Chemia ogólna i nieorganiczna 6.10-CON
Treści programowe
A. Problematyka wykładu:
1. Chemia jako nauka i jako przedmiot studiów. Zakres tematyczny i warunki zaliczenia przedmiotu. Rozwój chemii jako dyscypliny naukowej. Związki i zależności między chemią a innymi dyscyplinami przyrodniczymi, funkcjonalność wiedzy chemicznej, tj. jej praktyczne znaczenie w życiu codziennym, technice i ochronie środowiska. Współczesna interpretacja podstawowych pojęć, praw i wielkości (jednostek) chemicznych.
2. Aktualne zasady terminologii i notacji chemicznej. Systemy klasyfikacyjne prostych i złożonych substancji oraz reakcji chemicznych. Układ okresowy pierwiastków jako klasyfikacja izolowanych atomów i klasyfikacja rdzeni atomowych. Trójosiowy układ klasyfikacyjny: blok, okres, grupa. Współczesna interpretacja prawa okresowości. Zmiana właściwości pierwiastków i ich połączeń na tle układu okresowego.
3. Równania reakcji, podstawy stechiometrii. Podstawowe klasy związków chemicznych nieorganicznych i organicznych (ich nazwy i wzory ogólne). Rozpowszechnienie pierwiastków w przyrodzie i ich rola w otoczeniu człowieka.
4. Ruch cieplny i układy substancji. Stany skupienia substancji czystych. Układy homo- i heterogeniczne. Rozdzielanie mieszanin substancji. Układ i otoczenie: parametry i funkcje stanu. Energia wewnętrzna i entalpia układu. Reakcje egzo- i endoenergetyczne.
5. Chemia roztworów wodnych. Rozpuszczalność substancji. Ilościowa interpretacja składu roztworu – stężenia. Teorie kwasów i za-sad. Równowagi w roztworach elektrolitów. Kinetyka chemiczna. Prawo działania mas. Iloczyn jonowy wody – pH. Iloczyn rozpuszczalności. Reakcje strąceniowe.
6. Reakcje utlenienia i redukcji. Elektrochemia: ogniwo a elektrolizer. Równowagi na powierzchniach elektrod. Korozja elektrochemiczna. Samorzutność reakcji – przykłady samorzutnych procesów w przyrodzie. Współczesne zastosowania ogniw elektrochemicznych.
7. Chemia i materia: tradycyjna i współczesna hierarchia struktur chemicznych. Submikro- mikro- i makropoziom organizacji materii.
Dualizm korpuskularno-falowy elektronu. Struktura elektronowego otoczenia jądra atomowego: elektrony rdzeniowe i walencyjne.
8. Atom wodoru w kategoriach mechaniki kwantowej. Typy, kształty przestrzenne, wielkość i pojemność orbitali atomowych. Atomy
wieloelektronowe. Reguły zapełniania stanów kwantowych elektronami. Bloki konfiguracyjne w układzie okresowym. Stany
podstawo we i stany wzbudzone atomów. Reguły hybrydyzacji orbitali atomowych.
9. Warunki powstawania wiązania chemicznego i jego cechy ogólne (długość, energia, polarność, rząd, krotność). Teoria orbitali walencyjnych i orbitali molekularnych. Elektroujemność a typ wiązania chemicznego. Istotne cechy wiązania kowalencyjnego, jo-nowego, koordynacyjnego, kowalencyjnego spolaryzowanego i metalicznego. Połączenia o trwałym charakterze dipolowym. Wiązania wodorowe.
10. Stereochemia związków kowalencyjnych wybranych pierwiastków bloku s i p oraz przegląd ich właściwości i praktycznych zastosowań. Charakterystyczne właściwości pierwiastków bloków d i f. Przebieg zmienności właściwości chemicznych pierwiastków i wybranych połączeń w grupach i okresach układu Mendelejewa.
B. Problematyka konwersatorium:
Fundamentalne prawa przyrody i prawa chemiczne. Podstawowe zasady współczesnej terminologii i notacji chemicznej. Obliczenia oparte na wzorach związków chemicznych.
Możliwości interpretacyjne układu okresowego pierwiastków i ich wykorzystanie do rozwiązywania zadań o treści chemicznej. Klasyfikacja przemian chemicznych. Obliczenia stechiometryczne.
Chemia roztworów wodnych. Odczyn roztworów i sposoby jego określania. Skala pH. Obliczanie i przeliczanie stężeń roztworów.
Stany równowagi przemian chemicznych. Prawo działania mas i jego wykorzystanie do obliczeń chemicznych. Interpretacja równań reakcji przebiegających ze zmianą stopnia utlenienia reagentów. Sposoby ustalania stopnia utlenienia reagentów i dobierania współczynników stechiometrycznych w równaniach reakcji redox.
Współczesny model budowy atomu. Konfiguracje elektronowe atomów wybranych pierwiastków w stanie podstawowym i wzbudzonym. Rodzaje wiązań chemicznych i warunki ich powstawania..
Budowa atomu i właściwości pierwiastków oraz ich połączeń w zależności od położenia w układzie okresowym. Rozpowszechnienie pierwiastków w przyrodzie i ich rola w życiu codziennym
C. Problematyka laboratorium:
1. Organizacja i zasady bezpiecznej pracy w laboratorium, Podstawowe czynności laboratoryjne:
2. Podstawowe typy reakcji chemicznych i ich stechiometria,
3. Wybrane metody rozdziału substancji (filtracja, krystalizacja, dekantacja),
4. Wytrącanie i rozpuszczanie osadów (zapisywanie równań reakcji w formie cząsteczkowej i jonowej).
5. Chemia roztworów wodnych. Odczyn roztworów i sposoby jego określania.
6. Sporządzanie roztworów o określonym stężeniu:
7. Przygotowanie rozcieńczeń roztworów i nastawianie ich miana. Elementy analizy miareczkowej
8. Równowagi w roztworach elektrolitów (cz. I: stała i stopień dysocjacji, rozpuszczalność substancji)
9. Równowagi w roztworach elektrolitów (cz. II: stała i stopień hydrolizy, wpływ temperatury i stężenia reagentów)
10. Równowaga chemiczna przemian fazowych, reakcje homo- i heterogeniczne, kataliza w układach heterogennych
11. Kinetyka reakcji chemicznych, identyfikacja wybranych substancji chemicznych;
12. Zajęcia uzupełniające:
odrabianie zaległych ćwiczeń, uzupełnianie dziennika laboratoryjnego
poprawa ocen za sprawdzianów
13. Zajęcia zaliczeniowe
porządkowanie stanowisk pracy i pracowni
uzyskiwanie zaliczeń
Rodzaj przedmiotu
Efekty kształcenia
Po ukończeniu kursu student/studentka:
Wiedza:
- zna i rozumie ogólne prawa przyrody, teorie, twierdzenia (wraz z ich historycznym rozwojem) oraz terminologię i zasady notacji chemicznej z zakresu chemii ogólnej i nieorganicznej zgodnie z aktualnym stanem badań i metodologii chemii oraz zaleceniami IUPAC;
- zna i rozumie podstawowe koncepcje organizacji materii na mikro- i makropoziomie oraz systemy klasyfikacyjne pierwiastków, związków i reakcji chemicznych, a także znaczenie przemian chemicznych zachodzących w otoczeniu człowieka i wpływu jego działalności (w tym wytworów przemysłu chemicznego) na środowisko przyrodnicze;
- zna: podstawowe elementy sprzętu laboratoryjnego i prostej aparatury chemicznej, zasady bezpiecznego posługiwania się substancjami oraz postępowania w sytuacji zagrożenia zdrowia lub życia, podstawowe metody i techniki badawcze wykorzystywane w laboratorium chemii ogólnej i nieorganicznej,
- rozumie i wyjaśnia przebieg reakcji chemicznych określonego typu oraz rozpoznaje zależności przyczynowo-skutkowe i przewiduje właściwości substancji na podstawie znajomości ich budowy i położenia pierwiastków w układzie okresowym
- orientuje się w: zależnościach między chemią a innymi dyscyplinami przyrodniczymi, w najważniejszych współczesnych osiągnięciach chemii ogólnej i nieorganicznej oraz w praktycznej przydatności wiedzy chemicznej w różnych dziedzinach życia i w ochronie środowiska;
Umiejętności:
- poprawnie posługuje się współczesnym aparatem pojęciowym, terminologią i notacją chemiczną oraz przeprowadza obliczenia chemiczne z wykorzystaniem poznanych praw, definicji i metod matematycznych;
- prawidłowo posługuje się substancjami o różnych właściwościach, organizuje ukierunkowane (instrukcją) obserwacje i doświadczenia chemiczne;
- samodzielnie wykonuje proste czynności laboratoryjne i pomiary, stwierdza i uogólnia fakty oraz stosuje zasady teoretycznego i empirycznego opisu chemicznego w rejestrowaniu wyników przeprowadzonych eksperymentów;
- wyszukuje, selekcjonuje, ocenia i użytkuje informacje (potrzebne do rozwiązania określonego problemu) pochodzą-ce z różnorodnych, ale obiektywnych i wiarygodnych źródeł wiedzy;
- twórczo korzysta z posiadanego zasobu wiadomości i umiejętności przedmiotowych oraz ogólnokształcących (szczególnie w zakresie syntezy i analizy myślowej, porównywania, abstrahowania i wnioskowania).
Kompetencje społeczne (postawy):
- wykazuje odpowiedzialność za powierzony sprzęt i odczynniki chemiczne oraz za bezpieczeństwo pracy własnej i innych, - uczestniczy w pracach grupowych, postępuje etycznie i w sposób krytyczny ocenia własne wyniki przeprowadzonych doświadczeń chemicznych;
- ma świadomość potrzeby samokształcenia i doskonalenia posiadanego zasobu wiadomości i umiejętności przedmiotowych (teoretycznych i manualnych) oraz ogólnokształcących (logicznych i metodologicznych).
Kryteria oceniania
Formy zaliczenia
Wykład: egzamin pisemny – pytania otwarte, sprawdzające stopień znajomości i rozumienia podstawowych wiadomości oraz opanowania umiejętności przedmiotowych (z dostępem do układu okresowego pierwiastków)
Konwersatorium: zaliczenie na ocenę, kolokwium śródsemestralne – pisemny test (T1) wiadomości i umiejętności zawierający pytania otwarte oraz zamknięte (z dostępem do literatury pomocniczej: tablice, słowniki chemiczne), Kolokwium zaliczeniowe – pisemny test (T2) wiadomości i umiejętności przedmiotowych w zakresie właściwości substancji i przeprowadzania obliczeń chemicznych (bez dostępu do literatury).
Laboratorium: zaliczenie na ocenę, na podstawie ocen cząstkowych: bieżąca kontrola ustna i ocena (opisowa) zaangażowania i merytorycznego przygotowania studentów do ćwiczeń , bieżąca obserwacja i ocena („na stopień”) samodzielności i poprawności postępowania studenta podczas wykonywania doświadczeń i prowadzenia dziennika laboratoryjnego, kolokwium zaliczeniowe –podstawy teoretyczne ćwiczeń oraz praktyczny sprawdzian poprawności opanowania i stosowania zasad BHP oraz wykonania prostych czynności laboratoryjnych,
Podstawowe kryteria
Wykład i konwersatorium 50% + 1 poprawnych odpowiedzi;
Laboratorium: ustalanie oceny zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych
Literatura
Wykaz literatury
A. Literatura podstawowa
1. Buniak Wł., Jagiełło E. 2009: Chemia ogólna. Działy wybrane i ćwiczenia. Uniw. Przyr., Wrocław
2. Bodzek M., Cebula J.i in. 2014: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii dla kierunku studiów Inżynieria i Ochrona Środowiska, Wyd. PŚ, Gliwice
3. Chmurzyński L. 2013: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii ogólnej II. Część doświadczalna, Wyd. UG
4. Górski A. 2003: Klasyfikacja pierwiastków chemicznych i związków nieorganicznych, WNT, Warszawa
5. Jones L., Atkins P. 2004: Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, PWN, Warszawa
6. Pazdro K. Rola-Noworyta A. 2013: Akademicki zbiór zadań z chemii ogólnej, Wyd. PAZDRO, Warszawa
7. Poźniczek M.M., Kluz Z. 2007-2008: Wybieram chemię. Pełny zakres treści kształcenia…Cz 1 i 2., ZamKor, Kraków
8. Stasicka Z., Achmatowicz O. 2005: Kompendium terminologii chemicznej, ZamKor, Kraków
9. Szperliński Z. 2002: Chemia w ochronie i inżynierii środowiska, Ofic. Wyd. PW-kiej, Warszawa
10. Vanloon G.W, Duffy S.J. 2008: Chemia środowiska, PWN, Warszawa
B. Literatura uzupełniająca
1. Alloway B.J., Ayres D.C. 1999: Chemiczne podstawy zanieczyszczenia środowiska, PWN, Warszawa
2. Andrews J. i in. 2000: Wprowadzenie do chemii środowiska, PWN, Warszawa
3.. Heiserman D.L. 1999: Księga pierwiastków chemicznych, Prószyński i S-ka, Warszawa
4. Kluz Z. i in. 1996: Pytania i zadania z chemii – różne stopnie wtajemniczenia, WSiP, Warszawa
5. Kowalczyk-Dembińska H., Łukaszewicz J. 2016: Chemia ogólna i jakościowa analiza chemiczna. Ćwiczenia laboratoryjne. Opisy doświadczeń i sprawozdania studenckie, Wyd. UMK, Toruń
6. Krygowski T.M. (red.) 2004: Słownik szkolny CHEMIA, WSiP, Warszawa
7. Mizerski W. 2003: Tablice chemiczne, wyd. Adamantan, Kraków
8. Praca zbiorowa 2010: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii nieorganicznej. Podręcznik dla studenta ochrony środowiska, Wyd. UMCS, Lublin
9. Seliger P. 2009: Zeszyt laboratoryjny. Chemia ogólna i nieorganiczna, Wyd. Uł Łódź
10. Skinder N.W. 1999: Chemia a ochrona środowiska, WSiP, Warszawa
11. Soczewka J. 2005: Chemia – Jak rozwiązywać zadania, KRAM, Warszawa
12. Tablice: Biologia-Chemia (praca zbiorowa), 2004, WSiP, Warszawa
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: