Chemia ogólna i nieorganiczna

Celem zajęć jest przekazanie studentom podstawowych wiadomości na temat właściwości związków nieorganicznych. Zajęcia obejmują następującą tematykę : budowę atomów i cząsteczek, rodzaj reakcji chemicznych, systematykę i właściwości związków nieorganicznych, właściwości wody i reakcji zachodzących w roztworach wodnych, termodynamikę i kinetykę chemiczną, podstawę elektrochemii oraz znaczenia tych zagadnień dla środowiska przyrodniczego. 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.

Wykład:

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, prawa Kirchhoffa, 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, efuzja, kwaśne deszcze, dziura ozonowa.

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

Ćwiczenia laboratoryjne:

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.

Wprowadzenie do redoksometrii.

Manganometria.

Jodometria.

Wprowadzenie do kompleksometrii.

Kompleksometria.

Podstawowa

1. Atkins W.P., Jones L. Chemia ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2016.

2. Szymońska J., Szlachcic P., Michalski O., Kulig E., Wisła A. Chemia I – skrypt do ćwiczeń laboratoryjnych. Wydawnictwo UR w Krakowie, 2017.

Uzupełniająca

1. Cox P.A. Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2006.

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

3. Łukasiewicz M., Michalski O., Szymońska J. Obliczenia chemiczne. Skrypt do ćwiczeń rachunkowych z chemii. Wydawnictwo UR w Krakowie, 2015.

WIEDZA - zna i rozumie:

podstawowe zjawiska, pojęcia i prawa chemiczne. 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.

opisywać wykonane doświadczenia chemiczne oraz interpretować 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 sprawozdanie na temat przeprowadzonych doświadczeń laboratoryjnych.

rozwiązać praktyczne zadania dotyczące analizy jakościowej i ilościowej substancji.

przestrzegać podstawowych zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

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.

Ćwiczenia laboratoryjne:

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie:

- indywidualnych sprawozdań z prac laboratoryjnych,

- 4 kolokwiów cząstkowych z zakresu ćwiczeń (ocena pozytywna dla min. 51% punktów) - udział w ocenie końcowej 40%.

Wykład:

Egzamin w formie pisemnej; na ocenę pozytywną należy udzielić co najmniej 51% prawidłowych odpowiedzi na zadane pytania. Udział w ocenie końcowej z przedmiotu - 60%.