Fizykochemiczne metody badawcze 0600-S1-O-FMB

Wykład:
Celem wykładu jest zaznajomienie słuchaczy z metodami spektroskopowymi stosowanymi w chemii (spektroskopia elektronowa związków organicznych, magnetyczny rezonans jądrowy widma 1H, 13C NMR, spektroskopia IR) oraz z podstawowymi technikami niezbędnymi dla ich praktycznego stosowania. Omawiane zagadnienia teoretyczne będę ilustrować zagadnienia z chemii. Pozwolą one zrozumieć wszechstronność wykorzystania metod spektroskopowych.
Wykłady są zorganizowane w taki sposób, że rozpoczynają się od prezentacji niezbędnych teoretycznych podstaw danego zjawiska, po czym omawiane są przykłady ilustrujące jego zastosowanie do zbadania konkretnych problemów biochemicznych.
Treści programowe wykładu
• charakterystyka promieniowania elektromagnetycznego.
• symetria cząsteczek i wyznaczanie grup punktowych.
• podstawowe zagadnienia z teorii grup.
• prawdopodobieństwo przejść i reguły wyboru w spektroskopii.
• symetria orbitali molekularnych w prostych cząsteczkach organicznych.
• konfiguracje elektronowe i symetria stanu podstawowego i stanów wzbudzonych.
• podstawy fizyczne metody magnetycznego rezonansu jądrowego (częstości rezonansowe jąder magnetycznych; zjawiska relaksacji).
• spektroskopia 1H NMR (podstawowe pojęcia, przesunięcie chemiczne oraz czynniki wpływające na jego wielkość i zmiany wartości; wykorzystanie przesunięć chemicznych do interpretacji widm 1H NMR).
• spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego węgla 13C (czynniki wpływające na przesunięcia chemiczne; widmo 13C NMR a struktura cząsteczki).
• podstawy teoretyczne spektroskopii oscylacyjnej.
• wykorzystanie spektroskopii w poczerwieni w chemii analitycznej.
• porównanie przydatności różnych metod spektroskopowych do rozwiązywania problemów strukturalnych.

Laboratorium
Zajęcia pozwolą studentom nabyć umiejętności rejestrowania, analizowania i interpretowania widm prowadzącego do proponowania struktury związków na podstawie parametrów spektroskopowych. Praktyczne wykorzystanie zdobytej wiedzy teoretycznej pozwoli na samodzielne rozwiązywanie problemów strukturalnych makrocząsteczek.
Treści programowe

Laboratorium:

1. Laboratorium wprowadzające (2h)
2. Interpretacja widm 1H NMR związków organicznych (przesunięcie chemiczne, stała sprzężenia spinowo-spinowego; układy spinowe). (5h)
3. Symulowanie i interpretowanie widm 13C NMR związków organicznych. (5h)
4. Wstęp do analizy widm oscylacyjnych i elektronowych-teoria grup. (5h)
5. Zastosowanie spektroskopii IR do identyfikacji jakościowej związków cz.1. (5h)
6. Zastosowanie spektroskopii IR do identyfikacji jakościowej związków cz.2. (5h)
7. Analiza i rejestracja widm elektronowych związków organicznych. (5h)
8. Zastosowanie spektroskopii Ramana do interpretacji związków. (5h)
9. Kompleksowa interpretacja struktury związków w oparciu o widma IR, UV-Vis i NMR. (5h)
10. Kolokwium (3h).

Całkowity nakład pracy studenta

1. Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (godziny kontaktowe): - godziny realizowane w ramach wykładu 10; -godziny realizowane w ramach pracowni 45; - konsultacje i praca z nauczycielem akademickim 20 h. 2. Praca indywidualna studenta: - przygotowanie studenta do zajęć laboratoryjnych 20 h; - przygotowywanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń 30 h; Łącznie 125 godzin/25h =5pkt ECTS

Efekty uczenia się - wiedza

W1:Student pozna: pojęcia i metody badawcze stosowane we współczesnej chemii; zastosowania spektroskopii molekularnej w chemii (K_W07, K_W10) W2: Student pozna: pakiety oprogramowania użytkowego do analizy i opracowania danych (K_W04, K_W05)

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Student nabywa umiejętności praktycznego analizowania struktury i określania budowy związków chemicznych. (K_U01, K_U2, K_U07) U2: Potrafi samodzielnie rozwiązywać proste problemy strukturalne. (K_U05, K_U07) U3: Student umie analizować różne typy widm spektroskopowych. (K_U07, K_U13, K_U11)

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Student samodzielnie i efektywnie pracuje z dużą ilością informacji, dostrzega zależności pomiędzy zjawiskami i poprawnie wyciąga wnioski posługując się zasadami logiki. (K_K01, K_K02, K_K07) K2: Myśli twórczo w celu udoskonalenia istniejących bądź stworzenia nowych rozwiązań. (K_K01, K_K02). K3: Jest nastawiony na nieustanne zdobywanie nowej wiedzy, umiejętności i doświadczeń; widzi potrzebę ciągłego doskonalenie się i podnoszenia kompetencji zawodowych; zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia. (K_K05) K4: Pracuje systematycznie i ma pozytywne podejście do trudności stojących na drodze do realizacji założonego celu; dotrzymuje terminów; rozumie konieczność systematycznej pracy nad wszelkimi projektami. (K_K03, K_K06, K_K07) K5: Rozumie znaczenie metod spektroskopowych w naukach przyrodniczych i praktyce. (K_K01) K6: W pełni samodzielnie realizuje uzgodnione cele, podejmując samodzielne i czasami trudne decyzje; potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze fachowej. (K_K01, K_K05, K_K06, K_K07)

Metody dydaktyczne

Wykład: Wykład połączony z dyskusją. Laboratorium: Wykonywanie zaplanowanych ćwiczeń laboratoryjnych, dyskusja ze Studentami podczas wykonywania danego zadania, praca samodzielna. Praca eksperymentalna prowadzona metodą problemową.

Metody dydaktyczne podające

- wykład problemowy
- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Metody dydaktyczne poszukujące

- seminaryjna
- laboratoryjna
- ćwiczeniowa

Wymagania wstępne

Podstawowa wiedza z chemii ogólnej, organicznej, fizyki i matematyki.

Koordynatorzy przedmiotu

Iwona Łakomska

Kryteria oceniania

Wykład – egzamin pisemny:
Efekty K_W07, K_W10, K_U01, K_U2, K_U05, K_U07, K_U13, K_U11, K_K01, K_K02, K_K05, K_K06, K_K07

Laboratorium - zaliczenie na ocenę:
K_W04, K_W05, K_U01, K_U2, K_U05, K_U07, K_U07, K_U13, K_U11, K_K01, K_K02, K_K05, K_K03, K_K06, K_K07

Egzamin pisemny (60%), laboratorium (40%).
Wykład
Wymagany próg na ocenę:
- dostateczną: 50 -60 %
- dostateczną plus: 61 – 65 %
- dobrą: 66 – 75 %
- dobrą plus: 76 – 80 %
- bardzo dobrą: 81-100 %
Laboratorium:
Zaliczenie na ocenę w oparciu o:
- wyniki sprawdzianów (40 %)
- wyniki samodzielnie przeprowadzonych analiz jakościowych (50 %)
- ocenę poprawności prowadzenia dziennika laboratoryjnego (5 %)
- stopień przestrzegania zasad BPH oraz przepisów porządkowych (5%)
Wymagany próg na ocenę:
- dostateczną: 50 -60 %
- dostateczną plus: 61 – 65 %
- dobrą: 66 – 75 %
- dobrą plus: 76 – 80 %
bardzo dobrą: 81-100 %

Praktyki zawodowe

nie dotyczy

Literatura

1. G. M. Blackburn, M.J. Gait, D. Loakes, D. M. Williams, Nucleic acid in Chemistry and Biology, RSC, 2006.
2. Z. Jóźwiak, G. Bartosz, Biofizyka, PWN, Warszawa, 2005.
3. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, 1998.
4. A. Grodzicki, Symetria cząsteczek, a ich widma oscylacyjne. Państw. Wydaw. Nauk., 1988
5. F. Alpert, K. Szymański, Spektroskopia w podczerwieni, PWN, 1974.
6. F. A. Cotton Teoria grup zastosowania w chemii, PWN, 1973.
7. A. Turek, J. Najbar, Fotochemia i spektroskopia optyczna, PWN, 2009.
8. H. Gunther, Spektroskopia NMR, PWN, 1994.
9. A. Ejchart, L. Kozerski, Spektrometria magnetycznego rezonansu jądrowego, PWN, 1988.

Więcej informacji

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

Strona przedmiotu 0600-S1-O-FMB w USOSweb