Chemia

Program obejmuje podstawowe zagadnienia z chemii organicznej ze szczególnym uwzględnieniem budowy i właściwości grup funkcyjnych oraz poznanie właściwości głównych rodzajów związków organicznych.Student nabywa umiejętności pracy w laboratorium chemicznym z uwzględnieniem specyfiki chemii organicznej, zapoznaje się z procesami jednostkowymi (destylacja, krystalizacja, ekstrakcja, sublimacja) i metodami syntezy i analizy najważniejszych grup związków organicznych.

Wykład

Struktura elektronowa atomu węgla (hybrydyzacja orbitali atomowych, tworzenie orbitali molekularnych).

Budowa cząsteczek węglowodorów alifatycznych i aromatycznych (nazewnictwo, izomeria, efekt indukcyjny i mezomeryczny).

Węglowodory alifatyczne (nazewnictwo, izomeria, reakcje addycji do wiązań

wielokrotnych, reakcje substytucji wolnorodnikowej).

Węglowodory aromatyczne (nazewnictwo, izomeria, reakcje substytucji elektrofilowej,

efekt indukcyjny i mezomeryczny, wpływ skierowujący podstawników).

Alkohole i fenole (nazewnictwo, izomeria, właściwości kwasowo-zasadowe alkoholi i

fenoli, wiązanie wodorowe, charakterystyczne reakcje).

Aldehydy i ketony (nazewnictwo, ważniejsze reakcje grupy karbonylowej, addycja

nukleofilowa).

Kwasy karboksylowe (nazewnictwo, właściwości grupy karboksylowej,

charakterystyczne reakcje, chlorki kwasowe, bezwodniki, amidy).

Estry i tłuszcze (reakcje estryfikacji, reakcje kwasowej i alkalicznej hydrolizy tłuszczów,

mydła).

Aminy (nazewnictwo, charakter chemiczny, reakcje sprzęgania).

Aminokwasy i białka (nazewnictwo, struktura aminokwasów w zależności od pH, jon

obojnaczy, punkt izojonowy i izoelektryczny, wiązanie peptydowe, aminokwasy C- i

N-końcowe, struktura białek).

Węglowodany (nazewnictwo mono- oligo- i polisacharydów, formy łańcuchowe i

cykliczne monosacharydów, izomeria, mutarotacja, anomery, epimery, konfiguracja

D- i L-, czynność optyczna, dwucukry redukujące i nieredukujące, inwersja sacharozy,

polisacharydy).

Ćwiczenia laboratoryjne

1. Zasady pracy z odczynnikami organicznymi. Odpady organiczne i ich utylizacja. Szkło i sprzęt w laboratorium chemii organicznej i jego przeznaczenie. Podstawowe czynności laboratoryjne, metody rozdzielania mieszanin i oczyszczania związków organicznych (krystalizacja, sublimacja, destylacja).

Podział związków organicznych na klasy, przegląd grup funkcyjnych, zasady nazewnictwa związków organicznych. Wykrywanie węgla, wodoru, tlenu, azotu, siarki i fluorowców

w substancjach organicznych.

2. Sprawdzian: Szkło i sprzęt w laboratorium chemii organicznej. Rozpoznawanie klas związków na podstawie grup funkcyjnych.

Węglowodory – budowa, wzory, nazewnictwo, izomeria, reakcje charakterystyczne. Porównanie przebiegu reakcji alkanów, alkenów i alkilopochodnych benzenu z bromem na świetle i w ciemności (substytucja wolnorodnikowa, addycja elektrofilowa), nitrowanie alkilopochodnych benzenu (aromatyczne substytucja elektrofilowa).

Alkohole, fenole – wzory, nazewnictwo, właściwości fizykochemiczne i reakcje charakterystyczne.

Reakcja alkoholi o różnej rzędowości z sodem (właściwości kwasowe alkoholi), reakcja alkoholi o różnej rzędowości z odczynnikiem Lucasa (substytucja nukleofilowa na nasyconym atomie węgla), reakcje utleniania alkoholi, wykrywanie grup hydroksylowych w alkoholach wielowodorotlenowych, badanie kwasowości fenolu, bromowanie fenolu (wpływ grupy hydroksylowej na reakcje substytucji elektrofilowej w arenach).

Aminy - budowa, wzory, nazewnictwo, właściwości fizykochemiczne i reakcje charakterystyczne. Aminy jako zasady organiczne, określenie rzędowości amin alifatycznych, otrzymywanie amidów.

3. Kolokwium: Nazewnictwo i reakcje charakterystyczne węglowodorów, alkoholi i fenoli oraz amin.

Aldehydy i ketony – wzory, nazewnictwo, właściwości fizykochemiczne i reakcje charakterystyczne.

Zachowanie się aldehydów i ketonów wobec słabych utleniaczy – próba Fehlinga i Tollensa, zachowanie się ketonów wobec mocnych utleniaczy, otrzymywanie stałych pochodnych aldehydów i ketonów (2,4-dinitrofenylohydrazonów i semikarbazydów), tautomeria ketonowo-enolowa.

Kwasy karboksylowe i ich pochodne – wzory, nazewnictwo, właściwości fizykochemiczne i reakcje charakterystyczne.

Reakcje kwasów karboksylowych z metalami, tlenkami metali i wodorotlenkami, oreślenie mocy kwasów karboksylowych, reakcja estryfikacji, otrzymywanie bezwodników i ich hydroliza, zasadowa hydroliza tłuszczów.

4. Kolokwium: Nazewnictwo i reakcje charakterystyczne aldehydów i ketonów oraz kwasów karboksylowych i ich pochodnych.

Aminokwasy, peptydy, białka - budowa, wzory, nazewnictwo, właściwości fizykochemiczne i reakcje charakterystyczne.

Badanie właściwości chemicznych aminokwasów, wykrywanie aminokwasów aromatycznych i siarkowych, wykrywanie wiązań amidowych, reakcje charakterystyczne białek.

Węglowodany – budowa, wzory, nazewnictwo, reakcje charakterystyczne.

Reakcje węglowodanów z odczynnikiem Fehlinga, mutarotacja glukozy, identyfikacja produktów hydrolizy sacharozy, skrobi i celulozy.

5. Elementy chemii produktów naturalnych.

Wykrywanie sprzężonych wiązań podwójnych w likopenie, wykrywanie tłuszczów nienasyconych, wykrywanie białek, wykrywanie cukrów redukujących, wykrywanie skrobi w artykułach spożywczych.

Uzupełnianie zaległości. Zaliczenia.

Statystyka przedmiotu:

1. Liczba godzin oraz punktów ECTS - przedmiot obowiązkowy Godziny: 125; ECTS: 5

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: 40; ECTS: 1,6

4. Łączna liczba godzin oraz punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach praktycznych np. laboratoryjne, projektowe, terenowe, warsztaty Godziny: 25; ECTS: 1

5. Przewidywany nakład pracy własnej (bez udziału prowadzącego lub z udziałem w ramach konsultacji) konieczny do realizacji zadań programowych przedmiotu. Godziny: 85; ECTS: 3,4

1. Aleksander Erndt, Chemia organiczna cz. I i II. Kraków 1996.

2. A. Erndt i współpr., Ćwiczenia z chemii organicznej. Kraków 1987.

3. Litwin M., Styka-Wlazło S., Szymońska J. „Chemia organiczna”. Nowa Era, Warszawa 2004.

4. Piotr Tomasik, Chemia organiczna dla niechemików. Kraków 2005.

5. Przemysław Mastalerz, Chemia organiczna. PWN 1986.

6. Graham Patrick. Chemia organiczna. Krótkie wykłady. PWN 2005.

7. John McMurry, Chemia organiczna. PWN 2005

Wiedza

Po zakończeniu kursu student:

- rozróżnia grupy funkcyjne i podstawowe rodzaje związków organicznych;

- opisuje właściwości wybranych związków organicznych i określa ich rolę w ochronie środowiska,

Umiejętności:

- sprawnie posługuje się podstawowym sprzętem laboratoryjnym,

- wykonuje proste reakcje syntezy i reakcje związane z opisem właściwości fizyko-chemicznych wybranych związków organicznych,

- opracowuje wyniki przeprowadzonych badań i doświadczeń chemicznych, wyciąga wnioski z uzyskanych wyników;

Kompetencje społeczne

- organizuje pracę w małym zespole przy przygotowywaniu i wykonywaniu reakcji i oznaczeń chemicznych;

- ma świadomość niebezpieczeństw znajdujących się w pracowni chemicznej,

Student opracowuje podlegające weryfikacji sprawozdanie z każdego wykonanego samodzielnie ćwiczenia. W ciągu semestru pisze cztery kolokwia dotyczące kolejnych partii materiału. Warunkiem zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych jest zaliczenie wszystkich sprawozdań i pozytywne oceny z kolokwiów. Ocena końcowa jest średnią ocen z kolokwiów. Przedmiot kończy się egzaminem w formie pisemnej.

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.