Chemia

Celem przedmiotu jest opanowanie podstawowej wiedzy chemicznej potrzebnej w toku dalszego studiowania przedmiotów pokrewnych z chemią. Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów zarówno z podstawowymi zagadnieniami chemii ogólnej, nieorganicznej i organicznej. Zagadnienia omawiane w ramach wykładu są punktem wyjścia do prawidłowej analizy i interpretacji jakościowej i ilościowej procesów zachodzących w przyrodzie i oceny ich wpływu na środowisko. Celem zaś zajęć laboratoryjnych jest zapoznanie studentów z podstawowym sprzętem laboratoryjnym i pracą w laboratorium. Kształtowanie umiejętności wykonywania obliczeń chemicznych, samodzielnej pracy laboratoryjnej, rzetelnego opracowywania wyników i wyciągania wniosków z przeprowadzonych doświadczeń i analiz.

Zakres tematyczny wykładów:

1. Podstawowe pojęcia (materia, atom, pierwiastek, związek chemiczny, liczba atomowa i masowa, izotopy i trwałość jąder atomowych, masa atomowa i cząsteczkowa, mol, masa molowa, reakcja chemiczna). Podstawowe prawa chemiczne (prawo Avogadra, objętość molowa gazu, prawo stałości składu i zachowania masy). Stechiometria wzorów chemicznych - obliczenia składu ilościowego związku chemicznego. Klasyfikacja reakcji chemicznych. Podstawowe obliczenia na podstawie równań reakcji chemicznych.

2. Elementy budowy materii. Konfiguracje elektronowe pierwiastków. Prawo okresowości. Układ okresowy pierwiastków, związek budowy atomu z układem okresowym. Powinowactwo elektronowe, energia jonizacji. Skala elektroujemności Paulinga. Zmiany właściwości pierwiastków w układzie okresowym. Wiązania chemiczne w cząsteczkach i jonach (jonowe, atomowe, atomowe spolaryzowane, koordynacyjne).

3. Klasyfikacja reakcji zachodzących w roztworach wodnych: reakcje przebiegające bez zmiany stopnia utlenienia i reakcje redoks. Elektrolity i nieelektrolity. Dysocjacja elektrolityczna. Teoria kwasów i zasad wg Arrheniusa. Zapis jonowy równań reakcji (reakcje kwasów z zasadami, kwasów i zasad ze związkami amfoterycznymi i z solami, reakcje soli z solami i reakcje hydrolizy). Reakcje wytrącania osadów (zapis jonowy). Równowaga pomiędzy fazą stałą i ciekłą. Iloczyn rozpuszczalności. Stopień utlenienia i reakcje utleniania-redukcji (proste, złożone i dysproporcjonowania), zapis cząsteczkowy i jonowy. Pojecie pH roztworu.

4. Otrzymywanie, właściwości i zastosowanie wybranych związków nieorganicznych. Związki niemetali: wodoru, tlenu, węgla, azotu, fosforu, siarki, chlorowców. Związki metali: sodu, potasu, magnezu, wapnia, glinu, ołowiu, metali grup pobocznych (chromu, manganu, żelaza, cynku, miedzi, srebra, kadmu i rtęci). Rola związków nieorganicznych w organizmach żywych, w gospodarce człowieka i ich wpływ na środowisko naturalne.

5. Wprowadzenie do chemii organicznej, jako chemii związków węgla. Węglowodory nasycone i nienasycone; budowa przestrzenna, zasady nomenklatury, izomeria i reaktywność - otrzymywanie, reakcje charakterystyczne. Właściwości chemiczne i fizyczne. Surowce naturalne: ropa naftowa i gaz ziemny i ich zastosowania. Zagrożenia ekologiczne związane z przemysłem petrochemicznym.

6. Węglowodory aromatyczne. Budowa i właściwości pierścieni aromatycznych. Substytucja elektrofilowa. Związki wielopierścieniowe jako substancje karcenogenne. Alkohole, i fenole. Rozpuszczalność wodzie, temperatura wrzenia jako funkcja budowy. Substytucja nukleofilowa. Eliminacja. Budowa i właściwości. Kwasowość alkoholi i fenoli.

7. Związki karbonylowe. Aldehydy i ketony. Budowa grupy karbonylowej. Reakcje addycji, tworzenie hemiacetali i acetali, kondesacje. Reakcje utleniania i redukcji. Kwasy karboksylowe i ich pochodne. Otrzymywanie i właściwości. Bezwodniki i chlorki kwasowe. Estryfikacja jako reakcja odwracalna. Amidy. Tłuszcze.

8. Aminy alifatyczne i aromatyczne, związki nitrowe budowa i reaktywność. Aminokwasy i białka – ogólna charakterystyka. Różnorodność zastosowań związków organicznych.

Zakres tematyczny ćwiczeń laboratoryjnych:

Zajęcia laboratoryjne nr 1

1.1 Zasady bezpiecznej pracy w laboratorium chemicznym

1.2 Szkło laboratoryjne i podstawowy sprzęt w laboratorium chemicznym

1.3 Podstawowe czynności laboratoryjne

1.4 Systematyka związków nieorganicznych – powtórzenie wiadomości.

Zajęcia laboratoryjne nr 2

2.1 Reakcje chemiczne – zapis równań reakcji, klasyfikacja reakcji, obserwacje i wnioski

2.2 Obliczenia stechiometryczne.

Zajęcia laboratoryjne nr 3

3.1 Obliczenia ze stężeń roztworów

3.2 Sporządzanie roztworów kwasu solnego oraz wodorotlenku sodu o stężeniu

~ 0,1 mol/dm3

3.3 Wstęp do analizy objętościowej – alkacymetria

3.4 Oznaczanie zawartości NaOH i HCl metodą alkacymetryczną

3.5 Przykłady obliczeń w analizie objętościowej

Zajęcia laboratoryjne nr 4

4.1 Kolokwium 1

4.2 Reakcje oksydacyjno-redukcyjne

4.3 Redoksymetria – oznaczenie manganometryczne zawartości jonów Fe3+.

4.4 Wstęp do chemii organicznej

Zajęcia laboratoryjne nr 5

5.1 Najważniejsze reakcje węglowodorów

5.3 Najważniejsze reakcje alkoholi i fenoli

5.4 Najważniejsze reakcje aldehydów i ketonów

Zajęcia laboratoryjne nr 6

6.1 Kolokwium 2

6.2 Kwasy karboksylowe i ich pochodne – wybrane reakcje.

6.3 Własności amin, aminokwasów i białek.

6.4 Zaliczenie ćwiczeń.

Statystyka przedmiotu:

1. Liczba godzin oraz punktów ECTS - przedmiot obowiązkowy Godziny: 175; ECTS: 7

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: 45; ECTS: 1,8

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: 130; ECTS: 5,2

1. Litwin M., Styka-Wlazło S., Szymońska J. ;Chemia ogólna i nieorganiczna;, Nowa Era, Warszawa 2004.

2. Sienko M. J., Plane R. A. „Chemia. Podstawy i zastosowania” WNT Warszawa 2002.

3. L. Jones, P. Atkins, "Chemia ogólna. Cząsteczki, materia", reakcje. PWN Warszawa 2004.

4. A. Bielański, "Podstawy chemii nieorganicznej", t.1 i 2; PWN Warszawa 2004.

5. P. Mastalerz „Chemia organiczna”, Wydawnictwo Chemiczne Warszawa 2000

6. J. McMurry, "Chemia organiczna". Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 2005.

Wiedza:

E1 Interpretuje i bilansuje równania reakcji wraz z reakcjami redoks;

E2 Rozróżnia podstawowe rodzaje wiązań w cząsteczkach i na ich podstawie wnioskuje o właściwościach fizykochemicznych związków;

E3 Opisuje właściwości wybranych związków nieorganicznych i określa zakres ich zastosowań w rolnictwie;

E4 Interpretuje i analizuje przebieg reakcji elektrolitów zachodzących w roztworach wodnych;

E5 Analizuje i opisuje reaktywność poszczególnych grup związków organicznych;

Umiejętności:

E6 Wykonuje obliczenia chemiczne w zakresie obliczeń stechiometrycznych, wyznaczania stężenia molowego i procentowego, oznaczania pH kwasów

i zasad;

E7 Sprawnie posługuje się podstawowym sprzętem laboratoryjnym, sporządza roztwory o zadanym stężeniu;

E8 Wykonuje miareczkowania alkacymetryczne i redoksometryczne;

E9 Opracowuje wyniki przeprowadzonych badań i doświadczeń chemicznych, wyciąga wnioski z uzyskanych wyników;

Kompetencje społeczne:

E10 Organizuje pracę w małym zespole przy przygotowywaniu i wykonywaniu reakcji i oznaczeń chemicznych;

E11 Ma świadomość niebezpieczeństw znajdujących się na pracowni chemicznej,

E12 Dostrzega potrzebę ciągłego pogłębiania wiedzy i umiejętności.

1. Zaliczenie z pracowni chemicznej:

o obowiązkowe wykonanie i zaliczenie wszystkich wymaganych kursem ćwiczeń laboratoryjnych;

o zaliczenie pisemnych sprawozdań z wykonanych ćwiczeń;

o zaliczenie na ocenę pozytywną kolokwiów przewidzianych programem ćwiczeń laboratoryjnych.

2. Zaliczenie i ocena z wykładu:

o Zaliczenie pracowni jest elementem niezbędnym do przystąpienia do egzaminu z części wykładowej przedmiotu;

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

---

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.