Chemia

Podstawy chemii ogólnej ze szczególnym uwzględnieniem procesów w roztworach wodnych. Równowagi jonowe w roztworach wodnych, iloczyn jonowy wody oraz roztwory buforowe. Układy koloidalne. Podstawy termodynamiki i kinetyki chemicznej (zasady termodynamiki, teoria kompleksu aktywnego, samorzutność reakcji chemicznych).

Podstawy chemii organicznej: podstawowe grupy związków organicznych, węglowodany oraz ważne pochodne, aminokwasy i białka. Ważne biologicznie związki organiczne z uwzględnieniem związków heterocyklicznych.

(W 1) Podstawowe informacje dotyczące kursu.

Podstawowe prawa rządzące przemianami chemicznymi: prawo zachowania masy, stałości składu, prawo Avogadro. Powstawanie związków chemicznych. Wiązania 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 - cykle bio-geo-chemiczne węgla, azotu, tlenu, siarki, fosforu, krzemu, właściwości i wykorzystanie praktyczne tych pierwiastków i ich związków. Właściwości i zastosowanie niektórych metali.

(W 2) TStan 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.

(W 3) Reakcje w roztworach wodnych: dysocjacja elektrolityczna - stała i stopień dysocjacji, elektrolity mocne i słabe, prawo rozcieńczeń Ostwalda. Protonowa teoria kwasów i zasad Brönsteda i Lowry’ego: reakcje proteolityczne. Elektronowa teoria kwasów i zasad-teoria Lewisa. Autodysocjacja wody, iloczyn jonowy wody, wykładnik stężenia jonów wodorowych pH i wodorotlenowych pOH, reakcje zobojętniania. Elektrolity amfoteryczne – amfolity: właściwości, znaczenie dla układów biologicznych. Układy koloidalne: charakterystyka, podział, metody otrzymywania. Elektrochemia. Potencjometryczny pomiar pH.

(W 4) Termodynamika chemiczna i termochemia, zasady termodynamiki, zależności pomiędzy funkcjami termodynamicznymi. Warunek równowagi układu i kierunek samorzutnego przebiegu reakcji. Szybkość reakcji chemicznych, stała szybkości reakcji, wpływ stężenia reagentów na szybkość reakcji. Reakcje złożone i czynniki decydujące o ich szybkości. Reakcje odwracalne, następcze, równoległe i reakcje łańcuchowe. Wpływ temperatury na szybkość reakcji. Energia aktywacji, teoria kompleksu aktywnego. Reakcje katalityczne: kataliza homo- i heterogeniczna, autokataliza, inhibitory. Kataliza enzymatyczna w życiu codziennym i w przemyśle spożywczym.

(W 5) Budowa i własności chemiczne związków organicznych. Izomeria.

Węglowodory, alkohole i fenole: reakcja substytucji wolnorodnikowej, konformacje alkanów, wolne rodniki i ich trwałość, addycja elektrofilowa układów HX, reakcja uwodornienia, izomeria geometryczna, otrzymywanie alkenów i alkinów. Budowa benzenu, reguła Hückela, reakcja substytucji elektrofilowej –alkilowanie/arylowanie Friedla-Craftsa, sulfonowanie, halogenowanie, nitrowanie, utlenianie łańcuchów bocznych, wpływ kierujący podstawników. Kwasowość alkoholi i fenoli.

(W 6) Aldehydy i ketony: budowa grupy karbonylowej, właściwości zasadowe i kwasowe aldehydów i ketonów, addycja nukleofilową do grupy karbonylowej-hydraty, acetale, cyjanohydryny, oksymy, hydrazony, iminy.

Kwasy karboksylowe i pochodne: budowa grupy karboksylowej, wpływ podstawników na kwasowość, reakcja estryfikacji, wpływ grupy karboksylowej na reakcje podstawienia w pierścieniu aromatycznym, otrzymywanie kwasów karboksylowych. Pochodne kwasów karboksylowych: estry, bezwodniki, chlorki, amidy; reakcja hydrolizy kwasowej i zasadowej estrów, detergenty, podstawienie nukleofilowe przy acylowym atomie węgla, budowa grupy amidowej. Lipidy: tłuszcze, olej, woski, mydła, detergenty, fosfolipidy, terpenoidy.

(W 7) Aminy, aminokwasy, peptydy, białka: reakcje amin z aldehydami i ketonami, reakcje amin z kwasem azotowym(III), barwniki azowe, właściwości zasadowe amin. Budowa przestrzenna aminokwasów, właściwości kwasowo-zasadowe aminokwasów, punkt izoelektryczny, I,II,III, IV-rzędowa struktura białek, wiązanie peptydowe.

(W 8) Węglowodany: aldozy, ketozy, glikozydy, oligo-/polisacharydy, przemiany cukrów w środowisku zasadowym i kwasowym, utlenianie monosacharydów, reakcje monosacharydów z fenylohydrazyną, metoda Kilianiego i Fischera.

Aromatyczne związki heterocykliczne: tiofen, pirol, furan, pirydyna-budowa i reaktywność, występowanie w przyrodzie i właściwości niektórych związków heterocyklicznych.

(S1) Mol, liczba moli,rozpuszczalność, iloczyn rozpuszczalności, stężenia roztworów.

(S2) Stała równowagi, dysocjacja elektrolityczna, iloczyn jonowy wody. Obliczanie pH roztworów słabych elektrolitów. Hydroliza soli. Roztwory buforowe. Obliczenia.

(S 3) Procesy odwracalne i nieodwracalne, samorzutne i wymuszone. Warunek równowagi układu i kierunek samorzutnego przebiegu reakcji. Bilans elektronowy reakcji redoks.Reguła przekory Le Chateliera- Brauna. Wpływ temperatury i ciśnienia na stałą równowagi chemicznej, równanie izobary van`t Hoffa – praktyczne wykorzystanie.

(S 4) Podstawy chemii organicznej. Hybrydyzacja, polaryzacja i polaryzowalność i ich wpływ na wiązania. Reakcje: substytucji i addycji. Efekt indukcyjny i mezomeryczny. Tautomeria.Właściwości i reakcje charakterystyczne grup funkcyjnych. Wpływ struktury i podstawników na właściwości kwasowo-zasadowe związków organicznych.

(S 5) Zjawisko mutarotacji cukrów prostych. Formy piranozy i furanozy heksoz. Mutarotacja. Właściwości kwasowo-zasadowe aminokwasów, punkt izoelektryczny, jon obojnaczy, I,II,III, IV-rzędowa struktura białek, wiązanie peptydowe. Denaturacja (odwracalna i nieodwracalna). Aminokwasy C- i N- terminalne.

Ćwiczenie I

Regulamin pracowni chemicznej. Zasady BHP. Postępowanie z odpadami chemicznymi. Podstawowe szkło laboratoryjne i czynności laboratoryjne, jak: wytrącanie osadów, sączenie, odmierzanie cieczy, miareczkowanie, sporządzanie roztworów. Pisanie sprawozdań z ćwiczeń.

Ćwiczenie II

Reakcje charakterystyczne (rozpoznawcze) wybranych anionów i kationów.Iloczyn jonowy wody, pH i pOH, hydroliza soli, roztwory buforowe. Wyznaczanie pH roztworów soli, kwasów i zasad za pomocą wskaźników kwasowo-zasadowych oraz metodą potencjometryczną. Reakcje dysocjacji elektrolitycznej w roztworach wodnych - elektrolity słabe i mocne. Pomiar przewodzenia prądu przez roztwory różnych elektrolitów.

Ćwiczenie III

Podstawy objętościowej analizy ilościowej, zasady posługiwania się laboratoryjnymi naczyniami miarowymi, zakres czynności, przykłady obliczeń. Wstęp do analizy objętościowej. Sporządzanie roztworu HCl i NaOH o określonym stężeniu molowym. Mianowanie sporządzonych roztworów HCl i NaOH oraz wykorzystanie ich do prostych oznaczeń alkacymetrycznych, takich jak: alkalimetryczne oznaczenie zawartości HCl, CH3COOH i H2SO4 oraz acydymetryczne oznaczanie zawartości NH3, NaOH i Na2CO3 w próbce.

Ćwiczenie IV

Podstawy redoksymetrii, stosowane szkło laboratoryjne, zakres czynności, przykłady obliczeń. Mianowanie roztworu KMnO4. Manganometryczne oznaczanie zawartości nadtlenku wodoru, jonów żelaza(II) oraz jonów siarczanowych(IV) w próbce. Mianowanie roztworu Na2S2O3. Jodometryczne oznaczanie zawartości jonów miedzi(II) oraz żelaza(III) w roztworze.

Ćwiczenie V. Metody rozdzielania i oczyszczania substancji . Węglowodory. Alkohole i fenole. Właściwości chemiczne, wykrywanie wiązania wielokrotnego, test na układ aromatyczny. Związki karbonylowe. Kwasy karboksylowe i ich pochodne: bezwodniki kwasowe i chlorki kwasowe. Reakcje charakterystyczne grup funkcyjnych.

Ćwiczenie VI.

Estry, tłuszcze, aminy i amidy. Właściwości chemiczne, zasadowa hydroliza tłuszczów, rzędowość amin. Reakcje amin I, II i II-rz. Alifatycznych i aromatycznych z HNO2.

Cwiczenie VII

Związki biologiczne-aminokwasy, białka, cukry. Reakcje charakterystyczne. Reakcja ksantoproteinowa i biuretowa. Denaturacja białka. Badanie charakteru redukcyjnego cukrów. Skręcalność właściwa, inwersja sacharozy. Mutarotacja.

Podstawowa:

1. Bielański A. Podstawy chemii nieorganicznej. Tom 1 i 2. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2012.

2. J. McMurry, Chemia organiczna, PWN, Tom 1-5, Warszawa, 2016.

3. Paweł Szlachcic, Joanna Szymońska, Bożena Jarosz, Ewa Drozdek, Oskar Michalski, Anna Wisła-Świder. Chemia I. Skrypt do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii nieorganicznej i analitycznej. wyd. 2, 2014.

Uzupełniająca:

1. Cox P.A. Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2012.

2. Boyd Robert Neilson, Morrison Robert Thornton, Chemia organiczna, PWN, Tom 1-2, Warszawa, 2010.

3. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych wraz ze wstępem teoretycznym i formularzem sprawozdania – przekazywane studentom drogą elektroniczną.

WIEDZA:

Student po zakończonym zna i rozumie:

Opisuje podstawowe zjawiska, pojęcia i prawa chemiczne, prezentuje równania reakcji przebiegających w roztworach wodnych i przewiduje ich skutki.Definiuje właściwości roztworów wodnych i układów koloidalnych.

Opisuje pojęcia z zakresu elektrochemii: rodzaje elektrod, standardowy (normalny) potencjał elektrody, szereg standardowych potencjałów elektrod. Elektrody I-go i II-go rodzaju, elektrody jonoselektywne. Biologiczne aspekty pomiarów elektrochemicznych.

Opisuje pojęcia z zakresu termodynamiki chemicznej i termochemii: zasady termodynamiki, zależności pomiędzy funkcjami termodynamicznymi. Efekty energetyczne reakcji chemicznych. Prawo Hessa, prawa Kirchhoffa, obliczenia termochemiczne.

opisuje pojęcia z zakresu kinetyki: szybkość reakcji chemicznych, stała szybkości reakcji, wpływ stężenia reagentów na szybkość reakcji. Reakcje złożone i czynniki decydujące o ich szybkości. Energia aktywacji, teoria kompleksu aktywnego.

Opisuje i wyjaśnia: prawidłowe struktury oraz podstawowe reakcje związków nieorganicznych i organicznych dostosowaną do kierunku weterynaria

opisuje i wyjaśnia: budowę i znaczenie podstawowych grup związków organicznych oraz ich znaczenie w organizmach żywych.

Opisuje i wyjaśnia zasadę działania roztworów buforowych oraz ich rola w układach biologicznych.

Podstawową terminologię specjalistyczną z zakresu chemii w języku polskim i angielskim.

Reakcje w roztworach wodnych: dysocjacja elektrolityczna - stała i stopień dysocjacji, elektrolity mocne i słabe, prawo rozcieńczeń Ostwalda.

UMIEJĘTNOŚCI - absolwent potrafi:

Obliczać stężenia molowe i procentowe związków; interpretuje obserwowane wyniki reakcji chemicznych. Używa praw chemicznych do ilościowego opisu reakcji chemicznych.

określać pH roztworu i wpływ zmian pH na związki nieorganiczne i organiczne, rzozumie zasadę działania roztworów buforowych.

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. Przygotowuje pisemne sprawozdania na temat przeprowadzonych doświadczeń laboratoryjnych. Potrafi wykonać proste zadania badawcze, posługiwać się sprzętem i technikami laboratoryjnymi, prawidłowo interpretować wyniki i wyciągać wnioski. Umie prawidłowo przeprowadzić analizę jakościową i ilościową

Posiada umiejętność posługiwania się terminologią specjalistyczną z zakresu chemii w języku polskim i angielskim.

KOMPETENCJE SPOŁECZNE - absolwent jest gotów

Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się i podnoszenia kwalifikacji zawodowych.

Potrafi wspólnie z grupą rozwiązywać zadania problemowe na zajęciach seminaryjnych.

Akceptuje potrzebę odpowiedzialnego zachowania w laboratorium chemicznym oraz używania substancji chemicznych. Potrafi współdziałać i pracować w zespole podczas ćwiczeń laboratoryjnych.

Identyfikuje i rozwiązuje problemy dotyczące stosowania związków chemicznych w życiu codziennym.

Zaliczenie na ocenę w formie pisemnej - na ocenę pozytywną należy udzielić co najmniej 51% prawidłowych odpowiedzi na zadane pytania.

Udział oceny z zaliczenia wykładów w ocenie końcowej wynosi 60%.

Regulamin przedmiotu określający szczegółowe zasady odnośnie realizowanego kursu jest przedstawiany studentom na I wykładzie.

Kryteria końcowe:

Warunkiem zaliczenia kursu ‘chemia’ i dopuszczenia do egzaminu końcowego jest:

1.      Obecność studenta na zajęciach seminaryjnych i laboratoryjnych (dopuszczalne są maksymalnie 2 nieobecności, w tym tylko jedna na ćwiczeniach). W wyjątkowych sytuacjach dopuszcza się odrabianie zajęć seminaryjnych/laboratoryjnych po uzyskaniu zgody koordynatora.

2.      Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych.

3.      Zaliczenie materiału ćwiczeń audytoryjnych.

4.      Brak spełnienia powyższych warunków jest równoznaczny z utratą możliwości podejścia do egzaminu.

Egzamin końcowy: pisemny egzamin obejmujący zagadnienia z materiału wykładowego, seminariów i ćwiczeń laboratoryjnych.

Ocena końcowa z przedmiotu jest ustalana na podstawie:

· oceny z egzaminu (udział oceny z zaliczenia wykładów w ocenie końcowej wynosi 60%).

· oceny z zaliczenia z ćwiczeń laboratoryjnych (25 %).

· oceny z zaliczenia ćwiczeń audytoryjnych (15 %).