Chemia II

Celem przedmiotu jest przekazanie studentom podstawowych wiadomości na temat właściwości związków organicznych i budowy ich cząsteczek oraz praw opisujących te właściwości, a także wyrobienie umiejętności wykonywania podstawowych czynności laboratoryjnych i obliczeń chemicznych niezbędnych do rozwiązywania przez studentów problemów w trakcie ich dalszego studiowania oraz pracy zawodowej. Zajęcia obejmują bloki tematyczne dotyczące nazewnictwa, budowy i właściwości chemicznych węglowodorów, alkoholi i fenoli, aldehydów i ketonów, kwasów karboksylowych i ich pochodnych (sole, bezwodniki, chlorki i amidy kwasowe, estry), amin, aminokwasów, białek, lipidów i węglowodanów oraz ich praktycznego wykorzystania. Ważnym elementem zajęć jest zapoznanie studentów z reakcjami przebiegającymi pomiędzy związkami organicznymi oraz wskazanie sposobów postępowania umożliwiającego ograniczenie szkodliwości tych substancji dla żywności i środowiska przyrodniczego.

Treść kształcenia

Chemia organiczna jako chemia związków węgla. Atom węgla, hybrydyzacja orbitali atomowych, wiązania w związkach organicznych pojedyncze i wielokrotne, kształt cząsteczek. Rzędowość atomów węgla, karbokationy , rodniki węglowe – trwałość i powstawanie. Podział związków organicznych. Ogólne zasady nazewnictwa.

Wzory związków organicznych, efekty elektronowe: indukcyjny, mezomeryczny. Izomeria konstytucyjna i konfiguracyjna. Kwasy i zasady w chemii organicznej, cząsteczki reaktywne: elektrofil, nukleofil, wolne rodniki.

Typy reakcji w chemii organicznej, przykłady reakcji substytucji, addycji, i eliminacji elektrofilowej, nukleofilowej i rodnikowej.

Węglowodory – podział, nazewnictwo, nazwy grup alkilowych i arylowych. Alkany, alkeny, cykloalkany, dieny, 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, znaczenie dla żywienia człowieka.

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, znaczenie dla żywienia człowieka.

Kwasy tłuszczowe i tłuszcze – budowa cząsteczek, nazewnictwo, właściwości fizyczne i charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych połączeń tej grupy. Przemiany zachodzące podczas produkcji żywności, znaczenie dla żywienia człowieka

Aminy – budowa cząsteczek, nazewnictwo, właściwości fizyczne i charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych przedstawicieli tej grupy związków. Aminy biogenne, alkaloidy - znaczenie dla żywienia człowieka.

Izomeria optyczna związków organicznych, przykłady związków chiralnych, zależność właściwości funkcjonalnych od konfiguracji izomerów optycznych. Chiralność w analizie żywności.

Związki wielofunkcyjne: hydroksykwasy, aminokwasy, peptydy, białka – budowa cząsteczek, nazewnictwo, właściwości fizyczne i charakterystyczne reakcje chemiczne, występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych przedstawicieli tej grupy połączeń organicznych, znaczenie dla żywienia człowieka.

Węglowodany – podział, budowa cząsteczek, nazwy i wzory strukturalne cukrów prostych i disacharydów, właściwości fizyczne i charakterystyczne reakcje chemiczne cukrów prostych i disacharydów (sacharozy, maltozy i laktozy), występowanie, otrzymywanie i zastosowanie ważniejszych węglowodanów. Polisacharydy – budowa cząsteczek i właściwości chemiczne, rola węglowodanów w środowisku naturalnym i w żywieniu człowieka.

Omówienie zagadnień dotyczących pracy z odczynnikami organicznymi: zasady bhp, sprzęt i szkło laboratoryjne, stosowane rozpuszczalniki, podstawowe czynności laboratoryjne (ogrzewanie, sączenie osadów, wyznaczanie temperatury wrzenia i topnienia), korzystanie z poradników chemicznych, pisanie sprawozdania. Wykrywanie węgla, wodoru, tlenu, azotu i siarki w substancjach organicznych.

Metody rozdzielania mieszanin i oczyszczania związków organicznych: krystalizacja, sublimacja, destylacja prosta, destylacja z parą wodną, ekstrakcja, chromatografia TLC.

Węglowodory – budowa, podział, wzory, nazewnictwo, izomeria, reakcje charakterystyczne alkanów, alkenów i węglowodorów aromatycznych.

Alkohole i fenole – budowa i nazewnictwo, reakcje charakterystyczne alkoholi i fenoli.

Aldehydy i ketony – budowa, nazewnictwo, reakcje charakterystyczne aldehydów i ketonów.

Kwasy karboksylowe i ich pochodne: budowa, wzory, nazwy, reakcje charakterystyczne kwasów karboksylowych oraz bezwodników, chlorków i amidów kwasów jedno i wielokarboksylowych.

Kwasy tłuszczowe i tłuszcze.- budowa cząsteczek, wzory, nazwy, otrzymywanie i właściwości estrów. Hydroliza kwasowa i zasadowa tłuszczów. Reakcje charakterystyczne estrów i tłuszczów.

Związki zawierające azot: aminy i aminokwasy – budowa cząsteczek , wzory, nazewnictwo, właściwości, reakcje charakterystyczne amin i aminokwasów.

Peptydy, białka – budowa cząsteczek, nazewnictwo, właściwości, reakcje charakterystyczne białek.

Węglowodany: budowa cząsteczek cukrów prostych i disacharydów, właściwości, reakcje charakterystyczne węglowodanów: cukrów prostych, disacharydów i polisacharydów.

Literatura podstawowa:

1. Mc Murray J. „Chemia organiczna” tom 1-5, WNT, 2005.

2. Hart H.i współpracownicy „Chemia organiczna – krótki kurs”, Wydawnictwa Lekarskie, PZWL, Warszawa, 2008.

3. Mastalerz P. „Podręcznik chemii organicznej” Wyd. Chemiczne, Wrocław 2000.

4. Erndt A., Francik H., Górecka W., Sepioł J., Baran W. Ćwiczenia z chemii organicznej, Wyd. AR Kraków, 1977.

Literatura uzupełniająca:

1. Litwin M., Styka-Wlazło Sz., Szymońska J. To jest chemia 2. Chemia organiczna-podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony. Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa, 2014.

Wiedza

Student: Definiuje podstawowe pojęcia i prawa dotyczące reakcji pomiędzy związkami organicznymi.

Klasyfikuje poszczególne grupy substancji organicznych.

Wyjaśnia zależność pomiędzy budową związku a jego właściwościami chemicznymi.

Opisuje właściwości poszczególnych grup związków organicznych.

Prezentuje równania reakcji rozpoznawczych dla różnych połączeń organicznych.

Prezentuje równania reakcji przebiegających z udziałem związków organicznych będących składnikami żywności i przewiduje ich skutki.

Diagnozuje procesy chemiczne zachodzące w procesie produkcji i przetwarzania żywności oraz w środowisku przyrodniczym.

Przewiduje szkodliwość substancji chemicznych stosowanych jako składniki żywności.

Umiejętności

Student: Posługuje się podstawowym sprzętem i szkłem laboratoryjnym stosowanym w laboratorium chemii organicznej.

Stosuje fizykochemiczne metody rozdzielania mieszanin związków organicznych na składniki

Rozwiązuje praktyczne zadania dotyczące analizy jakościowej substancji organicznych.

Opisuje wykonane doświadczenia chemiczne.

Interpretuje obserwowane wyniki reakcji chemicznych.

Używa właściwych metod postępowania z substancjami szkodliwymi i odpadami chemicznymi.

Przygotowuje pisemne sprawozdania na temat przeprowadzonych doświadczeń laboratoryjnych.

Wykorzystuje nowoczesne technologie informatyczne i zasoby internetowe.

Prezentuje umiejętność współpracy w zespole.

Kompetencje społeczne

Student: Akceptuje potrzebę odpowiedzialnego zachowania w laboratorium chemicznym oraz używania organicznych substancji chemicznych.

Wspiera działania na rzecz informowania społeczeństwa o rzeczywistym zagrożeniu wytwarzanej żywności oraz środowiska przyrodniczego przez stosowanie organicznych substancji chemicznych.

Identyfikuje i rozwiązuje problemy dotyczące stosowania związków chemicznych jako składników żywności.

Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kwalifikacji zawodowych

Na ocenę 2

Wiedza

Nie potrafi wymienić typów wiązań chemicznych występujących w związkach organicznych i określić ich wpływu na ich reaktywność

Nie zna podstawowych reakcji w chemii organicznej i nie potrafi wskazać ich zastosowania

Nie zna podstawowych grup związków organicznych i nie potrafi wymienić przykładów występowania w żywności

Nie zna właściwości chemicznych podstawowych grup związków organicznych.

Nie potrafi wymienić związków organicznych które są składnikami żywności oraz nie zna potencjalnych reakcji którym mogą ulegać

Umiejętności

Nie potrafi właściwie opracować i zinterpretować uzyskanych wyników. Nie potrafi wyciągnąć wniosków na podstawie obserwacji.

Nie potrafi sporządzić sprawozdania z wykonanych eksperymentów

Nie zna przeznaczenia podstawowego sprzętu laboratoryjnego i nie potrafi nim się posługiwać.

Nie przestrzega zasad BHP w laboratorium chemicznym

Kompetencje społeczne

Nie rozumie potrzeby ciągłego dokształcania się i zdobywania nowych informacji oraz podnoszenia kwalifikacji zawodowych

Nie jest odpowiedzialny za pracę własną i innych w zakresie bezpieczeństwa w laboratorium chemicznym

Na ocenę 3

Wiedza

Wymienia typy wiązań chemicznych w związkach organicznych ale nie wyjaśnia ich wpływu na reaktywność

Zna podstawowe reakcje w chemii organicznej ale nie potrafi wskazać ich zastosowania

Słabo zna podstawowe klasy związków organicznych i nie potrafi wskazać przykłady ich występowania w żywności.

Słabo orientuje się we właściwościach związków organicznych.

Wymienia związki organiczne które występują w żywności ale nie potrafi podać przykładów reakcji którym mogą ulegać.

Umiejętności

Słabo interpretuje i opracowuje uzyskane wyniki. Nie zawsze wyciąga prawidłowe wnioski na podstawie obserwacji

Sporządza sprawozdanie z wykonanych eksperymentów, ale zawiera ono dużo błędów.

Słabo zna przeznaczenie podstawowego sprzętu laboratoryjnego i popełnia liczne błędy podczas jego używania.

Często łamie zasady BHP w laboratorium chemicznym.

Kompetencje społeczne

Słabo rozumie potrzebę ustawicznego dokształcania się i zdobywania nowych informacji oraz podnoszenia kwalifikacji zawodowych

Posiada słabą świadomość odpowiedzialności za pracę własną i innych w zakresie bezpieczeństwa w laboratorium chemicznym

Na ocenę 4

Wiedza

Wymienia typy wiązań chemicznych w związkach organicznych oraz przewiduje reaktywność związków

Zna podstawowe typy reakcji w chemii organicznej i potrafi wskazać ich zastosowanie

Dobrze orientuje się w podstawowych klasach związków organicznych i potrafi wskazać przykłady ich występowania w żywności.

Dobrze orientuje się we właściwościach związków organicznych.

Wymienia związki organiczne które są składnikami żywności i podaje reakcje którym mogą ulegać.

Umiejętności

W wystarczającym stopniu interpretuje i opracowuje uzyskane wyniki. Prawie zawsze wyciąga prawidłowe wnioski na podstawie obserwacji.

Sporządza sprawozdanie z wykonanych eksperymentów bez większych błędów.

W zadawalającym stopniu zna przeznaczenie podstawowego sprzętu laboratoryjnego i potrafi się nim posługiwać.

W zadawalającym stopniu opanował zasady BHP w laboratorium chemicznym.

Kompetencje społeczne

Rozumie w stopniu zadawalającym konieczność ustawicznego dokształcania się oraz podnoszenia kwalifikacji zawodowych.

Jest w zadawalającym stopniu świadomym odpowiedzialności za pracę własną i innych w zakresie bezpieczeństwa w laboratorium chemicznym.

Na ocenę 5

Wiedza

Wymienia typy wiązań chemicznych w związkach organicznych, przewiduje reaktywność związków oraz ich właściwości fizyko-chemiczne.

Zna podstawowe typy reakcji w chemii organicznej, ich zastosowanie oraz mechanizm ich przebiegu.

Bardzo dobrze orientuje się w podstawowych grupach związków organicznych i potrafi wskazać przykłady ich występowania w żywności.

Bardzo dobrze zna właściwości grup związków organicznych.

Wymienia związki organiczne które są składnikami żywności i podaje reakcje którym mogą ulegać wraz z praktycznymi zastosowaniami.

Umiejętności

Potrafi opracować i interpretować uzyskane wyniki oraz wyciąga prawidłowe wnioski na podstawie obserwacji.

Sporządza sprawozdanie z wykonanych eksperymentów

Bardzo dobrze zna przeznaczenie podstawowego sprzętu laboratoryjnego i potrafi się nim posługiwać zgodnie z jego przeznaczeniem.

Pracuje zgodnie z zasadami BHP bez narażania siebie i innych na niebezpieczeństwo.

Kompetencje społeczne

Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kwalifikacji zawodowych oraz rozwoju osobistego aby stawiać czoła nowym wyzwaniom jakie są stawiane na rynku pracy.

Jest w pełni odpowiedzialny za pracę własną i innych w zakresie bezpieczeństwa w laboratorium chemicznym