Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Chemia ogólna z elementami chemii fizycznej i biofizyki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: O.1s.CHE.NI.OOTXY
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Chemia ogólna z elementami chemii fizycznej i biofizyki
Jednostka: Zakład Biochemii
Grupy:
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: (brak danych)
Skrócony opis:

Część wykładowa pozwoli opanować wiedzę z zakresu podstaw chemii ogólnej i nieorganicznej, fizycznej i biofizyki: przybliży zagadnienia związane z budową atomów oraz cząsteczek, rodzajami i mechanizmami zachodzenia reakcji chemicznych, rodzajami wiązań chemicznych, podstaw termo- i elektrochemii. Studenci poznają fizyczne i chemiczne podstawy budowy organizmów, w tym hierarchiczną organizację materii ożywionej i zdolność do samoorganizacji struktur komórkowych, oddziaływania stabilizujące biopolimery, budowę wody jako środowiska procesów życiowych. Prawa fizyki klasycznej pozwolą wyjaśnić wiele przemian w układach biologicznych, a elementy termodynamiki wprowadzą do bioenergetyki organizmów. Zagadnienia promieniotwórczości oraz zjawisk falowych są przedstawione w kontekście działania na organizmy oraz wykorzystania w nauce i medycynie

Pełny opis:

Wprowadzenie do chemii ogólnej i nieorganicznej; historia rozwoju nauk chemicznych. Podstawy budowy atomu: budowa jądra atomowego, izotopy i ich wykorzystanie w badaniach chemicznych, orbitale atomowe, spin elektronowy, powłoki elektronowe

Budowa cząsteczki: wiązanie chemiczne - główne rodzaje, teoria orbitali molekularnych; homo- i heterojądrowe cząsteczki dwuatomowe; symetria cząsteczek

Omówienie stanów skupienia: stały, ciekły i gazowy, zmiany stanów skupienia, mieszaniny: gaz-gaz, gaz-ciecz, gaz-ciało stałe, ciecz-ciecz, ciecz-ciało stałe, ciało stałe – ciało stałe

Elementy termochemii i termodynamiki: ciepło reakcji chemicznej, energia wewnętrzna

Chemia roztworów: solwatacja jonów, teoria kwasów i zasad Bronsteda i Lewisa; iloczyn rozpuszczalności, dysocjacja wody, kwasów i zasad, pH; wodne roztwory soli; roztwory buforowe; pojęcie hydrofilowości i hydrofobowości; woda jako rozpuszczalnik

Wybrane zagadnienia z kinetyki i mechanizmów reakcji chemicznych: rzędowość reakcji i szybkość - zależność od temperatury; teoria zderzeń i stanu przejściowego; mechanizm reakcji chemicznych w roztworach; reakcje łańcuchowe, kataliza

Podstawy elektrochemii: utlenianie i redukcja, stopnie utlenienia; ogniwa elektrochemiczne i paliwowe; potencjały standardowe i szereg napięciowy metali

Systematyczne omówienie poszczególnych grup pierwiastków wchodzących w skład układu okresowego oraz związków powstających z ich udziałem

Definicja i zakres merytoryczny biofizyki, powiązane dziedziny badawcze, podstawowe założenia myślowe i poglądy, początki i rozwój

Chemiczne podstawy budowy materii ożywionej, hierarchiczna organizacja struktur, wiązania chemiczne, oddziaływania oraz ich energia w biocząsteczkach; słabe oddziaływania chemiczne stabilizujące strukturę biopolimerów: Van der Waalsa, wiązania wodorowe, oddziaływania jonowe, hydrofobowe

Budowa i właściwości wody jako dogodnego środowiska procesów życiowych; cząsteczki hydrofobowe, hydrofilowe, amfipatyczne. Pomiar w chemii i biofizyce, wielkości i jednostki fizyczne

Elementy fizyki klasycznej w opisie zjawisk i procesów przebiegających w układach żywych: siła, praca, energia, zasady dynamiki, zasady zachowania, równowaga i minimalizacja energii mechanicznej jako podstawa samoorganizacji materii ożywionej

Błony biologiczne: mechanizm tworzenia dwuwarstwy lipidowej, oddziaływania stabilizujące dwuwarstwe, udział białek, model strukturalny mozaikowo-płynny błony biologicznej; podstawowe zagadnienia związane z dynamiką molekularną błon: rodzaje dyfuzji lipidów, przejście fazowe, płynność, rola cholesterolu

Wybrane zagadnienia związane z bioenergetyką organizmów: wielkości fizyczne, pojęcie układu termodynamicznego, stanu układu, procesu oraz zmian entropii, równowagi termodynamicznej. Temperatura i ciepło; pierwsza i druga zasada termodynamiki, przenoszenie się ciepła i przemiany energii w przyrodzie ożywionej

Podstawy fizyczne transportu przez błony komórkowe w powiązaniu z drugą zasadą termodynamiki. Ruchy Browna, transport bierny i aktywny; prawo Ficka, równowaga Gibbsa-Donnana. Potencjał błonowy i powstawanie potencjału czynnościowego

Fale w Biofizyce: charakterystyka fizyczna fali akustycznej; budowa i zasada działania narządu słuchu człowieka; utra- i infradźwięki; wykorzystanie ultradźwięków w medycynie i technice; hałas i jego oddziaływanie na organizm ludzki

Fale elektromagnetyczne: charakterystyka; dualizm korpuskularno-falowy na przykładzie zjawisk optycznych oraz fotoelektryczności, efektu Comptona oraz interferencji fal materii; fale radiowe - charakterystyka i propagacja; promieniowanie mikrofalowe i w podczerwieni - zastosowanie w medycynie i technice; promieniowanie świetlne –fotobiologia, fotoreceptory roślin i zwierząt, narządy zmysłu wzroku - budowa oka

Promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie: oddziaływanie na organizm ludzki, wykorzystanie w medycynie, przemyśle i nauce: promieniotwórczość - wpływ na organizm ludzki; promieniowanie alfa, beta i gamma, zastosowanie promieniowania jonizującego w medycynie i przemyśle spożywczym; datowanie izotopowe, reakcje jądrowe, promieniowanie kosmiczne; hipoteza hormezy radiacyjnej

Wprowadzenie do pracy w laboratorium chemicznym: omówienie zasad bezpieczeństwa pracy, nauka precyzyjnego ważenia i odmierzania odczynników chemicznych; sporządzanie roztworów o różnych stężeniach procentowych i molowych; obliczanie i przeliczanie stężeń procentowych oraz molowych; wyznaczanie pH roztworów z wykorzystaniem wskaźników pH-metrycznych

Reakcje rozpoznawania kationów i anionów, analiza soli

Alkacymetria. Mianowanie roztworów kwasów i oznaczanie zasad. Mianowanie roztworów zasad i oznaczanie kwasów

Podstawy oksydymetrii. Manganometria

Zastosowanie pomiarów refraktometrycznych do wyznaczania stężeń węglowodanów i alkoholi cukrowych w materiałach biologicznych

Zastosowanie pomiarów polarymetrycznych do kontroli hydrolizy sacharozy i porównywania produktów spożywczych o wysokiej zawartości monosacharydów

Zastosowanie konduktometrii w badaniach biologicznych: ocena odporności liści roślin na działanie ujemnych temperatur; ocena pochodzenia botanicznego miodu oraz analiza zawartości wybranych składników

Widma absorpcyjne zakresu światła widzialnego jako efekt oddziaływania biologicznie aktywnych związków chemicznych z falami elektromagnetycznymi: zastosowanie spektrofotometrii absorpcyjnej do porównywania widm wybranych barwników roślinnych; analizy położenia maksimum absorpcji chlorofili w zależności od oddziaływań solwatacyjnych rozpuszczalnika i wytwarzania wiązań koordynacyjnych

Podstawy analiz spektrofluorymetrycznych układów biologicznych: pomiary emisji fluorescencji wybranych fluoroforów

Literatura:

Podstawy chemii nieorganicznej (Tom 1 i 2) - T. Bielański, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013

Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady - P. A. Cox, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2014

Elementarna chemia nieorganiczna - P. Mastalerz, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011

Podstawy chemii. Cz. I. Chemia ogólna, chemia nieorganiczna - P. Tomasik, Wydawnictwo AR, Kraków 1998

Chemia ogólna - L. Jones, P. Atkins, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012

Chemia - Repetytorium dla przyszłych maturzystów i studentów - K. Pazdro, A. Rola-Noworyta

Elementy fizyki, biofizyki i agrofizyki - S. Przestalski, Wyd. Uni. Wroc., Wroclaw 2009

Biofizyka. Wybrane zagadnienia wraz z ćwiczeniami - Z. Jóźwiak, G. Bartosz, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012

Biofizyka molekularna. Zjawiska – Instrumenty – Modelowanie - G. Slósarek, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011

Biofizyka - F. Jaroszyk, Wydawnictwo lekarskie PZWL, Warszawa 2001

Efekty uczenia się:

Wiedza

Rozpoznaje i identyfikuje zakres tematyczny oraz problematykę i metodologię badawczą chemii ogólnej, fizycznej i biofizyki

Definiuje podstawowe terminy i prawa stosowane w chemii ogólnej (nieorganicznej), chemii fizycznej i biofizyce

Opisuje podstawy budowy i ogólne własności materii: jąder atomowych, atomów, cząsteczek, biopolimerów i struktur biologicznych, mechanizmy oddziaływań między- i wewnątrzcząsteczkowych.

Rozpoznaje stany skupienia otaczającej materii i ustala zależności pojawiające się w mieszaninach związków o homogennych

Definiuje mechanizmy i opisuje kinetykę podstawowych reakcji chemicznych (reakcje zachodzące w roztworach wodnych, reakcje utleniania i redukcji)

Posiada ogólną wiedzę dotyczącą rozpowszechnienia pierwiastków w środowisku, ich wykorzystania w procesach przemysłowych oraz wynikających z tych procesów zagrożeń środowiskowych

Wyjaśnia podstawowe procesy i mechanizmy chemiczne oraz fizyczne w kontekście budowy i funkcji materii ożywionej, tendencji do samoorganizacji struktur biologicznych takich jak błony biologiczne oraz zjawisk i procesów zachodzących w organizmach

Charakteryzuje wybrane metody analityczne stosowane w badaniach z zakresu chemii ogólnej i fizycznej oraz biofizyki: reakcje rozpoznawcze jonów i soli, alkacymetrię, oksydymetrię, refraktometrię, polarymetrię, konduktometrię, spektroskopię

Wyjaśnia ważne parametry, zjawiska i procesy będące przedmiotem badań biofizyki: fale akustyczne i elektromagnetyczne, korpuskularną i falową naturę światła, działanie fal na organizmy, promieniotwórczość, przewodnictwo elektrolityczne, procesy dyfuzji i osmozy, transportu błonowego, potencjałów czynnościowych, termoregulacji i podstawy bioenergetyki

Umiejętności

Prawidłowo przygotowuje miejsce pracy i stosuje zasady BHP

Opracowuje statystycznie wyniki wraz z analizą błędów pomiarowych, związanych z korzystaniem z aparatury analitycznej

Potrafi stosować wybrane techniki badawcze z zakresu chemii ogólnej, fizycznej i biofizyki oraz prawidłowo przeprowadzić eksperyment, dokonując pomiarów z wykorzystaniem specjalistycznych urządzeń i aparatury

Prawidłowo jakościowo i ilościowo opracowuje i interpretuje wyniki badań, stosując i przeliczając odpowiednio dobrane jednostki fizyczne

Rozwija umiejętność zaplanowania eksperymentu naukowego oraz doboru optymalnej strategii badawczej w badaniach metodami chemii ogólnej, fizycznej i biofizyki

Kompetencje społeczne

Rozwija umiejętność pracy indywidualnej i zorganizowanej pracy zespołowej, przyjmując różne role członka zespołu

Docenia korzyści płynące z wykorzystania najnowszych osiągnięć chemii ogólnej, chemii fizycznej i biofizyki w nauce oraz w praktyce upraw roślin leczniczych, medycynie i przemyśle

Wykazuje dbałość o stanowisko pracy i bezpieczeństwo prowadzonego eksperymentu

Uświadamia potrzebę zdyscyplinowanej, odpowiedzialnej, rzetelnej i systematycznej pracy w badaniach eksperymentalnych

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.
kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0 (2024-03-22)