Chemia fizyczna 0600-S1-ChK-ChF

Treści programowe wykładu:
Podstawy termodynamiki równowagowej: zasady termodynamiki, kryteria zachowania się układów. Potencjał chemiczny składnika. Stany skupienia materii. Równowaga reakcji chemicznej. Równowaga przemian fazowych. Właściwości gazów, cieczy i ciał stałych. Kinetyka chemiczna: podstawowe pojęcia, mechanizmy i równania kinetyczne reakcji. Kataliza. Zjawiska powierzchniowe i układy dyspersyjne. Przewodnictwo elektrolitów. Ogniwa, półogniwa. Korozja elektrochemiczna.
Treści programowe laboratorium:
Eksperymentalne wyznaczanie wybranych wielkości fizykochemicznych oraz interpretacja uzyskanych wyników. Eksperymentalne wyznaczanie wielkości termodynamicznych – zmiany entalpii procesu. Charakterystyka fazy ciekłej i jej warstwy powierzchniowej (napięcia powierzchniowego)., Eksperymentalne wyznaczanie stałych szybkości reakcji bez i w obecności katalizatora homo- i heterogenicznego. Wyznaczanie izoterm adsorpcji. Charakterystyka układów koloidalnych (wyznaczanie progu koagulacji, krytycznego stężenia micelarnego, pęcznienia żeli polimerowych). Pomiar przewodnictwa roztworów elektrolitów, miareczkowanie konduktometryczne. Półogniwa i ogniwa galwaniczne, miareczkowanie potencjometryczne, pomiar pH roztworów.

Całkowity nakład pracy studenta

1. 30 h wykład, 60 h laboratorium, tj. 90 godzin kontaktowych, 2. 50 h praca indywidualna, 3. 100 h czas wymagany do przygotowania w procesie oceniania, 4. całkowity czas nakładu pracy studenta to 240 h.

Efekty uczenia się - wiedza

W1. Zna podstawy chemii fizycznej (W01) W2. Zna podstawy analizy matematycznej i statystyki niezbędne do opisu oraz modelowania zjawisk chemicznych (W02) W3. Zna rolę eksperymentu w procesach chemicznych (W03)

Efekty uczenia się - umiejętności

U1. Posługuje się pojęciami z zakresu chemii fizycznej (U01) U2. Posiada umiejętność opisu zjawisk chemicznych (U02) U3. Posiada umiejętności wykonywania pomiarów podstawowych wielkości chemicznych oraz potrafi opracować wyniki eksperymentów chemicznych (U03)

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1. Analityczne myślenie: samodzielnie i efektywnie pracuje z dużą ilością informacji, dostrzega zależności i poprawnie wyciąga wnioski posługując się zasadami logiki (K01) K2. Kreatywność: myśli twórczo w celu udoskonalenia istniejących bądź stworzenia nowych rozwiązań (K02) K3. Sumienność i dokładność: jest nastawiony na jak najlepsze wykonanie zadania; dba o szczegół; jest systematyczny (K03) K4. Dążenie do rozwoju: jest nastawiony na nieustanne zdobywanie nowej wiedzy, umiejętności i doświadczeń; widzi potrzebę ciągłego doskonalenia się i podnoszenia kompetencji zawodowych; zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia (K05) K5. Praca zespołowa: nawiązuje i utrzymuje długotrwałą i efektywną współpracę z innymi; dąży do realizacji celów zespołu poprzez odpowiednie zaplanowanie i organizację pracy swojej i innych; motywuje współpracowników do zwiększenia wysiłku w celu osiągnięcia założonych celów (K09)

Metody dydaktyczne

Wykład: Wykład ilustrowany przezroczami i prezentacjami multimedialnymi. Laboratorium: Wykonywanie eksperymentów w parach pod nadzorem osoby prowadzącej zajęcia, samodzielne wykonywanie obliczeń numerycznych, dyskusja wyników.

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Rodzaj przedmiotu

przedmiot obowiązkowy

Wymagania wstępne

Podstawowa wiedza z zakresu chemii ogólnej, chemii analitycznej, matematyki i informatyki.

Koordynatorzy przedmiotu

Piotr Adamczak
Wojciech Kujawski

Kryteria oceniania

Wykład: egzamin pisemny – W1, W2, U1, U2
Laboratorium: zaliczenie na podstawie wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych i opracowań, kolokwia śródsemestralne – W1, W3, U1, U2, U3, ocena ciągła studenta w czasie zajęć - K1, K2, K3, K4, K5.

Zagadnienia egzaminacyjne:
1. Pojęcia podstawowe w termodynamice: układ, otoczenie, praca i ciepło, funkcje termodynamiczne, pierwsza zasada termodynamiki, energia wewnętrzna i entalpia, entalpia reakcji chemicznych, prawo Hessa, druga zasada termodynamiki, entropia procesu, entropia reakcji i samorzutność reakcji, entalpia swobodna procesu, entalpia swobodna reakcji i samorzutność reakcji, standardowa entalpia swobodna.
2. Cechy gazu, cieczy i ciała stałego. Opis stanów materii (ciśnienie, temperatura, ilość substancji). Gazy doskonałe i rzeczywiste. Teoria kinetyczna gazów. Równania stanu gazu doskonałego i rzeczywistego. Ciecze: napięcie powierzchniowe i lepkość cieczy.
3. Pojecie ilorazu i stałej równowagi chemicznej, opis wpływu warunków zewnętrznych na stan równowagi.
4. Reguła faz Gibbsa, wykresy fazowe typowych substancji (wody, dwutlenku węgla, węgla i helu), właściwości roztworów nieelektrolitów (roztwory doskonałe i rzeczywiste, wielkości cząstkowe molowe, właściwości koligatywne roztworów), wykresy fazowe układów dwuskładnikowych (roztwory lotnych cieczy).
5. Pojęcia podstawowe w kinetyce (szybkość reakcji, stała szybkości reakcji, rząd reakcji, cząsteczkowość, równanie kinetyczne). Równania kinetyczne reakcji. Postać różniczkowa i całkowa równania kinetycznego. Kinetyka reakcji prostych. Kinetyka reakcji z udziałem katalizatora. Reakcje enzymatyczne, mechanizm Michaelisa-Menten.
6. Przewodność roztworów elektrolitów, elektrolity mocne i słabe. Wpływ stężenia elektrolitu na jego przewodnictwo. Ogniwa galwaniczne (rodzaje półogniw i ogniw, zasady zapisu schematu półogniwa, potencjał półogniwa, siła elektromotoryczna ogniwa i jej pomiar). Reakcje cząstkowe w półogniwie, reakcja prądotwórcza ogniwa. Korozja elektrochemiczna (ochrona przed korozją).
7. Pojęcie adsorpcji fizycznej i chemicznej, izotermy adsorpcji Freundlicha i Langmuira. Substancje powierzchniowo czynne (podstawowe cechy strukturalne, wpływ na napięcie powierzchniowe, izoterma nadmiarowa Gibbsa). Podstawowe cechy układów dyspersyjnych. Ogólna charakterystyka i podział układów koloidalnych (koloidy fazowe, cząsteczkowe i koloidalne). Trwałość układów koloidalnych, koagulacja.

Praktyki zawodowe

nie dotyczy

Literatura

Literatura podstawowa:
1. P. W. Atkins, Podstawy chemii fizycznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999, 2002, 2009.
2. P. W. Atkins, Chemia fizyczna, Wydawnictwo PWN, Warszawa 2001, 2003, 2007, 2012.
3. K. Pigoń, Z Ruziewicz, Chemia fizyczna, 1. Podstawy fenomenologiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005, 2007.
4. A. G. Whittaker, A. R. Mount, M. R. Heal, Chemia fizyczna. Krótkie wykłady, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2004.
5. L. Sobczyk, A. Kisza, Chemia fizyczna dla przyrodników, PWN, Warszawa 1981.
6. T.W. Hermann (red.), Chemia fizyczna: podręcznik dla studentów farmacji i analityki medycznej, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2007.
7. L. Sobczyk, A. Kisza, K. Gatner, A. Koll, Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN, Warszawa 1982.
8. J. Ceynowa, M. Litowska, R. Nowakowski, J. Ostrowska-Czubenko, Podręcznik do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej, Wydawnictwo UMK, Toruń 2006.
9. J. Demichowicz-Pigoniowa, A. Olszowski, Chemia fizyczna. T.3. Obliczenia fizykochemiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
10. L. Komorowski, A. Olszowski, Chemia fizyczna. T.4. Laboratorium fizykochemiczne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013.

Literatura uzupełniająca:
1. W. Ufnalski, Obliczenia fizykochemiczne na twoim PC, WNT, Warszawa 1997.
2. K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
3. Seria: Wykłady z chemii fizycznej, WNT, Warszawa.
• H. Buchowski, W. Ufnalski, Fizykochemia gazów i cieczy, 1998.
• H. Buchowski, W. Ufnalski, Roztwory, 1995.
• W. Ufnalski, Równowagi chemiczne, 1995.
• H. Buchowski, W. Ufnalski, Podstawy termodynamiki,1998.
• A. Molski, Wprowadzenie do kinetyki chemicznej, 2009.
• A. Kisza, Elektrochemia I, Jonika, 2000.
• A. Kisza, Elektrochemia II, Elektrodyka, 2001.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0600-S1-ChK-ChF w USOSweb