Chemia

stacjonarne

I stopnia

W 22/x; C 14/+; L 10/+

Matematyka. Wymagania wstępne: zna podstawy algebry wyższej, rachunku różniczkowego, pojęcie logarytmu, funkcje logarytmiczne, zasady trygonometrii i funkcje trygonometryczne, działania na logarytmach, podstawy rachunku prawdopodobieństwa (na poziomie szkoły średniej).

Fizyka. Wymagania wstępne: zna podstawy fizyczne mechaniki, elektryczności, magnetyzmu, optyki oraz podstawy fizyki gazów, cieczy i ciała stałego (na poziomie szkoły średniej).

Chemia. Postawy chemii ogólnej i nieorganicznej, układ okresowy pierwiastków, tlenki i podstawowe związki chemiczne, stechiometria i podstawy obliczeń chemicznych (na poziomie szkoły średniej).

Kierunek: budownictwo/ Specjalność: budownictwo ogólne, budownictwo komunikacyjne, inżynieria wojskowa.

Prof. dr hab. inż. Sławomir Neffe

Budowa materii, oddziaływania międzyatomowe i międzycząsteczkowe. Stany skupienia materii i przemiany fazowe. Reakcje chemiczne - podstawy termodynamiki, kinetyki i statyki chemicznej. Fizykochemia wody, roztwory, reakcje w roztworach. Zjawiska powierzchniowe oraz elektrochemiczne i ich znaczenie w inżynierii lądowej. Chemia mineralnych materiałów budowlanych. Chemia organiczna materiałów budowlanych. Człowiek i środowisko przyrodnicze.

1. Budowa materii, oddziaływania międzyatomowe i międzycząsteczkowe.

Substancje i ich właściwości. Ilościowe relacje w chemii (masa atomowa, mol i masa molowa). Podstawowe prawa dotyczące reakcji chemicznych. Budowa atomu. Struktury elektronowe atomów. Prawo okresowości. Wiązania chemiczne i ich właściwości. 2. Wiązania wewnątrzcząsteczkowe: elektrowalencyjne (jonowe), kowalencyjne (atomowe), koordynacyjne, metaliczne. Elektronowa i kwantowa teoria wiązań chemicznych. Wiązania międzycząsteczkowe. Siły spójności materiałów jednorodnych i niejednorodnych – kohezja i adhezja. Bezpieczeństwo i higiena pracy w laboratorium chemicznym.

3. Stany skupienia materii i przemiany fazowe.

Ogólna charakterystyka stanów skupienia materii i przemian fazowych. Gazy i prawa dotyczące stanu gazowego. Ciecze i ich właściwości: napięcie powierzchniowe i lepkość. Roztwory idealne i rzeczywiste. Właściwości roztworów. Obniżenie temperatury topnienia w funkcji stężenia. Prawo Henry’ego. Prawo Raoulta. Ciała stałe i ich właściwości. Budowa krystaliczna ciał stałych. Izomorfizm i polimorfizm. Kryształy rzeczywiste i defekty sieci krystalicznej.

4. Reakcje chemiczne - podstawy termodynamiki, kinetyki i statyki chemicznej. Klasyfikacja reakcji chemicznych. Przemiany energii w reakcjach chemicznych. Prawa termodynamiki i funkcje termodynamiczne. Podstawy termochemii. Ciepła reakcji (spalania, tworzenia, rozpuszczania), wartość opałowa. Szybkość reakcji chemicznej. Czynniki wpływające na szybkość reakcji chemicznej. Energia aktywacji. Zjawisko katalizy. Mechanizmy reakcji chemicznych. Dynamiczny charakter równowagi chemicznej i odwracalność reakcji chemicznych. Prawo działania mas. Zakłócanie stanu równowagi chemicznej, reguła Le Chateliera i Brauna.

5. Fizykochemia wody, roztwory, reakcje w roztworach.

Właściwości wody jako rozpuszczalnika. Rozpuszczalność substancji. Roztwory i ich stężenia. Elektrolity i dysocjacja elektrolityczna. Kwasy i zasady. Iloczyn jonowy wody, pojęcia pH i pOH. Reakcje zobojętnienia, hydrolizy i hydratacji. Amfoteryczność. Reakcje utleniania i redukcji. Korozja elektrochemiczna i jej zapobieganie. Twardość wody i metody zmiękczania wody.

6. Zjawiska powierzchniowe oraz elektrochemiczne i ich znaczenie w inżynierii lądowej. Granica faz. Adsorpcja. Charakterystyka układów koloidalnych i dyspersyjnych. Zwilżalność powierzchni przez ciecze. Zjawiska kapilarne. Substancje powierzchniowo-czynne. Aerozole. Ogniwa galwaniczne i elektrolizery.

7. Chemia mineralnych materiałów budowlanych.

Klasyfikacja i nomenklatura i związków nieorganicznych. Najważniejsze pierwiastki i związki chemiczne stosowane w technice budowlanej. Chemia wapnia i krzemu. Spoiwa mineralne: wapno, gips i cementy. Cement portlandzki i jego wpływ na właściwości betonu. Chemia procesów twardnienia i wiązania zapraw i spoiw budowlanych. Ceramika i szkło budowlane. Starzenie się tworzyw cementowych. Metale i stopy metali stosowane w budownictwie. Korozja metali.

8. Chemia organiczna materiałów budowlanych.

Charakterystyka, klasyfikacja i otrzymywanie związków organicznych. Węglowodory i ich pochodne: chlorowcopochodne, alkohole, aldehydy, kwasy organiczne, estry, fenole, aminy, nitrozwiązki. Związki wielkocząsteczkowe. Polimeryzacja: polikondensacja i poliaddycja. Tworzywa sztuczne i ich zastosowanie w technice budowlanej. Materiały bitumiczne. Starzenie się tworzyw sztucznych i innych materiałów organicznych.

9. Człowiek i środowisko przyrodnicze.

Oddziaływanie materiałów budowlanych na elementy środowiska. Migracja zanieczyszczeń oraz zagrożenia dla ludzi i środowiska. Zapobieganie zanieczyszczeniom środowiska.

Tematyka ćwiczeń audytoryjnych.

1. Jakościowy i ilościowy opis materii. Wzory i równania chemiczne. Masy cząsteczkowe związków chemicznych. Ilościowe zależności w chemii. Rodzaje reakcji chemicznych.

2. Prawa gazowe. Obliczenia stechiometryczne oparte na wzorach i równaniach chemicznych.

3. Roztwory i ich stężenia. Reakcje w roztworach. Iloczyn jonowy wody. Pojęcia pH, pOH, pK. Iloczyn rozpuszczalności. Reakcje utleniania i redukcji. Obliczenia stechiometryczne.

4. Obliczenia przy sporządzaniu roztworów i mieszanin stosowanych w budownictwie.

5. Zaliczenie ćwiczeń (samodzielne, pisemne rozwiązanie zadań problemowych i rachunkowych).

Tematyka ćwiczeń laboratoryjnych.

1. Organizacja i wyposażenie laboratorium chemicznego. Zasady i przepisy bezpieczeństwa chemicznego oraz bezpieczeństwa i higieny pracy (BHP) w laboratorium chemicznym - (2 godziny).

2. Reakcje chemiczne (RCh). Rodzaje RCh. Przebieg RCh, energia aktywacji, szybkość reakcji, równowaga chemiczna. Katalizatory i inhibitory. Prawo działania mas. Reguła Le Chateliera i Brauna. Metody otrzymywania soli. Reakcje chemiczne w roztworach. Amfoteryczność i hydroliza soli. Charakterystyczne reakcje kationów i anionów. Reakcja zobojętnienia. Analiza miareczkowa. Iloczyn jonowy wody. Definicje pH i pOH. Obliczenia wartości pH. Metody określania pH roztworów. Roztwory buforowe. Hydroliza soli - (4 godziny).

3. Reakcje utleniania i redukcji. Procesy elektrochemiczne. Szereg napięciowy metali. Ogniwa galwaniczne i akumulatory. Zjawisko elektrolizy i prawa Faradaya – obliczenia. Elektroliza wodnych roztworów kwasów, zasad i soli. Korozja elektrochemiczna, jej rodzaje i metody ochrony przed korozją - (4 godziny).

Metodyka prowadzenia zajęć.

1. Wykład, ćwiczenia laboratoryjne i rachunkowe są prowadzone metodami aktywizującymi przy wykorzystaniu twórczego zaangażowania studentów w rozwiązywanie problemów. Rozwijanie u studentów umiejętności dyskusji na tematy związane z chemią i znaczeniem chemii w naukach przyrodniczych i technicznych, a w szczególności w budownictwie i inżynierii lądowej.

Wykłady prowadzone głównie w formie audiowizualnej.

2. Na ćwiczeniach rachunkowych (audytoryjnych) są przerabiane zagadnienia związane z wykładami. Ćwiczenia obejmują przypomnienie, utrwalenie i usystematyzowanie wiedzy nabytej wcześniej na wykładach oraz uzyskanej jako rezultat ukierunkowanej pracy własnej. Zwraca się szczególna uwagę na samodzielne opracowywanie wyodrębnionych zagadnień oraz rozwiązywanie zadań rachunkowych i problemowych.

3. Ćwiczenia laboratoryjne są ukierunkowane na aktywne uczestnictwo studentów w planowaniu i przeprowadzaniu eksperymentów chemicznych oraz na samodzielne opracowywanie wyników pomiarów i przeprowadzonych obserwacji.

4. Konsultacje – dyskusje o metodach i sposobach rozwiązywania zagadnień przedstawionych na zajęciach.

podstawowa:

1. Czarnecki L., Broniewski T., Henning O., Chemia w budownictwie, Arkady, 1995 lub nowsze.

2. Kurdowski W., Chemia materiałów budowlanych, AGH, Kraków 2003.

3. Fiertak M., Dębska D., Stryszewska T., Chemia dla inżyniera budownictwa, Wydawnictwo Politechnika Krakowska, 2011.

4. Neffe S., red. Chemia. Ćwiczenia laboratoryjne, WAT 1989.

5. Burakiewicz-Mortka W., Darlewski W., Neffe S., Chemia. Zbiór do ćwiczeń audytoryjnych, WAT 1991.

6. Chłopek Z., Ochrona środowiska naturalnego, WKiŁ 2002.

uzupełniająca:

1. Pajdowski L., Chemia ogólna, cz. I i II, PWN 1997 (lub wydania nowsze).

2. Bala H., Wstęp do chemii materiałów, WNT 2003.

3. Sienko M. J., Plane R. A., Chemia. Podstawy i zastosowania, PWN 1997 lub nowsze.

4. Bielański A. Podstawy chemii nieorganicznej, t. 1 i 2 PWN, Warszawa 2002.

5. Atkins P. W., Chemia fizyczna. Zbiór zadań z rozwiązaniami, PWN 2001.

6. Cox P., Chemia nieorganiczna, Krótkie wykłady, PWN 2003.

W1 Zna i rozumie podstawowe prawa fizykochemiczne i chemiczne oraz zagadnienia inżynierii materiałowej na poziomie umożliwiającym samodzielne formułowanie i rozwiązywanie prostych zadań z zakresu budownictwa. Zna metody pozwalające na samodzielne studiowanie i podwyższanie kwalifikacji zawodowych.

W2 Zna współczesne poglądy na chemiczną budowę i właściwości materii. Ma podstawową wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu dziedziny nauk technicznych (chemia stosowana, inżynieria materiałowa) i dyscypliny naukowej budownictwo.

W3 Ma podstawową wiedzę w zakresie oddziaływania substancji i materiałów na środowisko przyrodnicze, minimalizacji negatywnego wpływu procesu budowlanego na środowisko oraz zna zasady ochrony środowiska przyrodniczego i środowiska pracy przed negatywnym wpływem czynników chemicznych i fizykochemicznych.

U1 Umie pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł dla potrzeb samokształcenia i samodzielnego opracowania wyodrębnionych problemów w zakresie chemii materiałów budowlanych.

U2 Posiada umiejętność ustawicznego uzupełniania nabytej wiedzy poprzez samokształcenie.

U3 Potrafi planować i przeprowadzać podstawowe eksperymenty chemiczne i fizykochemiczne oraz stosować zasady bezpieczeństwa i higieny na stanowisku pracy ze szczególnym uwzględnieniem placu budowy i laboratorium chemii materiałów budowlanych.

U4 Potrafi dokonać identyfikacji i sformułować chemiczne i fizykochemiczne aspekty prostych problemów inżynierskich o charakterze praktycznym, typowych dla kierunku budownictwo.

K1 Rozumie potrzebę i zna możliwości systematycznego dokształcania się przez całe życie, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych. Potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób. Ma świadomość i rozumie ważność pozatechnicznych aspektów i skutków działalności inżynierskiej, a w szczególności jej wpływu na zdrowie ludzi i środowisko.

K2 Potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role oraz myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy.

Warunkiem koniecznym uzyskania oceny pozytywnej z przedmiotu jest wykazanie się wiedzą oraz umiejętnościami wymienionymi w efektach kształcenia.

Wykłady stanowią przewodnik dla studentów do samodzielnego studiowania zagadnień przekazanych na wykładach i ujętych w sylabusie przedmiotu.

Warunkiem koniecznym zaliczenia przedmiotu jest zaliczenie wszystkich ćwiczeń audytoryjnych i laboratoriów oraz zdanie egzaminu końcowego.

Przedmiot zaliczany jest na trzy oceny.

(1) Ocena zaliczeniowa (szczegółowa) za ćwiczenia rachunkowe (audytoryjne) wystawiana jest na podstawie ocen cząstkowych z ćwiczeń i sprawdzianu pisemnego.

(2) Ocena zaliczeniowa (szczegółowa) z laboratoriów wystawiana jest na podstawie ocen cząstkowych za poszczególne ćwiczenia laboratoryjne i pisemne sprawozdania.

(3) Ocena z całości przedmiotu wystawiana jest na podstawie wyników egzaminu pisemnego.

• Efekty W1-3, oraz U1-4 sprawdzane są na podstawie wyników egzaminu i kolokwiów pisemnych.

• Efekty W1-3 i U1-3 sprawdzane podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych i rachunkowych.

• Efekty K1-2 sprawdzane są podczas laboratoriów, ćwiczeń i kolokwiów.

Nie dotyczy.