Chemia

Cele kształcenia: Celem zajęć jest przekazanie studentom podstawowych wiadomości na temat właściwości związków nieorganicznych wynikających z budowy ich cząsteczek, stanu skupienia i środowiska, w którym występują oraz praw opisujących te właściwości, a także wyrobienie umiejętności wykonywania podstawowych obliczeń chemicznych i czynności laboratoryjnych niezbędnych do rozwiązywania przez studentów problemów w trakcie ich dalszego studiowania oraz pracy zawodowej. Zajęcia obejmują bloki tematyczne prezentujące aktualny stan wiedzy na temat budowy atomów i cząsteczek związków chemicznych, rodzaju reakcji chemicznych, systematyki i właściwości związków nieorganicznych, właściwości wody i reakcji zachodzących w roztworach wodnych, kinetyki i uwarunkowań termodynamicznych zachodzenia reakcji oraz znaczenia tych zagadnień dla organizmów żywych i środowiska naturalnego, a także ich praktycznego wykorzystania.

Wykłady:

Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne. Prawo zachowania masy, stałości składu, prawo Avogadro. Współczesne poglady na budowę atomu.

Konfiguracja elektronowa pierwistków, izotopy - zastosowanie, alotropia. Układ okresowy pierwiastków. Właściwości pierwiastków wynikające z ich położenia w układzie okresowym. Elektroujemność pierwiastków.

Wiązania chemiczne - kowalencyjne, kowalencyjne spolaryzowane, semipolarne, jonowe. Wpływ rodzaju wiązania na właściwości związku chemicznego.

Rodzaje reakcji chemicznych: reakcja syntezy, analizy, wymiany . Interpretacja jakościowa i ilościowa równania reakcji chemicznej. Stopnie utlenienia pierwiastków – reakcje utleniania i redukcji. Szereg elektrochemiczny metali - właściwości wynikające z położenia w szeregu elektrochemicznym.

Pierwiastki biogenne - węgiel, azot, tlen, siarka, fosfor, krzem, właściwości i wykorzystanie praktyczne tych pierwiastków i ich związków. Właściwości i zastosowanie niektórych metali. Podział związków nieorganicznych: tlenki, kwasy, wodorotlenki, sole, wodorki, związki kompleksowe i inne połączenia chemiczne - budowa, charakterystyczne właściwości, zastosowanie.

Aldehydy i ketony – budowa cząsteczek, nazewnictwo, charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie w produkcji żywności ważniejszych połączeń tej grupy. Kwasy jedno i wielo-karboksylowe, nasycone i nienasycone oraz ich pochodne: sole, bezwodniki i chlorki kwasowe, amidy, estry – budowa cząsteczek, charakterystyczne reakcje chemiczne, otrzymywanie, występowanie w przyrodzie. Kwasy tłuszczowe i tłuszcze – budowa cząsteczek, nazewnictwo, właściwości fizyczne i charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych połączeń tej grupy. Aminy i aminokwasy – budowa cząsteczek, nazewnictwo, właściwości fizyczne i charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych przedstawicieli tej grupy związków.

Organizacja ćwiczeń. Regulamin pracowni chemicznej i przepisy BHP. Zasady pracy z odczynnikami chemicznymi (zagrożenia i środki ostrożności). Odpady chemiczne i ich utylizacja. Szkło laboratoryjne i podstawowy sprzęt w laboratorium chemicznym. Podstawowe czynności laboratoryjne.

Klasyfikacja reakcji związków nieorganicznych. Przeprowadzenie reakcji chemicznych (synteza, analiza, wymiana pojedyncza, wymiana podwójna, reakcje redoks, reakcje homo- i heterogeniczne, reakcje egzo- i endoenergetyczne, reakcje strącania i roztwarzania osadów, reakcje odwracalne i nieodwracalne, reakcje zobojętniania, reakcje hydrolizy soli, reakcje powstawania związków kompleksowych. Zapis równań reakcji. Formułowanie obserwacji i wniosków.

Sporządzanie roztworów o określonych stężeniach procentowych i molowych z naważek oraz przez rozcieńczanie roztworów stężonych. Nauka ważenia na wadze technicznej. Zasady posługiwania się szkłem miarowym. Sporządzanie roztworów: kwasu solnego i wodorotlenku sodu o stężeniu około 0,1 mol/dm3. Obliczenia ze stężeń roztworów.

Wstęp do analizy objętościowej – alkacymetria. Oznaczenia acydymetryczne: mianowanie sporządzonego roztworu kwasu solnego, oznaczanie zawartości słabych i mocnych zasad w próbce roztworu. Oznaczenia alkalimetryczne: mianowanie sporządzonego roztworu wodorotlenku sodu, oznaczanie zawartości słabych i mocnych kwasów w próbce roztworu. Przykłady obliczeń w analizie objętościowej

"Węglowodory – podział, nazewnictwo, nazwy grup alkilowych i arylowych. Alkany, alkeny, cykloalkany, alkiny, węglowodory aromatyczne – budowa cząsteczek, charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych węglowodorów.

Chlorowcopochodne węglowodorów – nazewnictwo, charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie, wpływ na środowisko naturalne. Alkohole i fenole – budowa cząsteczek, nazewnictwo, właściwości fizyczne i charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych związków tej grupy, wpływ na środowisko naturalne. Polialkohole i polifenole – występowanie w przyrodzie i ich znaczenie w życiu człowieka.

Węglowodory – podział, nazewnictwo, nazwy grup alkilowych i arylowych. Alkany, alkeny, cykloalkany, alkiny, węglowodory aromatyczne – budowa cząsteczek, charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych węglowodorów.

Chlorowcopochodne węglowodorów – nazewnictwo, charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie, wpływ na środowisko naturalne. Alkohole i fenole – budowa cząsteczek, nazewnictwo, właściwości fizyczne i charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych związków tej grupy, wpływ na środowisko naturalne. Polialkohole i polifenole – występowanie w przyrodzie i ich znaczenie w życiu człowieka.

Ćwiczenia:

Twardość wody i jej usuwanie. Oznaczanie twardości przemijającej (węglanowej) wody wodociągowej oraz twardości ogólnej metodą wersenianową (kompleksometryczną).

Podstawy redoksymetrii, stosowane szkło laboratoryjne, zakres czynności. Mianowanie roztworu KMnO4. Manganometryczne oznaczanie zawartości jonów żelaza(II) w próbce.

Mianowanie roztworu tiosiarczanu sodu. Jodometryczne oznaczanie zawartości jonów miedzi(II) w roztworze. Przykłady obliczeń.

Wprowadzenie do chemii organicznej: praca z rozpuszczalnikami organicznymi, odpady chemiczne organiczne i ich utylizacja, szkło i sprzęt w laboratorium chemii organicznej, podstawowe czynności laboratoryjne: ogrzewanie pod chłodnicą zwrotną, krystalizacja, sączenie osadów.

Najważniejsze reakcje węglowodorów - Reakcje węglowodorów nasyconych, nienasyconych i aromatycznych z bromem, manganianiem(VII) potasu oraz reakcja nitrowania i alkilowania węglowodorów aromatycznych.

Najważniejsze reakcje alkoholi i fenoli - Reakcje alkoholi o różnej rzędowości z sodem i odczynnikiem Lucasa, bromowanie fenolu, reakcja fenolu z NaOH i NaHCO3.

Najważniejsze reakcje aldehydów i ketonów - Badanie zachowania się aldehydów i ketonów wobec słabych i mocnych utleniaczy, reakcja aldehydów i ketonów ze związkami aminowymi.

Kwasy karboksylowe i ich pochodne (chlorki kwasowe, estry, bezwodniki kwasowe, tłuszcze). Reakcje kwasów karboksylowych z metalami, tlenkami metali i wodorotlenkami, reakcje kwasów karboksylowych i chlorków kwasowych z alkoholami, otrzymywanie bezwodnika o-ftalowego i jego reakcja z wodą, zasadowa hydroliza tłuszczu.

Własności amin i aminokwasów. Reakcje charakterystyczne amin i aminokwasów. Uzupełnianie zaległości praktycznych ćwiczeń. Zaliczenie ćwiczeń.

Statystyka przedmiotu [godziny ;ECTS]

1. Liczba godzin oraz punktów ECTS - przedmiot obowiązkowy 75; 3

2. Liczba godzin oraz punktów ECTS - przedmiot do wyboru

3. Łączna liczba godzin oraz punktów ECTS, którą student uzyskuje poprzez bezpośredni kontakt z nauczycielem akademickim (wykłady, ćwiczenia, seminaria....) 60; 2,40

4. Łączna liczba godzin oraz punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach praktycznych np. laboratoryjne, projektowe, terenowe, warsztaty 30,00; 1,50

5. Przewidywany nakład pracy własnej (bez udziału prowadzącego lub z udziałem w ramach konsultacji) konieczny do realizacji zadań programowych przedmiotu. 15; 0,60

Chemia nieorganiczna:

1. Bielański A. Podstawy chemii nieorganicznej. Tom 1 i 2. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2011.

2. Cox P.A. Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2009.

3. Mastalerz P. Elementarna chemia nieorganiczna. Wydawnictwo chemiczne, Wrocław, 2006.

4. Atkins W.P., Jones L. Chemia ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2006.

5. P. Szlachcic, J. Szymońska, B. Jarosz, E. Drozdek, O. Michalski, A. Wisła-Świder. „Chemia I. Skrypt do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii nieorganicznej i analitycznej”, Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, 2014.

Chemia organiczna:

1. H. Hart, L.E. Craine, D.J. Hart, Ch.M. Hadad Chemia organiczna -krótki kurs Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa, 2008.

2. A. Erndt „Chemia organiczna” cz.1 i 2, Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Kraków 1996

3. Mastalerz P. Chemia organiczna. Wydawnictwo chemiczne, Wrocław, 2000.

wiedza:

Che_W01 student ma podstawową wiedzę z zakresu chemii dostosowaną do kierunku jakość i bezpieczeństwo środowiska

Che_W02 student zna i opisuje zjawiska oraz procesy chemiczne zachodzące w środowisku.

Umiejętnosci:

Che_U01 Posiada umiejętność korzystania, przetwarzania i interpretowania danych z różnorodnych źródeł informacji z zachowaniem praw własności intelektualnej.

Che_U02 Posługuje się podstawowymi technikami pracy laboratoryjnej

Che_U03 Wykonuje samodzielnie lub w zespole proste zadania badawcze, prowadzi dokumentację wyników oraz umiejętnie je analizuje i wnioskuje

Kompetencje społeczne:

Che_K01 Pracuje samodzielnie jak również jest przygotowany do współdziałania i pracy w zespole przyjmując w nim różne role.

Che_K02 Jest świadomy ryzyka ekologicznego i zdrowotnego związanego z działalnością człowieka i potrafi ocenić jej skutki dla bezpieczeństwa środowiska.

"

Egzamin pisemny (test z wyboru i uzupełnienia + zadania obliczeniowe)

Ćwiczenia: rozwiązywanie zadań na poszczególnych ćwiczeniach lub symulacje komputerowe na bieżąco oceniane przez prowadzących pod względem poprawności ich rozwiązania oraz organizacji pracy w zespole.

Ocena końcowa z ćwiczeń: średnia uzyskana z poszczególnych ćwiczeń.

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."