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)
|
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 |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.