Obliczenia chemiczne

Celem przedmiotu jest przygotowanie studentów do samodzielnego wykonywania obliczeń chemicznych związanych z analizą chemiczną oraz interpretacją wyników, a także niezbędnych w przyszłej pracy zawodowej. Opanowanie pojęć i praw chemii na poziomie pozwalającym na wykorzystanie ich w niezbędnych dla przyrodnika obliczeniach chemicznych. Zdobycie umiejętności wykonywania prostych obliczeń dotyczących równowag w roztworach, praktycznej znajomości podstawowych reakcji analitycznych.

1.Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne (mol, masa molowa, liczba Avogadro, gramorónoważnik, prawo zachowania materii, prawo stosunków stałych, prawo stosunków wielokrotnych). Prawa gazowe (prawo Avogadro, równanie Clapeyrona). Wykorzystanie tych praw w obliczeniach chemicznych. (2h)

2.Obliczenia na podstawie wzoru chemicznego związku stosowane w naukach przyrodniczych. Obliczanie zawartości procentowej pierwiastka w związku chemicznym oraz biopierwiastków w postaci tlenkowej. Obliczanie procentowej zawartości składnika w mieszaninie związków. (2h)

3.Ustalanie wzoru chemicznego związku na podstawie jego składu procentowego. Obliczenia stechiometryczne na podstawie równań chemicznych. Molowy, wagowy i objętościowy stosunek reagentów. (2h)

4.Reakcje chemiczne w roztworach cz. 1. Stężenie procentowe i molowe rozworu. Ułamek molowy. Stężenie roztworu wyrażone w ppm oraz w miligramach-procentach. (2h)

5.Reakcje chemiczne w roztworach cz. 2. Przeliczanie stężeń. Obliczanie stężeń hydratów. Wyrażanie stężeń składników w mieszaninie. Obliczanie stężeń na podstawie równań reakcji. (2h)

6.Dobieranie współczynników w reakcjach redoks metodą bilansu elektronowego. Potencjał półogniw redoks i przewidywanie kierunku reakcji na podstawie jego wartości. Obliczenia analityczne w reakcjach redoks. (2h)

7.Równowaga chemiczna. Stała równowagi reakcji chemicznej. Prawo działania mas. Wpływ czynników zewnętrznych na równowagę chemiczną. Reguła Le Cheteliera-Brauna. (2h)

8.Roztwory elektrolitów. Teorie kwasów i zasad. Dysocjacja elektrolityczna. Hydroliza soli. Odczyn roztworu. (2h)

9.Równowagi w roztworach elektrolitów. Iloczyn jonowy wody. Prawo rozcieńczeń Ostwalda. Stopień i stała dysocjacji w obliczeniach chemicznych. (2h)

10.Równowagi kwasowo-zasadowe w roztworach wodnych. Obliczanie pH roztworów mocnych kwasów i zasad. (2h)

11.Obliczanie pH roztworów słabych kwasów i zasad. Dysocjacja kwasów wieloprotonowych. (2h)

12.Obliczanie stężenia jonów wodorowych i wodorotlenowych na podstawie wartości pH roztworu. Obliczenia związane ze zmianą stężenia jonów wodorowych w roztworze. (2h)

13.Roztwory buforowe i mechanizm ich działania. Obliczanie pH buforów. Pojemność buforowa. (2h)

14.Rozpuszczalność trudnorozpuszczalnego elektrolitu. Efekt wspólnego jonu. Obliczanie iloczynu rozpuszczalności soli. (2h)

15.Reakcje zobojętniania kwasów i zasad. Zobojętnianie kwasu mianowanym roztworem zasady. Zobojętnianie zasady mianowanym roztworem kwasu. Właściwości koligatywne roztworów. (2h)

Statystyka przedmiotu:

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

2. Liczba godzin oraz punktów ECTS - przedmiot do wyboru Godziny: 50; ECTS: 2

3. Łączna liczba godzin oraz punktów ECTS, którą student uzyskuje poprzez bezpośredni kontakt z nauczycielem

akademickim (wykłady, ćwiczenia, seminaria....) Godziny: 30; ECTS: 1,2

4. Łączna liczba godzin oraz punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach praktycznych np. laboratoryjne,

projektowe, terenowe, warsztaty Godziny: -; ECTS: -

5. Przewidywany nakład pracy własnej (bez udziału prowadzącego lub z udziałem w ramach konsultacji) konieczny do

realizacji zadań programowych przedmiotu. Godziny: 20; ECTS: 0,8

Literatura podstawowa:

1. Chmurzyński L., Gleich E., Myszka H.; Obliczenia z chemii ogólnej, Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, Gdańsk 1999

2. Paśko J. R.; Obliczenia chemiczne. Wydawnictwo Naukowe AP w Krakowie, Kraków 1997

3. Praca zbiorowa pod redakcją Jerzego Ciby; Obliczenia chemiczne. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice 2005

Literatura uzupełniajaca:

1. Śliwa A.; Obliczenia chemiczne. Zbiór zadań z chemii ogólnej i analitycznej nieorganicznej. PWN Warszawa 1987

2. Galus Z.; Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej. PWN Warszawa 1998

Wiedza:

E1 - zna podstawowe pojęcia i prawa chemiczne, których znajomość jest konieczna do rozwiązywania prostych zadań z zakresu obliczeń chemicznych dla przyrodników

E2 - zna podstawowe działy chemii, ich znaczenie poznawcze oraz praktyczne, które potrafi wykorzystać do rozwiązywania prostych zadań z zakresu studiowanego kierunku.

E3 - wie w jaki sposób można wykorzystać równania chemiczne do obliczenia ilości mas i objętości reagentów.

E4 - zna podstawowe metody obliczeniowe stosowane do rozwiązywania typowych problemów z zakresu chemii roztworów

E5- zna mechanizm działania roztworu buforowego oraz charakteryzuje pH roztworów

E6 – opisuje stan równowagi chemicznej

Umiejętności:

E7 - wykonuje obliczenia zawartości składnika w roztworze i w mieszaninie w oparciu o dane liczbowe oraz równanie reakcji

E8 - potrafi wykorzystać otrzymane wyniki badań w celu obliczania danej wielkości fizyko-chemicznej oraz dokonuje ich analizy

E9 - dokonuje interpretacji obliczonej wartości oraz wyciąga właściwe wnioski.

E10 - zapisuje i interpretuje równania reakcji chemicznych zarówno w formie cząsteczkowej jak

i jonowej oraz opisuje zjawiska zachodzące w roztworach różnych substancji

E11- opisuje stan równowagi chemicznej i parametry mające wpływ na jego zaburzenie

Kompetencje społeczne:

E12 - Zna ograniczenia własnej wiedzy, rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie, potrafi inspirować proces uczenia się innych osób.

E13 - Potrafi pracować zespołowo; rozumie konieczność systematycznej pracy.

EK14 - rozumie społeczne aspekty praktycznego stosowania zdobytej wiedzy i umiejętności z zakresu obliczeń chemicznych

•Zaliczenie na ocenę pozytywną egzaminu pisemnego obejmującego zagadnienia zrealizowane zgodnie z programem wykładów przedstawione w formie zadań obliczeniowych oraz pytań problemowych.

Próg zaliczeniowy na ocenę dostateczną obejmuje 60% ogółu punktów mozliwych do zdobycia na danej formie egzaminu.

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.