Chemia ogólna i nieorganiczna

Przedmiot obejmuje naukę podstawowych praw i zależności w obrębię chemii ogólnej, nieorganicznej i analitycznej. W ramach wykładu studenci zapoznają się podziałem związków nieorganicznych i ich budową, budową atomów i cząsteczek, systematyką pierwiastków, zjawiskami zachodzącymi w roztworach wodnych, termodynamiką i kinetyką chemiczną, podstawami elektrochemii. W ramach ćwiczeń laboratoryjnych uczą się posługiwać podstawowym szkłem i sprzętem laboratoryjnym, wykonywać i opisywać proste doświadczenia, a także wyciągać wnioski z uzyskanych wyników. Uczą się podstawowych technik analizy jakościowej i ilościowej.Uczą się przygotowywać pisemne raporty zawierające opis wykonywanych doświadczeń i interpretację uzyskanych wyników.

W ramach wykładu studenci zapoznają się z następującymi tematami:

Materia. Podstawowe prawa rządzące przemianami chemicznymi. Pomiary i jednostki, mol i masa molowa, związek chemiczny, mieszaniny.

Podział związków nieorganicznych: tlenki, kwasy, wodorotlenki, sole, wodorki.

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

Budowa atomu i układ okresowy: modele atomów, konfiguracja elektronowa pierwiastków, układ okresowy pierwiastków, elektroujemność pierwiastków. Właściwości pierwiastków wynikające z ich położenia w układzie okresowym.

Powstawanie związków chemicznych. Wiązania kowalencyjne, kowalencyjne spolaryzowane, jonowe, koordynacyjne. Wiązanie a właściwości związku chemicznego.

Budowa cząsteczki: kształt cząsteczek i jonów, model VSEPR, teoria wiązań walencyjnych, teoria orbitali molekularnych.

Stężenia roztworów, reakcje w roztworach wodnych: dysocjacja elektrolityczna - stała i stopień dysocjacji, elektrolity mocne i słabe, prawo rozcieńczeń Ostwalda. Teoria kwasów i zasad.

Autodysocjacja wody, iloczyn jonowy wody, wykładnik stężenia jonów wodorowych pH i wodorotlenowych pOH, reakcje zobojętnienia, elektrolity amfoteryczne. Wyznaczanie pH roztworów, hydroliza soli, odczyn roztworów soli, roztwory buforowe. Iloczyn rozpuszczalności, związki trudnorozpuszczalne, reakcje wytrącania osadów.

Stan i stała równowagi chemicznej, aktywność substancji, termodynamiczna stała równowagi chemicznej. Reguła przekory Le Chateliera-Brauna. Wpływ temperatury i ciśnienia na stałą równowagi chemicznej, równanie izobary van 't Hoffa - praktyczne wykorzystanie.

Elementy termodynamiki chemicznej i termochemii. Efekty energetyczne reakcji chemicznych. Prawo Hessa, obliczenia termochemiczne. Procesy odwracalne i nieodwracalne, samorzutne i wymuszone. Warunek równowagi układu i kierunek samorzutnego przebiegu reakcji.

Elementy kinetyki chemicznej. Szybkość reakcji chemicznych, stała szybkości reakcji, wpływ stężenia reagentów na szybkość reakcji. Wpływ temperatury na szybkość reakcji. Energia aktywacji, teoria kompleksu aktywnego. Rodzaje katalizy. Kataliza enzymatyczna w życiu codziennym i przemyśle spożywczym.

Układy koloidalne: charakterystyka, podział, metody otrzymywanie, zastosowanie jako składniki żywności. Budowa cząstek koloidalnych. koagulacja i peptyzacja koloidów. Charakterystyka, właściwości i zastosowania układów koloidalnych.

Elektrochemia. Rodzaje elektrod, standardowy (normalny) potencjał elektrody. Szereg standardowych potencjałów elektrod. Elektrody I-go i II-go rodzaju, elektrody jonoselektywne. Potencjometryczny pomiar pH.

Właściwości gazów: prawa gazowe, dyfuzja.

Ciecze i ciała stałe. Właściwości koligatywne roztworów. Oddziaływania międzycząsteczkowe.

W ramach ćwiczeń studenci zapoznają się z następującymi tematami:

Regulamin pracowni chemicznej i przepisy BHP. Zasady pracy z odczynnikami chemicznymi (zagrożenia i środki ostrożności). Odpady chemiczne i ich utylizacja.

Klasyfikacja reakcji nieorganicznych. Obliczenia stechiometryczne.

Wstęp do analizy jakościowej. Grupy analityczne anionów i kationów. Reakcje charakterystyczne wybranych jonów.

Sporządzanie roztworów o określonym stężeniu procentowym i molowym. Ważenie substancji.

Konduktometria. Potencjometria.

Sporządzanie i badanie właściwości roztworów buforowych.

Wprowadzenie do analizy ilościowej.

Alkacymetria. Oznaczenia alkalimetryczne.

Alkacymetria. Oznaczenia acydymetryczne.

Manganometria. Oznaczenia manganometryczne.

Jodometria. Oznaczenia jodometryczne.

Kompleksometria. Oznaczenie twardości wody.

W ramach ćwiczeń audytoryjnych studenci zapoznają się z następującymi tematami:

Jednostki w obliczeniach chemicznych, zaokrąglanie, cyfry znaczące.

Obliczenia stechiometryczne.

Obliczenia obejmujące stężenie procentowe i molowe, przeliczanie stężeń.

Stała i stopień dysocjacji - obliczenia.

pH - obliczenia.

Iloczyn rozpuszczalności - obliczenia.

Podstawowa

1. Atkins W.P., Jones L. Chemia ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2016 (lub inne wydanie)

2. Szlachcic P., Szymońska J., Jarosz B., Drozdek E., Michalski O. Wisła-Świder A. Chemia I - Skrypt do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii nieorganicznej lub analitycznej, Wydawnictwo UR, Kraków 2017 (lub wydanie z 2014)

3. Łukasiewicz M., Michalski O., Szymońska J. Obliczenia chemiczne. Skrypt do ćwiczeń rachunkowych z chemii. Wydawnictwo UR w Krakowie. 2015 i/lub kolejne wydania z aktualizacjami.

4. Pazdro K., Rola-Noworyta A. Zbiór zadań z chemii do liceów i techników zakres rozszerzony; Oficyna Edukacyjna Krzysztof Pazdro, 2015 i/lub kolejne wydania z aktualizacjami.

Uzupełniająca

1. P.A. Cox, Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady, PWN, Warszawa 2006 (lub inne wydanie).

2. P. Mastalerz, Elementarna chemia nieorganiczna. Wydawnictwo Chemiczne, 2017.

3. Pazdro K., Rola-Noworyta A. Akademicki zbiór zadań z chemii ogólnej. Oficyna Edukacyjna Krzysztof Pazdro, 2013 i/lub kolejne wydania z aktualizacjami.

WIEDZA - zna i rozumie:

podstawowe zjawiska, pojęcia i prawa chemiczne, z uwzględnieniem obliczeń stechiometrycznych niezbędnych do analizy objętościowej, w tym podstawowe sposoby wyrażania stężeń (procentowe, molowe, ułamek molowy, ppm). Klasyfikuje poszczególne rodzaje substancji nieorganicznych.

właściwości najważniejszych pierwiastków i związków chemicznych. Prezentuje równania reakcji chemicznych z udziałem różnych substancji chemicznych. Wyjaśnia zależność pomiędzy budową substancji a jej właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Prezentuje równania reakcji przebiegających w roztworach wodnych i przewiduje ich skutki.

właściwości roztworów wodnych i układów koloidalnych. Określa wpływ czynników fizykochemicznych na stan równowagi chemicznej i szybkość reakcji chemicznych.

UMIEJĘTNOŚCI - potrafi:

posługiwać się podstawowym sprzętem i szkłem laboratoryjnym.

opisać wykonane doświadczenia chemiczne oraz zinterpretować obserwowane wyniki reakcji chemicznych, pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie. Przygotować pisemne sprawozdania na temat przeprowadzonych doświadczeń laboratoryjnych.

rozwiązać praktyczne zadania dotyczące analizy jakościowej i ilościowej substancji.

przestrzegać podstawowych zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

rozwiązać problemy stechiometrii procesów chemicznych w oparciu o podstawowe prawa chemiczne poprawnie posługując się jednostkami układu SI; przeprowadza ilościową analizę zjawisk i procesów związanych z reakcjami chemicznymi.

obliczyć oraz przeliczyć stężenia składników w roztworze. Nabiera teoretycznych umiejętności na temat sporządzania roztworów, ich rozcieńczania, zatężania i mieszania.

zinterpretować zjawiska zachodzące w wodnych roztworach elektrolitów oraz potrafi zastosować podstawowe narzędzia matematyczne do opisu równowagi w roztworze; oblicza wykładnik jonów wodorowych w roztworach kwasów, zasad i soli oraz interpretuje jego zmiany podczas reakcji zobojętniania. Potrafi obliczyć pH w roztworach kwasów, zasad, soli i roztworach buforowych oraz określić warunki strącania osadu i rozpuszczalność molową substancji.

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - jest gotów do:

ciągłego dokształcania się i podnoszenia kwalifikacji zawodowych oraz rozwoju osobistego.

wykazania odpowiedzialności za pracę własną i innych w zakresie bezpieczeństwa w laboratorium chemicznym oraz używania odczynników chemicznych.

kreatywnego rozwiązywania problemów analitycznych.

Ćwiczenia laboratoryjne:

Cztery kolokwia w semestrze, szczegółowa tematyka jest podana w harmonogramie ćwiczeń.

Sprawozdania pisemne z wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.

Ćwiczenia audytoryjne:

Dwa kolokwia w semestrze, szczegółowa tematyka podana przez prowadzącego.

Wykład:

Pisemny egzamin na końcu semestru.

Nie są wymagane