Podstawy chemii nieorganicznej

znajomość zagadnień chemii ogólnej.

Wykład 30

Konwersatorium 15

Laboratorium 30

Łączna liczba godzin z udziałem nauczyciela akademickiego 75

Liczba punktów ECTS z udziałem nauczyciela akademickiego 2,5

Przygotowanie się do laboratorium 10

Studiowanie literatury 10

Przygotowanie się do egzaminu 25

Łączna liczba godzin nie kontaktowych 45

Liczba punktów ECTS za godziny nie kontaktowe 1,5

Sumaryczna liczba punktów ECTS dla modułu 4

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. tj. od cyklu kształcenia 2017/2018

W1-W2, U2-U3, K1 - wykład - egzamin pisemny

W1-W2, U2-U3, K1 - konwersatorium - prace zaliczeniowe lub kolokwia śródsemestralne

W3, U1 - laboratorium - opracowania ćwiczeń lub kolokwia śródsemestralne

Wykład obejmuje następujące zagadnienia:

Przedmiot chemii nieorganicznej.

Wodór i wodorki. Ogólna charakterystyka pierwiastków bloku s.

Grupa 1 - Litowce: właściwości fizykochemiczne, minerały, metody otrzymywania, anomalne właściwości litu, związki litowców, kryptaty, zastosowanie litowców i ich związków.

Grupa 2 - Berylowce: właściwości fizykochemiczne, minerały, metody otrzymywania, anomalne właściwości berylu, związki, struktura zasadowego octanu berylu, związki metaloorganiczne – odczynniki Grinarda, chlorofil, zastosowanie berylowców i ich związków.

Ogólna charakterystyka pierwiastków bloku p.

Grupa 13 - Borowce: właściwości fizykochemiczne, minerały, metody otrzymywania, anomalne właściwości boru, związki, struktura i klasyfikacja boranów, borazyna, klasyfikacja borków metali według Kiesslinga, metody przerobu boksytów, spinele, aluminotermia, związki elektronodeficytowe, zastosowanie borowców i ich związków.

Grupa 14 - Węglowce: właściwości fizykochemiczne, minerały, metody otrzymywania, odmiany alotropowe węgla: grafit, diament, fulereny, karbin, nanorurki węglowe, wybrane związki węglowców, odmiany polimorficzne ditlenku krzemu, silany, siloksany, silikony - metody otrzymywania i struktura, struktura i klasyfikacja krzemianów oraz zeolitów, zastosowanie węglowców i ich związków.

Grupa 15 - Azotowce: właściwości fizykochemiczne, odmiany alotropowe fosforu, związki, tlenki i tlenowe kwasy azotowców, azotki, amoniak, hydroksyloamina, hydrazyna, azydek wodoru, zastosowanie azotowców i ich związków.

Grupa 16 - Tlenowce: właściwości fizykochemiczne, odmiany alotropowe, wybrane związki: tlenki, nadtlenek wodoru, kwasy tlenowe, siarczki, zastosowanie tlenowców i ich związków.

Grupa 17 - Fluorowce: właściwości fizykochemiczne, metody otrzymywania, wybrane związki, tlenki i tlenowe kwasy fluorowców, zastosowanie fluorowców i ich związków.

Grupa 18 - Helowce (Gazy szlachetne): właściwości fizykochemiczne, związki, synteza Bartletta, klatraty, zastosowanie gazów szlachetnych.

Konwersatorium obejmuje następujące zagadnienia:

Grupa 1: Ogólna charakterystyka litowców, właściwości fizykochemiczne 1 gr. układu okresowego). Anomalne właściwości litu i jego diagonalne podobieństwo do magnezu. Tlenki, nadtlenki, ponadtlenki i ozonki litowców – struktura, otrzymywanie, zastosowanie. Azotki litowców. Wodorotlenki litowców – otrzymywanie i zastosowanie. Soda – otrzymywanie (metoda amoniakalna Solvaya i metoda Leblanca) i zastosowanie. Potaż – otrzymywanie (karbonizacja ługu potasowego, metoda mrówczanowa, nasycenie dwutlenkiem węgla roztworu KCl w zawiesinie węglanu magnezowego, metoda Leblanca) i zastosowanie. Występowanie litowców na -1 stopniu utlenienia.

Grupa 1: Anomalne właściwości berylu. Wodorki berylowców (Be, Mg, Ca) – struktura i otrzymywanie. Halogenki berylu, cement Sorela (otrzymywanie i zastosowanie). Węgliki berylowców. Wapno palone, wapno gaszone, zaprawa murarska, wapno chlorowane. Siarczan (VI) baru i biel litoponowi. Zasadowy octan berylu.

Grupa 13: Bor – otrzymywanie, właściwości, odmiany alotropowe, zastosowanie. Związki boru z wodorem (np. diboran) – budowa, synteza, właściwości, struktura B2H6, klasyfikacja boranów. Kwasy borowe i sole kwasów borowych (podział). Azotek boru, borazyna, boraks – struktura, otrzymywanie, właściwości, zastosowanie. Metody oczyszczania boksytów. Aktualna metoda otrzymywania glinu. Aluminotermia i termity. Spinele. Ałuny.

Grupa 14: Ogólna charakterystyka węglowców. Odmiany alotropowe węgla – budowa i właściwości. Tlenki węgla CO, CO2, C3O2, kwas węglowy, węglany. Kwas cyjanowodorowy, cyjanki, dicyjan. Związki węgla z fluorowcami. Odmiany polimorficzne wysokociśnieniowe SiO2. Silany, siloksany, silikony. Związki krzemu z fluorowcami. Tlenowe kwasy krzemu, podział krzemianów.

Grupa 15: Amoniak, hydrazyna, hydroksyloamina - otrzymywanie, właściwości, zastosowanie. Azydek wodoru (azydki) – otrzymywanie, właściwości, zastosowanie. Tlenowe kwasy azotu – otrzymywanie, właściwości, zastosowanie (mieszanina nitrująca, woda królewska), wzory strukturalne. Kauczuk nieorganiczny. Fosfor – odmiany alotropowe, otrzymywanie, właściwości. Tlenki i tlenowe kwasy fosforu – otrzymywanie, właściwości, zastosowanie. Nawozy fosforowe- precypitat, superfosfat, superfosfat podwójny. Arsen – odmiany alotropowe, arszenik, tlenowe kwasy arsenu. Antymon - odmiany alotropowe i tlenowe kwasy antymonu.

Grupa 16: Odmiany alotropowe tlenu, siarki, selenu i telluru. Otrzymywanie siarki i tlenu. Związki tlenowców z wodorem. H2O2 otrzymywanie, budowa, właściwości. SO3 otrzymywanie, budowa, odmiany SO3. Tlenowe kwasy siarki – wzory sumaryczne i strukturalne (nomenklatura, stopnie utl. S, protonowość), właściwości. Otrzymywanie kwasu siarkowego (VI) i jego właściwości.

Grupa 17: Ogólna charakterystyka fluorowców.Otrzymywanie fluorowców (otrzymywanie bromu z wody morskiej). Związki fluorowców z wodorem. Właściwości beztlenowych kwasów fluorowców. Związki fluorowców z tlenem. Tlenowe kwasy fluorowców – nomenklatura, otrzymywanie, właściwości. Zastosowanie fluorowców.

Grupa 18: Ogólna charakterystyka helowców. Stan nadciekły. Otrzymywanie helowców. Związki helowców. Synteza Bartletta. Związki helowców z fluorowcami. Tritlenek ksenonu. Zastosowanie helowców.

Laboratorium obejmuje następujące zagadnienia:

1. Zajęcia organizacyjne – regulamin pracowni, przepisy BHP i postępowanie w razie wypadku.

Zagadnienia: Zapoznanie ze sprzętem i wyposażeniem pracowni.

2. Oznaczanie i usuwanie twardości wody

Zagadnienia: Budowa cząsteczki wody, właściwości fizykochemiczne wody, anomalne właściwości wody, wiązanie wodorowe, twardość wody, rodzaje twardości, metody oznaczania i usuwania twardości wody.

Ćwiczenia:

Ćwiczenie 1. Oznaczenie twardości węglanowej wody.

Ćwiczenie 2. Kompleksometryczne oznaczenie twardości całkowitej wody.

Ćwiczenie 3. Zastosowanie wymiany jonowej do usuwania twardości wody.

3. Analiza jakościowa wybranych jonów o właściwościach toksycznych

Zagadnienia: Reakcje charakterystyczne jonów toksycznych. Reakcje redox.

Ćwiczenia:

Ćwiczenie 1. Zapoznanie z reakcjami charakterystycznymi wybranych jonów toksycznych: Cd2+, Hg2+, Pb2+, Cr3+, Ba2+, SCN-, S2-, NO2-. Bilansowanie reakcji redox.

Ćwiczenie 2. Analiza jakościowa nieznanych jonów toksycznych.

4. Preparatyka i identyfikacja wybranych tlenowych związków boru

Zagadnienia: Tlenowe kwasy boru i sole kwasów borowych (ortooksoborany, metaoksoborany, ortopolioksoborany i peroksoborany) – reakcje otrzymywania, struktura, właściwości.

Ćwiczenia:

Ćwiczenie 1: Preparatyka i identyfikacja kwasu trioksoborowego – H3BO3

Ćwiczenie 2: Preparatyka i identyfikacja boraksu - Na2B4O7·10H2O

Ćwiczenie 3: Preparatyka peroksoboranu sodowego - NaBO2·H2O2·3H2O

5. Związki nadtlenowe

Zagadnienia: Związki nadtlenowe. Cząsteczki, jony i rodniki tlenu. Klasyfikacja i struktura związków nadtlenowych. Sposoby otrzymywania jonu nadtlenowego. Właściwości chemiczne związków nadtlenowych.

Ćwiczenia:

Ćwiczenie 1: Otrzymywanie peroksodisiarczanu potasu K2S2O8

Ćwiczenie 2: Otrzymywanie nadtlenku strontu SrO2 ·8H2O

Ćwiczenie 3: Otrzymywanie nadtlenku sodu Na2O2

6. Preparatyka związków siarki.

Zagadnienia: Otrzymywanie siarki i jej występowanie. Odmiany alotropowe siarki. Połączenia siarki z tlenem, wodorem oraz fluorowcami. Tlenowe kwasy siarki i ich sole oraz ich zastosowanie. Ałuny – sole podwójne.

Ćwiczenia:

Ćwiczenie 1: Preparatyka tiosiarczanu sodu Na2S2O3

Ćwiczenie 2: Preparatyka ałunu chromowo-potasowego KCr(SO4)2.12H2O.

7. Spektrofotometryczne wyznaczanie stężeń roztworów

Zagadnienia: Spektrofotometria. Prawa absorbancji – I prawo absorpcji (prawo Lamberta), II prawo absorpcji, Prawo addytywności absorbancji (III prawo absorpcji). Absorbancja i transmitancja, Odstępstwa od praw absorpcji.

Ćwiczenia:

Ćwiczenie 1. Wyznaczanie nieznanego stężenia chlorku miedzi metodą krzywej kalibracyjnej

Ćwiczenie 2. Wyznaczenie nieznanej zawartości miedzi w kompleksie miedzi z amoniakiem

8. Powłoki galwaniczne

Zagadnienia: Elektroliza. Pierwsze prawo Faradaya. Drugie prawo Faradaya. Równoważnik elektrochemiczny. Powłoki galwaniczne.

Ćwiczenia:

Ćwiczenie 1. Galwaniczne otrzymywanie powłoki cynkowej

Ćwiczenie 2. Galwaniczne otrzymywanie powłoki miedziowej

A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa 2005.

J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa 1997.

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

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. Student zna i rozumie wybrane pojęcia z zakresu chemii nieorganicznej, dysponuje rozszerzoną wiedzą w zakresie chemii nieorganicznej pozwalającą na posługiwanie się właściwą terminologią i nomenklaturą z tego zakresu K_W05

W2. Student zna i rozumie zasady podstawowych technik i narzędzi badawczych stosowanych w chemii nieorganicznej K_W07

W3. Student zna i rozumie zasady bezpieczeństwa i higieny pracy oraz racjonalnego stosowania chemikaliów oraz przestrzega procedur w tym zakresie w odniesieniu do chemii nieorganicznej K_W10

UMIEJĘTNOŚCI

U1. Student potrafi wykonywać podstawowe czynności w laboratorium chemii nieorganicznej zarówno samodzielnie, jak i pracując w grupie K_U03

U2. Student potrafi planować i realizować proces samokształcenia K_U08

U3. Student potrafi planować i organizować uczenie się przez całe życie K_U09

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

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