Chemia

stacjonarne

jednolite magisterskie

obowiązkowy

W 30/+, C 16/+, L14/+; razem: 60 godz.,

brak przedmiotów wprowadzających

(Chemia i fizyka na poziomie szkoły średniej)

III semestr /Inżynieria bezpieczeństwa/ wszystkie specjalności

dr inż. Jarosław Szulc

aktywność / obciążenie studenta w godz.:

1. Udział w wykładach / 30

2. Udział w laboratoriach / 14

3. Udział w ćwiczeniach / 16

4. Udział w seminariach / 0

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 21

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 42

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 32

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

9. Realizacja projektu / 0

10. Udział w konsultacjach / 15

11. Przygotowanie do egzaminu / 0

12. Przygotowanie do zaliczenia / 10

13. Udział w egzaminie / 0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 180 godz./ 6 ECTS.

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 75 godz./2,5 ECTS.

Celem przedmiotu jest utrwalenie i poszerzenie wiedzy w zakresie chemii ogólnej na poziomie wymaganym dla inżyniera bezpieczeństwa. Szczególny nacisk zostanie położony na zrozumienie procesów związanych z przemianami materii i energii.

Wykłady / przekaz ustny z użyciem prezentacji elektronicznej. Podanie treści do samodzielnego studiowania w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1, W2.

1. Wprowadzenie do chemii. (2 godz.)

• Studiowanie chemii

• Chemia jako nauka: obserwacje i modele

• Pomiary i błędy (nieoznaczoność wyników)

• Sposoby rozwiązywania problemów technicznych i chemicznych

2. Atomy i cząsteczki. (4 godz.)

• Budowa atomu i masa atomowa

• Jony

• Związki i wiązania chemiczne

• Układ okresowy pierwiastków

• Chemia organiczna i nieorganiczna

• Nazewnictwo związków chemicznych

3. Cząsteczki, mole i równania chemiczne. (2 godz.)

• Wzory i równania chemiczne

• Roztwory wodne i równania jonowe

• Interpretacja równań chemicznych

• Korzystanie z moli i obliczanie mas molowych

• Podstawy stechiometrii

• Substraty limitujące

• Wydajność reakcji teoretyczna i praktyczna

• Stechiometria roztworów

4. Gazy. (2 godz.)

• Ciśnienie i jego pomiar

• Równania gazowe i równanie stanu gazu doskonałego

• Ciśnienie cząstkowe

• Stechiometria reakcji, w których biorą udział produkty gazowe

• Teoria kinetyczno-molekularna i gazy rzeczywiste

5. Układ okresowy a budowa atomu. (4 godz.)

• Widmo promieniowania elektromagnetycznego

• Widma atomowe

• Kwantowo-mechaniczny model atomu

• Zasady wypełniania orbitali elektronami

• Układ okresowy a konfiguracja elektronowa

• Okresowość właściwości atomów

• Wiązania chemiczne i budowa cząsteczki

• Tworzenie kationów

• Tworzenie anionów

• Wiązanie chemiczne i energia

• Wiązanie chemiczne i reakcje

• Wiązanie chemiczne a struktura cząsteczki

• Struktury Lewisa

• Rezonans

6. Cząsteczki i materiały. (4 godz.)

• Fazy skondensowane - ciała stałe

• Siły międzycząsteczkowe

• Fazy skondensowane - ciecze

• Polimery

7. Energia i chemia. (4 godz.)

• Definicja energii

• Przemiany energii i zasada zachowania energii

• Pojemność cieplna i kalorymetria

• Entalpia

• Prawo Hess’a

• Energia i stechiometria

• Samorzutność reakcji chemicznych

• Entropia

• Druga zasada termodynamiki

• Trzecia zasada termodynamiki

• Energia swobodna

• Zmiana energii swobodnej w reakcjach chemicznych

8. Kinetyka chemiczna. (2 godz.)

• Szybkość reakcji chemicznej

• Zależność szybkości reakcji chemicznej od stężenia reagentów

• Całkowa postać równania kinetycznego

• Temperatura i kinetyka

• Mechanizm reakcji chemicznej

• Kataliza

9. Równowaga chemiczna. (2 godz.)

• Odwracalność reakcji chemicznych i zależności matematyczne

• Wielkości charakteryzujące równowagę chemiczną

• Obliczenie stężeń równowagowych

• Reguła przekory

• Równowagi związane z rozpuszczalnością

• Kwasy i zasady

• Energia swobodna i równowaga chemiczna

10. Elektrochemia. (4 godz.)

• Reakcje utleniania i redukcji i ogniwa galwaniczne

• Potencjał ogniwa

• Równowaga chemiczna i potencjał ogniwa

• Chemiczne źródła energii elektrycznej

• Elektroliza

• Elektroliza i stechiometria

• Korozja i jej zapobieganie

___________________________________________________

Ćwiczenia / rozwiązywanie zadań i problemów w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1, W2 oraz opanowania umiejętności U1.

1. Budowa materii i jej przemiany. (2 godz.)

• Budowa atomów i cząsteczek (wiązania chemiczne)

• Struktury Lewisa

• Wzory związków jonowych

• Wzory związków kowalencyjnych

• Podstawowe prawa chemiczne

2. Podstawy obliczeń chemicznych. (3 godz.)

• Jednostki miar i ich przeliczanie

• Cyfry znaczące oraz zasady zaokrąglania liczb

• Korzystanie z układu okresowego

• Mol, masa atomowa, masa cząsteczkowa i masa molowa

3. Reakcje w roztworach. (3 godz.)

• Równowaga chemiczne

• Obliczenia stechiometryczne z użyciem stężeń oraz dla reakcji z substratami lub produktami gazowymi

4. Obliczenia elektrochemiczne. (3 godz.)

• Stopień utlenienia

• Uzgadnianie reakcji redoks

• Obliczanie siły elektromotorycznej ogniwa

• Przeliczanie ładunku (natężenia prądu) na ilość substratów lub produk-tów reakcji elektrochemicznej i odwrotnie

5. Kolokwium I. (1 godz.)

• Obliczenia stechiometryczne i elektrochemiczne

6. Obliczenia termochemiczne. (2 godz.)

• Równania reakcji termochemicznych

• Prawo Hessa

• Obliczanie standardowej entalpi reakcji (w tym efekt cieplny reakcji spalania)

7. Kolokwium II. (1 godz.)

• Obliczenia stechiometryczne i termochemiczne

8. Test końcowy. (1 godz.)

Test z całości przerobionego materiału

___________________________________________________

Laboratoria / praktyczne wykonanie określonego zadania pod nadzorem nauczyciela w celu utrwalenia wiedzy określonej efektami W1, W2 oraz opanowania umiejętności U1.

1. Reakcje chemiczne. Reakcje w roztworach. (4 godz.)

• Równanie stechiometryczne reakcji chemicznej

• Przebieg reakcji chemicznej

• Czynniki wpływające na szybkość reakcji

• Równowaga chemiczna

• Reguła Le Chateliera – Brauna

2. Elementy analizy jakościowej - analiza kationów i anionów.

(4 godz.)

• Reakcja zobojętnienia

• Amfoteryczność

• Hydroliza soli

• Reakcja utlenienia - redukcji

• Związki kompleksowe

• Praktyczne wykonanie analizy roztworu na obecność wybranych ka-tionów i anionów

3. Korozja i procesy elektrochemiczne. (4 godz.)

• Procesy biegnące na granicy faz

• Potencjał normalny

• Szereg napięciowy metali

• Ogniwa galwaniczne

• Elektroliza

• Korozja

4. Miareczkowanie kwasowo-zasadowe. (2 godz.)

• Definicja pojęć: kwas, zasada, zobojętnianie, pH

• Podstawy chemicznej analizy ilościowej

• Miareczkowanie - istota metody (wskaźniki)

• Roztwory buforowe

Podstawowa:

• Choma J.: Chemia dla mechatroników, WAT, Warszawa 2002

• Bielański A.: Podstawy chemii nieorganicznej, t. l i 2, PWN, War-szawa 2002

• Morrison R. T., Boyd R. N.: Chemia organiczna, PWN, Warszawa 1994

• Hart H., Craine L. E., Hart D. J.: Chemia organiczna, Wydawnic-two Lekarskie PZWL, Warszawa 2006

• Sienko M. J., Piane R. A.: Chemia. Podstawy i zastosowania, WNT, Warszawa 2002

• http://www.wme.wat.edu.pl/index.php/dla-studentow-zajecia/materialy-do-zajec/category/10-materialy-do-cwiczen-z-chemii-studia-niestacjonarne.html

Uzupełniająca:

• Chemistry for Engineering Students (William H. Brown and La-wrence S. Brown), CENGAGE Learning 2009

• Jones L., Atkins P. W.: Chemia ogólna, PWN, Warszawa 2004

• Atkins P. W.: Podstawy chemii fizycznej, PWN, Warszawa 2001

• Cox P. A.: Chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa 2003

• Białecka-Florjańczyk E., Włośtowska J.: Chemia organiczna, WNT, Warszawa 2003

Symbol i nr efektu przedmiotu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego:

W1 / ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie chemii umożliwiającą zrozumienie przemian, którym ulega materia oraz procesów energe-tycznych z nimi związanymi, w tym wiedzę niezbędną do zrozumienia podstawowych procesów chemicznych zachodzących podczas kata-strofy obiektu technicznego. / K_W03

W2 / zna podstawowe prawa chemiczne oraz zasad wykonywania obliczeń chemicznych, potrzebnych do oszacowania ryzyka w przypadku awa-rii. / K_W03

U1 / potrafi stosować metody analityczne i metody eksperymentalne do oceny właściwości materiałów. / K_U17

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia z oceną

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie testu, w razie potrzeby uzupełnionego rozmową z wykładowcą

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia jest pozytywne zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych.

Osiągnięcie efektów: W1, W2 – są sprawdzenie na ćwiczeniach audytoryjnych i laboratoryjnych.

Osiągnięcie efektu: U1 – jest sprawdzany na ćwiczenia laboratoryjnych

Podczas realizacji wykładów, ćwiczeń audytoryjnych i laboratoriów mogą zostać wykorzystane metody i techniki kształcenia na odległość.

Podczas realizacji wykładów, ćwiczeń audytoryjnych i laboratoriów przekazywane będą podstawowa terminologia angielska z tematyki przedmiotu.

Dopuszcza się możliwość zaliczenia wykładów, ćwiczeń i laboratoriów w formie zdalnej.

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. Studenci są zachęcani do korzystania z pomocy koleżeńskiej i konsultacji w celu wyjaśnienia zagadnień dla nich niezrozumiałych.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który potrafi samodzielnie rozwiązywać problemy związane z treściami programowymi.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który potrzebuje drobnych wskazówek, aby rozwiązywać problemy związane z treściami programowymi.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który dobrze zna zagadnienia związane z treściami programowymi.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który dobrze zna większość zagadnień związanych z treściami programowymi

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który wykazał się ogólną orientacją w przedmiotowym zakresie.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie spełnia przedstawionych powyżej wymogów.