Chemia

Program obejmuje najważniejsze zagadnienia z chemii ogólnej i nieorganicznej ze szczególnym uwzględnieniem budowy materii, kinetyki reakcji, równowagi w roztworach elektrolitów i procesów oksydacyjno-redukcyjnych. Poszerza i ugruntowuje niezbędną wiedzę zdobytą w szkole średniej. Student nabywa umiejętności pracy w laboratorium chemicznym, zapoznaje się z podstawowymi czynnościami w zakresie jakościowej i ilościowej analizy chemicznej (ważenie, odmierzanie cieczy z różną dokładnością, sporządzanie roztworów, w tym roztworów mianowanych, analiza ilościowa w zakresie alkacymetrii i oksydymetrii, pomiar pH i.t.d.).

Wykład

Elementy budowy materii.

Cząstki elementarne. Elektronowa struktura atomu. Elektroujemność. Potencjał jonizacji. Wiązania chemiczne.

Zależność między budową atomu a właściwościami chemicznymi pierwiastków na tle ich położenia w układzie okresowym.

Kinetyka reakcji.

Szybkość reakcji chemicznych. Reakcje odwracalne i stan równowagi chemicznej. Stała równowagi reakcji chemicznej. Reguła przekory.

Równowagi w roztworach elektrolitów.

Dysocjacja elektrolityczna, stała i stopień dysocjacji. Teorie kwasów i zasad. Iloczyn jonowy wody, wykładnik stężenia jonów wodorowych pH. Hydroliza soli. Roztwory buforowe. Iloczyn rozpuszczalności.

Procesy oksydacyjno-redukcyjne.

Powstawanie potencjału elektrod. Równanie Nernsta. Potencjał normalny i szereg napięciowy pierwiastków. Typy elektrod. Kierunek reakcji samorzutnej. Reakcje utlenienia i redukcji.

Wybrane zagadnienia systematyki nieorganicznej, charakterystyka pierwiastków bloków s, p, d.

Ćwiczenia laboratoryjne

1. Regulamin pracowni chemicznej, przepisy BHP. Zasady pracy z odczynnikami (zagrożenia, środki ostrożności). Postępowanie z odpadami chemicznymi.

Sprzęt laboratoryjny i jego przeznaczenie. Mycie szkła laboratoryjnego. Podstawowe czynności laboratoryjne (ogrzewanie w probówce i zlewce, odmierzanie cieczy, krystalizacja, sączenie osadów).

Klasyfikacja związków nieorganicznych (nazewnictwo i właściwości chemiczne).

Podstawowe reakcje nieorganiczne (reakcje syntezy, analizy, wymiany, egzo- i endoenergetyczne, homo- i heterogeniczne, reakcje redoks, strącania i roztwarzania osadów, zobojętnienia, dysocjacji jonowej, hydrolizy soli, tworzenia kompleksów). Pisanie równań reakcji w postaci cząsteczkowej, jonowej pełnej i jonowej skróconej. Obliczenia stechiometryczne.

2. Kolokwium: Szkło i sprzęt laboratoryjny. Nazewnictwo i właściwości chemiczne związków nieorganicznych. Klasyfikacja reakcji nieorganicznych. Pisanie równań reakcji w postaci cząsteczkowej, jonowej i jonowej skróconej. Obliczenia stechiometryczne.

Sposoby wyrażania stężeń. Sporządzanie roztworów o stężeniach procentowych i molowych

z naważek i przez rozcieńczanie roztworów stężonych. Nauka ważenia na wadze technicznej, nauka posługiwania się naczyniami miarowymi (pipety, kolby miarowe). Obliczenia ze stężeń roztworów.

3. Kolokwium: Obliczenia ze stężeń roztworów.

Metoda konduktometryczna: badanie przewodnictwa elektrycznego roztworów (elektrolity, nieelektrolity), porównanie przewodnictwa roztworów różnych substancji o tym samym stężeniu molowym (elektrolity słabe i mocne, nieelektrolity).

Dysocjacja jonowa kwasów, zasad i soli. Hydroliza soli. Odczyn wodnych roztworów kwasów, zasad i soli. Metoda potencjometryczna: pomiary pH roztworów.

4. Kolokwium: Reakcje dysocjacji jonowej kwasów, zasad i soli. Reakcje hydrolizy soli. pH roztworów.

Wstęp do analizy ilościowej objętościowej. Zasady posługiwania się szkłem miarowym (biureta). Metoda alkacymetryczna: sporządzanie i mianowanie roztworów titranta, zasady doboru wskaźników kwasowo-zasadowych, oznaczanie zawartości zasad i kwasów w próbce. Obliczenia alkacymetryczne.

5. Kolokwium: Alkacymetria - podstawy teoretyczne, obliczenia.

Reakcje utlenienia i redukcji. Uzgadnianie równań reakcji redoks w postaci cząsteczkowej i jonowej na podstawie bilansu elektronowego. Równania połówkowe reakcji redoks.

Metoda manganometryczna: mianowanie roztworu titranta, oznaczenia zawartości reduktora w próbce.

Uzupełnianie zaległości. Zaliczenia.

Statystyka przedmiotu:

1. Liczba godzin oraz punktów ECTS - przedmiot obowiązkowy Godziny: 125; ECTS: 5

2. Liczba godzin oraz punktów ECTS - przedmiot do wyboru Godziny: -; ECTS: -

3. Łączna liczba godzin oraz punktów ECTS, którą student uzyskuje poprzez bezpośredni kontakt z nauczycielem akademickim (wykłady, ćwiczenia, seminaria....) Godziny: 40; ECTS: 1,6

4. Łączna liczba godzin oraz punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach praktycznych np. laboratoryjne, projektowe, terenowe, warsztaty Godziny: 25; ECTS: 1

5. Przewidywany nakład pracy własnej (bez udziału prowadzącego lub z udziałem w ramach konsultacji) konieczny do realizacji zadań programowych przedmiotu. Godziny: 85; ECTS: 3,4

1. Erndt A. "Podstawy chemii ogólnej i nieorganicznej", PWN Warszawa 1986.

2. Erndt A. i współpr. "Chemia nieorganiczna i analityczna" skrypt do ćwiczeń, wyd. AR Kraków, 1989.

3. Szymońska J., Szlachcic P., Kulig E., Michalski O., Wisła A., „Chemia I. Skrypt do ćwiczeń laboratoryjnych”. Kraków 2009.

4. Litwin M., Styka-Wlazło S., Szymońska J. „Chemia ogólna i nieorganiczna”, Nowa Era, Warszawa 2004. (w zakresie podstawowym i rozszerzonym)

5. Tomasik P. "Podstawy chemii. Cz.I. Chemia ogólna, chemia nieorganiczna", Wyd. AR Kraków, 1998.

6. Bielański A. „Podstawy chemii nieorganicznej”, PWN Warszawa 1987.

Wiedza

Po zakończeniu kursu student:

- rozróżnia podstawowe rodzaje wiązań w cząsteczkach i na ich podstawie wnioskuje o właściwościach fizykochemicznych związków;

- opisuje właściwości wybranych związków nieorganicznych i określa zakres ich zastosowań w ochronie środowiska,

- interpretuje i analizuje przebieg reakcji elektrolitów zachodzących w roztworach wodnych,

- wykonuje obliczenia chemiczne w zakresie obliczeń stechiometrycznych, wyznaczania stężenia molowego i procentowego, oznaczania pH,

Umiejętności:

- sprawnie posługuje się podstawowym sprzętem laboratoryjnym,

- sporządza roztwory o zadanym stężeniu,

- wykonuje miareczkowania alkacymetryczne i redoksometryczne;

- opracowuje wyniki przeprowadzonych badań i doświadczeń chemicznych, wyciąga wnioski z uzyskanych wyników;

Kompetencje społeczne

- organizuje pracę w małym zespole przy przygotowywaniu i wykonywaniu reakcji i oznaczeń chemicznych;

- ma świadomość niebezpieczeństw znajdujących się na pracowni chemicznej,

Student opracowuje podlegające weryfikacji sprawozdanie z każdego wykonanego samodzielnie ćwiczenia. W ciągu semestru pisze trzy kolokwia dotyczące kolejnych partii materiału. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest zaliczenie wszystkich sprawozdań i pozytywne oceny z kolokwiów. Ocena końcowa jest średnią ocen z kolokwiów. Przedmiot kończy się egzaminem w formie pisemnej.

1. Ocena niedostateczna (2,0): wystawiana jest wtedy, jeśli w zakresie co najmniej jednej z trzech składowych (W, U lub K) przedmiotowych efektów kształcenia student uzyska mniej niż 50% obowiązujących efektów dla danej składowej.

2. Ocena dostateczna (3,0): wystawiana jest wtedy, jeśli w zakresie każdej z trzech składowych (W, U lub K) efektów kształcenia student uzyska przynajmniej 50% obowiązujących efektów dla danej składowej.

3. Ocena ponad dostateczna (3,5): wystawiana jest na podstawie średniej arytmetycznej z trzech składowych (W, U lub K) efektów kształcenia (średnio 61-70%).

4. Podobny sposób obliczania ocen jak przedstawiony w pkt. 3 przyjęto dla ocen dobrej (4,0 - średnio 71-80%), ponad dobrej (4,5 - średnio 81-90%) i bardzo dobrej (5,0 - średnio >90%).

UWAGA: Prowadzący zajęcia, na podstawie stopnia opanowania przez studenta obowiązujących treści programowych danego przedmiotu, w oparciu o własne doświadczenie dydaktyczne, formułuje ocenę, posługując się podanymi wyżej kryteriami formalnymi.