Chemia

podstawowy

IS1P_U04 IS1P_U19 IS1P_U20

Podstawowe wiadomości z zakresu chemii, fizyki i matematyki.

Pojęcie mola, masy molowej, objętość molowa gazu doskonałego w warunkach normalnych, skład procentowy, obliczenia stechiometryczne, stężenia molowe, ułamek molowy, mieszanie roztworów, przeliczanie stężenia molowego na procentowe i odwrotnie, siła jonowa, aktywność i współczynniki aktywności, skala pH, mocne kwasy i zasady, słabe kwasy i zasady, rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności. Opisanie podstawowych grup związków organicznych, metod ich otrzymywania i reakcji. Wydajność reakcji.

Reakcje chemiczne. Równania reakcji chemicznych. Reakcje strącania i ich zastosowania. Reakcje kwasów i zasad. Kwasy (zasady) mocne i słabe. Reakcje zobojętniania a przeniesienie protonu. Wskaźniki, bufory.

Struktura i właściwości związków organicznych. Metody otrzymywania. Reakcje. Polimeryzacja.

Poziom przedmiotu:podstawowy

Wymagania wstępne:podstawy wiedzy o chemii i fizyce.

Cele przedmiotu: zapoznanie studenta z podstawami chemii ogólnej, nieorganicznej i organicznej umożliwiające późniejsze zrozumienie innych zagadnień związanych ze studiowanym kierunkiem.

Zakres:

1. Budowa materii. Pierwiastki i związki chemiczne. Pojęcia atomu, izotopu, pierwiastka, cząsteczki. Pochodzenie pierwiastków. Metale, niemetale i półmetale. Charakterystyka układu okresowego. Związki chemiczne (cząsteczkowe, jonowe), wzory chemiczne. Mieszaniny, typy mieszanin i metody rozdzielania. Nomenklatura chemiczna.

2. Budowa atomu a układ okresowy. Budowa cząsteczki. Kwanty i fotony. Widma atomowe. Falowe właściwości elektronu. Modele atomów: orbitale atomowe i poziomy energetyczne. Liczby kwantowe i spin elektronu. Struktura elektronowa atomu wodoru i atomów wieloelektronowych. Zasady rozbudowy powłok. Struktura atomu a układ okresowy. Okresowość właściwości pierwiastków. Właściwości wodoru i pierwiastków grup głównych.

3. Kształty cząsteczek i jonów. Rozkład ładunku w cząsteczkach: wiązania i cząsteczki polarne. Długość a siła wiązań. Wiązania sigma i pi. Hybrydyzacja. Orbitale molekularne wodoru i cząsteczek dwuatomowych.

4. Układ metryczny. Jednostki układu SI i jednostki pochodne. Dokładność i precyzja. Mol i masa molowa. Wyznaczanie wzorów chemicznych.

5. Reakcje chemiczne. Równania reakcji chemicznych. Reakcje strącania i ich zastosowania. Reakcje kwasów i zasad. Kwasy (zasady) mocne i słabe. Reakcje zobojętniania a przeniesienie protonu. Reakcje powstawania gazów. Reakcje redoks (utleniania i redukcji). Utleniacze i reduktory.

6. Stany skupienia materii. Właściwości gazów. Molekularny charakter gazów i pojęcie ciśnienia. Prawa gazowe: Boyle'a, Charlesa i Gay-Lussaca, Avogadro oraz równanie stanu gazu doskonałego. Mieszaniny gazów. Gazy rzeczywiste. Ruch cząsteczek w gazach. Dziura ozonowa. Ciecze i ciała stałe. Siły międzycząsteczkowe: siły Londona, oddziaływania dipol-dipol, wiązanie wodorowe. Struktura cieczy i ciał stałych. Przemiany fazowe: prężność pary, wrzenie, krzepnięcie, topnienie, wykresy fazowe.

7. Szybkość reakcji. Równowaga chemiczna. Pojęcie szybkości reakcji: chwilowa szybkość reakcji, stała szybkości i okres półtrwania. Rzędowość reakcji. Wpływ temperatury. Kataliza. Rola enzymów. Odwracalność reakcji chemicznych i stała równowagi. Szybkość reakcji a równowaga. Równowagi heterogeniczne i w fazie gazowej. Stopień przereagowania i kierunek reakcji.

8. Roztwory. Molekularna interpretacja rozpuszczania. Rozpuszczalność: wpływ temperatury i ciśnienia. Koloidy. Rozpuszczalność a nieporządek. Stężenie i wpływ substancji rozpuszczonej na właściwości koligatywne. Kwasy i zasady Bronsteda i Lowry'ego. Sprzężone kwasy i zasady a wymiana protonu. Szczególna rola wody. Skala pH. Przewidywanie względnej mocy kwasów. Kwaśne deszcze. Równowagi w roztworach wodnych. Jony jako kwasy i zasady i pH roztworu soli. Miareczkowanie kwas-zasada. Wskaźniki. Bufory.

9. Obliczenia chemiczne. Stechiometria reakcji i podstawy obliczeń chemicznych. Wydajność reakcji. Analiza elementarna. Podstawowe pojęcia dotyczące roztworów: molowość, rozcieńczanie i miareczkowanie.

10. Struktura i właściwości związków organicznych. Metody otrzymywania. Reakcje. Węglowodory alifatyczne. Alkohole, aldehydy i ketony. Izomeria i stereochemia. Kwasy karboksylowe i ich pochodne. Halogenki alkilowe Aminy i nitryle. Związki aromatyczne. Związki heterocykliczne. Polimery.

Laboratorium:

Treści merytoryczne:

Zapoznanie z podstawowymi technikami pracy i sprzętem w laboratorium chemicznym. Analiza jakościowa - identyfikacja kationów i anionów. Analiza objętościowa - miareczkowe metody oznaczania substancji. Zapoznanie studentów z pracą w laboratorium syntezy organicznej, nauczenie studentów technik laboratoryjnych stosowanych w syntezie organicznej: Zapoznanie ze sprzętem laboratoryjnym, szkłem i zasadami jego użytkowania oraz zasadami BHP. Synteza aspiryny. Synteza octanu butylu. Chromatografia kolumnowa i spektrofotometria.

Literatura podstawowa

1. L.L Jones, P.W. Atkins, "Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje" PWN Warszawa 2009 i wcześniejsze wydania.

2. R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia Organiczna, PWN, 1998

3. Galus Z. (ed.) "Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej". PWN Warszawa 2007.

4. Halina Kowalczyk-Dembińska "Ćwiczenia rachunkowe z podstaw chemii", UNIVERSITAS, 2007

5. Podręcznik do ćwiczeń "Laboratorium chemiczne" wydany w bibliotece Szkoły Nauk Ścisłych (wyd. I. Warszawa 2000, ISBN 83-909206-3-8; wyd. II. Warszawa 2005, Wydawnictwo UKSW, ISBN 83-7072-338-1)

Literatura uzupełniająca

1. A. Bielański, "Chemia nieorganiczna". PWN Warszawa 2008.

2. Zygmunt Marczenko, Jerzy Minczewski "Chemia analityczna". PWN Warszawa 2008.

3. G. Patrick, Krótkie wykłady: Chemia Organiczna, PWN, 2008

Wykład:

ISIP_W01

Absolwent zna i rozumie w zaawansowanym stopniu zagadnienia z chemii przydatne do rozwiązywania podstawowych zadań związanych z inżynierią środowiska.

Weryfikacja: egzamin

Ćwiczenia

ISIP_U01

Absolwent potrafi wykorzystać wiedzę z chemii do rozwiązywania zadań inżynierskich w różnych obszarach inżynierii środowiska

ISIP_K01

Absolwent jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy z zakresu chemii oraz uznawania znaczenia wiedzy fachowej w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych z zakresu inżynierii środowiska

Weryfikacja: kolokwium, egzamin

Laboratorium

ISIP_U04 Absolwent potrafi planować i organizować pracę w laboratorium: indywidualną oraz w zespole

ISIP_ U19 Absolwent potrafi odpowiednio stosować zasady bhp; znaleźć swoje miejsce w środowisku przemysłowym, spełniając zasady bezpieczeństwa i higieny pracy; potrafi zorganizować sobie oraz zespołowi pracę w sposób efektywny i bezpieczny

ISIP_U20 Absolwent potrafi zastosować techniki eksperymentalne i laboratoryjne z zakresu chemii w formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich, potrafi te metody i narzędzia odpowiednio dobrać i właściwie zastosować.

weryfikacja: wejściówki, sprawozdanie, kolokwium końcowe

ECTS [1 ECTS=30 godzin]

wykład 2 ECTS,

ćwiczenia 2 ECTS,

laboratorium 2 ECTS

Udział w wykładach: 30 godzin

Udział w ćwiczeniach:30 godzin

Udział w laboratoriach: 30 godzin

Przygotowanie do kolokwium: 30 godzin

Przygotowanie do laboratorium: 20 godzin

Przygotowanie do kolokwium końcowego z laboratorium: 20 godzin

Przygotowanie do egzaminu: 20 godzin

suma: 180 godzin [180/30=6]

Wszystkie formy zajęć są ze sobą ściśle powiązane i uzupełniają się wzajemnie.

Wykład monograficzny/problemowy/konwersatoryjny. Studenci są aktywizowani do dyskusji.

Metoda oceny: Egzamin pisemny. Do zaliczenia egzaminu wymagane jest zaliczenie ćwiczeń i laboratorium. Na egzaminie obowiązują zagadnienia z danego zakresu omawiane na wszystkich formach zajęć. Omawiane zagadnienia są ze sobą ściśle powiązane.

Do zaliczenia egzaminu wymagane jest 60% poprawnych odpowiedzi.

Ćwiczenia:

Metoda: ćwiczeniowa, aktywizująca, praca w grupie

Rozwiązywanie zadań z zakresu chemii ogólniej, nieorganicznej i organicznej.

Warunkiem zaliczenia ćwiczeń jest obecność na ćwiczeniach i zaliczenie dwóch kolokwiów. Na kolokwiach obowiązują zagadnienia omawiane na wykładach i realizowane na laboratorium.

Do zaliczenia każdego kolokwium wymagane jest 60% poprawnych odpowiedzi.

Ocena końcowa:

(1) Średnia ocen z dwóch pisemnych kolokwiów podczas ćwiczeń, sprawdzających wiedzę z wykładu i ćwiczeń i laboratorium.

(2) Premia za aktywność

Wykład egzamin pisemny - student rozwiązuje zadania i odpowiada na pytania z zakresu chemii ogólnej, nieorganicznej i organicznej; do zaliczenia wymagane jest 60% poprawnych odpowiedzi.

Laboratorium:

Metody oceny:kolokwium wstępne, zaliczenie poszczególnych ćwiczeń na podstawie sprawozdania, kolokwium końcowe z całości materiału.

Ocena końcowa jest średnią wszystkich ocen uzyskanych z poszczególnych ćwiczeń.

Ocena podsumowująca jest średnią ocen cząstkowych za poszczególne ćwiczenia.

Ocena cząstkowa jest średnią ocen dotyczących danego ćwiczenia:

1. Ocena przygotowania do zajęć poprzez zdanie kolokwium wstępnego z tematyki dotyczącej danego ćwiczenia i BHP. Jest to warunek przystąpienia do ćwiczeń.

2. Ocena pracy przygotowanej indywidualnie w formie sprawozdania z ćwiczenia:

ocena 2 (ndst): nie potrafi zaprezentować wyników swoich badań

ocena 3 (dst): prezentuje suche wyniki bez umiejętności ich analizy

ocena 4 (db): dokonuje analizy wyników, proponuje wnioski

ocena 5 (bdb): dokonuje analizy wyników, wyciąga wnioski, dyskutuje

Sposoby weryfikacji efektów kształcenia:

- aktywność na ćwiczeniach

- rozwiązywanie na ćwiczeniach problemów postawionych w zadaniach z zakresu chemii.

- kolokwia na ćwiczeniach

-kolokwia i sprawozdania na laboratorium

-wykonywanie eksperymentów laboratoryjnych

- egzamin pisemny

Zakres ocen w każdym ocenianym przypadku:

94-100% - 5

93-88% - 4,5

87-80% - 4

79-70% - 3,5

69-60% - 3

mniej niż 59,9% - 2

Na ocenę 2 (ndst.): Student nie ma wiedzy z zakresu podstaw chemii.

Na ocenę 3 (dst.): Student na poziomie podstawowym opanował wiedzę z zakresu chemii i na poziomie podstawowym potrafi ją wykorzystywać.

Na ocenę 4 (db.): Student na dobrym poziomie opanował wiedzę z zakresu podstaw chemii i dobrze potrafi ją wykorzystywać do rozwiązywania problemów i do rozwiązywania zadań .

Na ocenę 5 (bdb.): Student na bardzo dobrym poziomie opanował wiedzę z zakresu chemii i bardzo dobrze potrafi ją wykorzystywać do rozwiązywania problemów w tym zakresie.

nie dotyczy