Chemia

Program obejmuje:

1. Najważniejsze zagadnienia z chemii ogólnej i nieorganicznej ze szczególnym uwzględnieniem budowy materii, kinetyki reakcji, równowagi w roztworach elektrolitów i procesów oksydacyjno-redukcyjnych.

2. Podstawowe zagadnienia z chemii organicznej ze szczególnym uwzględnieniem budowy i właściwości grup funkcyjnych oraz poznanie właściwości głównych rodzajów związków organicznych.

Student nabywa umiejętności pracy w laboratorium chemicznym, zapoznaje się z podstawowymi czynnościami w zakresie:

a. 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.).

b. chemii organicznej, procesy jednostkowe (destylacja, krystalizacja, ekstrakcja, sublimacja), metody syntezy i analizy najważniejszych grup związków organicznych.

Wykład

Elementy budowy materii.

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

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 dysocjacji 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.

Struktura elektronowa atomu węgla (hybrydyzacja orbitali atomowych, tworzenie orbitali molekularnych).

Budowa cząsteczek węglowodorów alifatycznych i aromatycznych (nazewnictwo, izomeria, efekt indukcyjny i mezomeryczny).

Węglowodory alifatyczne (nazewnictwo, izomeria, reakcje addycji do wiązań wielokrotnych, reakcje substytucji wolnorodnikowej).

Węglowodory aromatyczne (nazewnictwo, izomeria, reakcje substytucji elektrofilowej, wpływ skierowujący podstawników).

Alkohole i fenole (nazewnictwo, izomeria, właściwości kwasowo-zasadowe alkoholi i fenoli, wiązanie wodorowe, charakterystyczne reakcje).

Aldehydy i ketony (nazewnictwo, właściwości grupy karbonylowej, reakcje addycji nukleofilowej, reakcja kondensacji aldolowej, tautomeria keto-enolowa).

Kwasy karboksylowe (nazewnictwo, właściwości grupy karboksylowej, charakterystyczne reakcje, chlorki kwasowe, bezwodniki, amidy).

Estry i tłuszcze (reakcje estryfikacji, tłuszcze, alkaliczna hydroliza tłuszczów – mydła)

Aminy (nazewnictwo, charakter zasadowy amin, reakcje z HNO2, sole diazoniowe).

Aminokwasy i białka (nazewnictwo, struktura aminokwasów w zależności od pH, jon obojnaczy, punkt izojonowy, wiązanie peptydowe, aminokwasy C- i N-końcowe, struktura białek).

Węglowodany (nazewnictwo mono- oligo- i polisacharydów, formy łańcuchowe i cykliczne monosacharydów, izomeria, mutarotacja, anomery, konfiguracja D- i L-, czynność optyczna, dwucukry redukujące i nieredukujące, inwersja sacharozy, polisacharydy).

Ćwiczenia laboratoryjne

1. Wstęp do ćwiczeń laboratoryjnych. Regulamin pracowni chemicznej. Odpady chemiczne i ich utylizacja. Szkło i sprzęt laboratoryjny. Podstawowe czynności laboratoryjne: ogrzewanie w probówce, ogrzewanie w zlewce, sączenie, ważenie, odmierzanie cieczy.

2. Reakcje chemiczne i ich klasyfikacja. Reakcje charakterystyczne (specyficzne) niektórych jonów. Obliczenia stechiometryczne.

3. Sporządzanie roztworów HCl i NaOH o stężeniu 0,1 mol/dm3 do oznaczeń alkacymetrycznych. Obliczenia ze stężeń.

4. Kolokwium 1. Równania reakcji, obliczenia stechiometryczne i ze stężeń

Wstęp do metod objętościowych w analizie objętościowej.

5. Alkacymetria, mianowanie roztworów HCl i NaOH, oznaczanie zawartości kwasów i zasad w roztworach. Obliczenia alkacymetryczne.

6. Metoda redoksometryczna: mianowanie roztworu KMnO4, manganometryczne oznaczanie zawartości jonów żelaza(II) w roztworze.

7. Kolokwium 2. Reakcje i obliczenia w metodach objętościowych

Roztwory elektrolitów, pomiar pH.

8. Węglowodory – reakcje charakterystyczne.

9. Alkohole i fenole – reakcje charakterystyczne

10. Aldehydy i ketony - reakcje charakterystyczne.

11. Kolokwium 3. Węglowodory, alkohole i fenole, aldehydy i ketony.

Kwasy karboksylowe – reakcje charakterystyczne.

12. Pochodne kwasów karboksylowych (chlorki, bezwodniki, amidy, estry) – reakcje charakterystyczne.

13. Kolokwium 4. Kwasy karboksylowe i ich pochodne,

Aminy, aminokwasy, białka - budowa, właściwości i reakcje charakterystyczne.

14. Węglowodany: budowa, właściwości, reakcje charakterystyczne.

15. Uzupełnienie zaległości. Zaliczenia.

Warunki zaliczenia przedmiotu

Wykonanie ćwiczeń praktycznych i sporządzenie poprawnych sprawozdań.

Uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich sprawdzianów i kolokwiów.

Statystyka przedmiotu:

1. Liczba godzin oraz punktów ECTS - przedmiot obowiązkowy Godziny: 150; ECTS: 6

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: 60; ECTS: 2,4

4. Łączna liczba godzin oraz punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach praktycznych np. laboratoryjne, projektowe, terenowe, warsztaty Godziny: 30; ECTS: 1,2

5. Przewidywany nakład pracy własnej (bez udziału prowadzącego lub z udziałem w ramach konsultacji) konieczny do realizacji zadań programowych przedmiotu. Godziny: 90; ECTS: 3,6

Literatura zalecana

Chemia nieorganiczna:

1. J. Szymońska, P. Szlachcic, E. Kulig, O. Michalski, A. Wisła, „Chemia I. Skrypt do ćwiczeń laboratoryjnych”, Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, 2009

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

3. A. Erndt "Podstawy chemii ogólnej i nieorganicznej" PWN, Warszawa 1989.

4. A. Bielański "Podstawy chemii nieorganicznej" PWN, Warszawa 1986.

Chemia organiczna:

1. M. Litwin, Sz. Styka -Wlazło, J. Szymońska „Chemia organiczna” , Nowa Era, Warszawa 2005

2. A. Erndt „Chemia organiczna” cz.1 i 2, Akademia Rolnicza, Kraków 1996

3. H. Hart „Chemia organiczna. Krótki kurs.” Warszawa, PZWL 2006

Wiedza:

Student

- interpretuje i bilansuje równania reakcji w formie cząsteczkowej i jonowej,

- 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,

- rozróżnia grupy funkcyjne w związkach organicznych i właściwości fizykochemiczne wynikające z ich obecności,

- analizuje i opisuje reaktywność poszczególnych grup związków organicznych,

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 w pracowni chemicznej,

- dostrzega potrzebę ciągłego pogłębiania wiedzy i umiejętności.

Student opracowuje podlegające weryfikacji sprawozdanie z każdego wykonanego samodzielnie ćwiczenia. W ciągu semestru pisze 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.