwo UMCS, Lublin 2010.

12. Opracowanie zbiorowe pod redakcją W. Brzyskiej: Ćwiczenia z chemii ogólnej, Wydawnictwo UMCS, Lublin 1997.

13. Opracowanie zbiorowe pod redakcją Z. Rzączyńskiej i M. Iwan: Lubię chemię,Wydawnictwo UMCS, Lublin 2002.

14. Praca zbiorowa pod redakcją J. Kalembkiewicza: Chemia ogólna i nieorganiczna. Zadania i problemy.

Na podstawie Uchwały Senatu UMCS Nr XXIV-8.4/17 z dnia 28 czerwca 2017 r.

WIEDZA

W1. Student zna i rozumie wybrane zagadnienia z zakresu nauk biologicznych i przyrodniczych umożliwiające dokonywanie opisu oraz interpretacji zjawisk i procesów zachodzących w przyrodzie ożywionej - K_W04

W2. Student zna i rozumie fundamentalne pojęcia i prawa chemiczne, chemię roztworów i podstawy obliczeń chemicznych; podstawy kinetyki i równowagi chemicznej oraz dysponuje rozszerzoną wiedzą w zakresie wybranych działów chemii pozwalającą na posługiwanie się właściwą terminologią i nomenklaturą oraz opisem zjawisk omawianych na wykładzie i ćwiczeniach z chemii ogólnej - K_W04, K_W05

W3. Student zna podstawowe techniki i narzędzia badawcze stosowane w ramach ćwiczeń laboratoryjnych z chemii ogólnej oraz zasady bezpieczeństwa i higieny pracy również w zakresie składowania, użytkowania i utylizacji substancji chemicznych stosowanych na pracowni - K_W06; K_W010

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Student potrafi wykorzystywać poznane prawa i zależności w obliczeniach chemicznych, jaki i do rozwiązywania różnych problemów typowych dla chemii ogólnej - K_U01

U2. Student potrafi planować i realizować proces samokształcenia się - K_U08

U3. Student 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

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

K1. Student jest gotów do oceny zakresu posiadanej przez siebie wiedzy i posiadanych umiejętności, rozumie potrzebę podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych - K_K01

K2. Student jest gotów do samodzielnego podejmowania decyzji i oceny działań własnych i grupy, a także przyjmowania odpowiedzialności za skutki tych działań - K_K02