Chemia ogólna i fizyczna

stacjonarne

I stopnia

W 70/+; x, C 26/+, L 24/+

Chemia, matematyka, fizyka w zakresie szkoły średniej.

Inżynieria materiałowa

dr inż. Magdalena Żurowska

Podstawowe pojęcia, definicje i prawa chemiczne, budowa atomu, układ okresowy pierwiastków; pierwiastki i związki chemiczne; wiązania chemiczne; klasyfikacja, nomenklatura i otrzymywanie związków nieorganicznych; stany skupienia materii; termodynamika chemiczna i termochemia; reakcje chemiczne; układy fazowe; statyka i kinetyka chemiczna; roztwory i mieszaniny; dysocjacja elektrolityczna; elektrochemia; elementy chemii organicznej; ropa naftowa; polimery.

Wykłady /metody dydaktyczne: Wykłady w języku polskim

z wykorzystaniem metod multimedialnych, samodzielne studia literaturowe.

1. Podstawowe pojęcia, definicje i prawa chemiczne:

Masa atomowa i cząsteczkowa. Jednostka masy atomowej. Mol i masa molowa, objętość molowa substancji. Prawo stałości składu. Prawo zachowania masy. Molowa interpretacja przemian chemicznych. Stosunki stechiometryczne w przemianach chemicznych. (2 godz.)

2. Budowa atomu, układ okresowy pierwiastków:

Elementarne składniki atomu. Izotopy. Siły jądrowe, defekt masy

a energia wiązania. Rozwój poglądów na budowę atomów. Elektrony w atomie. Zasady zapełniania powłok, podpowłok

i poziomów orbitalnych. Przemiany jądrowe. (4 godz.)

3. Pierwiastki i związki chemiczne:

Pierwiastki jako najprostsze substancje chemiczne. Nazwy i symbole chemiczne pierwiastków. Podział pierwiastków na metale

i niemetale. Charakterystyka pierwiastków grup s, p i d. Stopy metali. Cząsteczki i wzory związków chemicznych. (7 godz.)

4. Wiązania chemiczne:

Wiązanie jonowe, wiązanie kowalencyjne (atomowe), homojądrowe. Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane. Wiązanie koordynacyjne (semipolarne). Wiązanie metaliczne. Inne rodzaje oddziaływań. Hybrydyzacja orbitali atomowych. Czynniki rządzące geometrią drobiny. (2 godz.)

5. Klasyfikacja, nomenklatura i otrzymywanie związków nieorganicznych:

Ogólne zasady nomenklatury związków nieorganicznych. Podział związków nieorganicznych. Tlenki. Wodorotlenki. Kwasy. Sole. Wodorki. Azotki. Węgliki. (4 godz.)

6. Stany skupienia materii:

Charakterystyka stanów skupienia materii. Pojęcie gazu doskonałego

i jego prawa. Równanie stanu gazu doskonałego. Prawo Daltona. Kinetyczno-cząsteczkowa teoria gazów. Gazy rzeczywiste. Równanie Van der Waalsa. Gęstość i masa molowa gazów. Charakterystyka stanu ciekłego. Napięcie powierzchniowe cieczy. Substancje powierzchniowo-czynne. Parachora. Refrakcja. Lepkość cieczy. Stan szklisty. Charakterystyka stanu stałego. Budowa ciał krystalicznych. Badanie struktury kryształów. Typy wiązań w ciałach krystalicznych. Defekty kryształów. Półprzewodniki. (6 godz.)

7. Termodynamika chemiczna i termochemia:

Układ i energia wewnętrzna układu. Zerowa zasada termodynamiki. Pierwsza zasada termodynamiki i jej zastosowanie. Ciepło przemian chemicznych. Entalpia tworzenia. Prawo Hessa. Ciepło molowe. Prawo Kirchhoffa. Procesy samorzutne i wymuszone. Druga i trzecia zasada termodynamiki. Entropia. Energia i entalpia swobodna. (4 godz.)

8. Reakcje chemiczne:

Typy reakcji chemicznych. Jakościowa klasyfikacja reakcji. (1 godz.)

9. Układy fazowe:

Pojęcie fazy i składnika układu. Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych, dwuskładnikowych i trójskładnikowych. Równanie Clausiusa-Clapeyrona. Reguła faz Gibbsa. Punkt potrójny wody. Prawo Henry’ego. Prawo Raoulta. Ebuliometria. Kriometria. Destylacja. Dyfuzja i ciśnienie osmotyczne roztworów. Azeotropia. Eutektyk. Prawo podziału Nernsta. Trójkąt stężeń Gibbsa. (6 godz.)

10. Statyka i kinetyka chemiczna:

Rząd reakcji. Szybkość reakcji chemicznej. Czynniki wpływające na szybkość reakcji. Energia aktywacji. Teoria zderzeń. Katalizatory

i kataliza. Równowaga chemiczna. Prawo działania mas Guldberga i Waagego. Reguła przekory. Wydajność reakcji chemicznej. Zjawisko sorpcji. Izotermy adsorpcji. Zastosowanie adsorpcji. Chromatografia. (6 godz.)

11. Sprawdzian pisemny. (2 godz.)

12. Roztwory i mieszaniny:

Rodzaje roztworów. Roztwory ciekłe. Właściwości roztworów. Stężenia roztworów. Układy koloidalne. Elektroforeza. Koagulacja. Peptyzacja. Żele. Piany i emulsje.(3 godz.)

13. Dysocjacja elektrolityczna:

Elektrolity i dysocjacja elektrolityczna. Iloczyn rozpuszczalności. Stopień dysocjacji. Stała dysocjacji. Teorie kwasów i zasad. Dysocjacja kwasów i zasad w roztworach wodnych. Dysocjacja wody, pH wody. Hydroliza. Iloczyn jonowy wody. Amfoteryczność. Bufory. Związki kompleksowe. Twardość wody. (4 godz.)

14. Elektrochemia:

Stopień utlenienia. Reakcje redoks. Ogniwa galwaniczne. Szereg napięciowy metali. Elektroliza. Korozja. Ochrona przed korozją.

(4 godz.)

15. Elementy chemii organicznej:

Budowa związków organicznych - teoria strukturalna. Izomeria. Podstawowe pojęcia ogólnej chemii organicznej. Węglowodory. Alkohole i fenole. Etery, chlorowcopochodne, związki organiczne azotu i siarki. Związki karbonylowe. Kwasy karboksylowe. Pochodne acylowe. Związki heterocykliczne. Aminokwasy. Peptydy. Białka. Węglowodany. Lipidy. Nukleozydy, nukleotydy i kwasy nukleinowe. (11 godz.)

16. Ropa naftowa:

Skład chemiczny ropy naftowej. Destylacja frakcyjna. Przerób frakcji ropy naftowej. (1 godz.)

17. Polimery:

Reakcje otrzymywania polimerów. Podział polimerów. Właściwości użytkowe polimerów. Tworzywa sztuczne. Kompozyty. (3 godz.)

Ćwiczenia /metody dydaktyczne: samodzielne opracowywanie wybranych zagadnień, rozwiązywanie zadań rachunkowych

i problemowych.

1. Budowa i właściwości materii. Ilościowy opis materii. Jednostki miar SI i ich wielokrotności. Chemiczne jednostki miar. Wzory

i równania chemiczne. Rodzaje reakcji chemicznych. Wiązania chemiczne. Obliczenia stechiometryczne dla związków i prostych reakcji chemicznych. (6 godz.)

2. Równanie stanu gazu doskonałego i rzeczywistego. Obliczenia stechiometryczne dla złożonych reakcji chemicznych z udziałem reagentów gazowych. (2 godz.)

3. Stężenia roztworów. Reakcje w roztworach. Wykładnik ze stężenia (aktywności) jonów wodorowych. Obliczenia stechiometryczne dla złożonych reakcji chemicznych z uwzględnieniem reagentów stałych, ciekłych i gazowych. (2 godz.)

4. Reakcje chemiczne. Reakcje chemiczne w roztworach. Ilościowy opis roztworów rzeczywistych – stężenia. Elektrolity i dysocjacja elektrolityczna. Rozpuszczalność substancji. Iloczyn rozpuszczalności. (2 godz.)

5. Efekty energetyczne reakcji chemicznych. Ciepło właściwe i molowe. Ciepła przemian fizykochemicznych, ciepło spalania. Prawo Hessa i jego zastosowanie. (2 godz.)

6. Reakcje utleniania i redukcji. Obliczenia elektrochemiczne. Stechiometria reakcji elektrochemicznych. Obliczenia potencjałów półogniw i ogniw. (4 godz.)

7. Podstawowe obliczenia fizykochemiczne, stopień dysocjacji, prawo rozcieńczeń Ostwalda. Kinetyka i statyka chemiczna. Stała szybkości reakcji. (2 godz.)

8. Obliczenia z zakresu analizy chemicznej. Wyznaczanie wzoru empirycznego na podstawie danych elementarnych. (2 godz.)

9. Materiały złożone i kompozyty – obliczenia. (2 godz.)

10. Zaliczenie ćwiczeń. (2 godz.)

Laboratoria /metody dydaktyczne: eksperymenty do samodzielnego wykonania, opracowanie wyników pomiarów.

1. RÓWNOWAGA CIECZ-KRYSZTAŁ W UKŁADACH DWUSKŁAD-NIKOWYCH (EUTEKTYK) (4 godz.)

2. REFRAKCJA MOLOWA I WSPÓŁCZYNNIK ZAŁAMANIA ŚWIATŁA

(4 godz.)

3. KINETYKA REAKCJI CHEMICZNYCH. STAŁA SZYBKOŚCI REAKCJI CHEMICZNEJ (4 godz.)

4. NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE – METODA PĘCHERZYKOWA

(4 godz.)

5. ELEKTROLIZA I POMIAR SEM OGNIWA (4 godz.)

6. REAKCJE CHEMICZNE – OTRZYMYWANIE SOLI W REAKCJI WYMIANY PODWÓJNEJ (4 godz.)

Literatura: podstawowa:

1. Henryk Bala, Wstęp do chemii materiałów, 2003.

2. Alina Dereszowska, Marzena Popek, Chemia techniczna, 2011.

3. Wanda Burakiewicz-Mortka, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, 1978.

4. red. Sławomir Neffe, oprac. Wanda Burakiewicz-Mortka, Chemia. Ćwiczenia laboratoryjne, 1989.

5. Atkins Peter William, Chemia fizyczna, 2001.

6. Waldemar Ufnalski, Obliczenia fizykochemiczne, 1995.

7. Krzysztof Pigoń, Zdzisław Ruziewicz, Chemia fizyczna 1, 2013.

8. A.G. Whittaker, A.R. Mount, M.R. Heal, Chemia fizyczna. Krótkie wykłady, 2012.

9. Atkins Peter William, Jones Loretta, Chemia ogólna, 2006.

10. Adam Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Tom I. Tom II, 2010.

11. Jan Pielichowski, Andrzej Puszyński, Chemia polimerów, 2012.

12. Przemysław Mastalerz, Chemia organiczna, 2000.

uzupełniająca:

1. Marek Nowak, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, 1991.

2. Adolf Kisza, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, 1995.

3.Witold Tomassi, Chemia fizyczna, 1980.

4.Helena Jankowska, Chemia fizyczna,1994.

5. Cox P. A., Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady, 2006.

6. Ewa Białecka-Florjańczyk, Joanna Włostowska, Chemia organiczna, 2007.

7. Jan F. Rabek, Współczesna wiedza o polimerach, 2008.

8. Włodzimierz Szlezyngier, Zbigniew K. Brzozowski, Tworzywa sztuczne. Tom 1, 2013.

W1 / Ma wiedzę na temat współczesnych poglądów na chemiczną budowę materii. / K_W04

W2 / Ma wiedzę w zakresie podstawowych metod badawczych

i pomiarowych w odniesieniu do przemian fizyko-chemicznych.

/ K_W04

W3 / Zna i rozumie opis reakcji chemicznych i podstawowych przemian fizyko-chemicznych w gazach, cieczach, ciałach stałych i na granicy faz. / K_W04

U1 / Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł. / K_U01

U2 / Potrafi przeprowadzać eksperymenty, interpretować je

i formułować wnioski. / K_U08

U3 / Potrafi stosować zasady bezpieczeństwa i higieny na stanowisku pracy. / K_U11

K1 / Potrafi pracować i współdziałać w grupie. / K_K05

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia pisemnego (po II semestrze) oraz egzaminu z całości materiału (po III semestrze).

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: obecności, ocen cząstkowych

i sprawdzianu pisemnego.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: obecności, ocen cząstkowych za poszczególne ćwiczenia laboratoryjne i pisemne sprawozdania wykonywane indywidualnie (sprawozdania są pisane odręcznie).

Egzamin z przedmiotu jest prowadzony w formie pisemnej

i ustnej.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń audytoryjnych, laboratoriów i pisemnego zaliczenia w semestrze II.

efekty W1, W2, W3, U1 - sprawdzenie na ćwiczeniach;

efekty W1, W2, W3, U1 – sprawdzenie podczas zaliczenia i egzaminu;

efekt W1, W2, W3, U2, U3, K1 – sprawdzenie podczas laboratorium.