Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Technologia chemiczna (S2)
specjalność: Biopolimery i biomateriały
Sylabus przedmiotu Chemia fizyczna polimerów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Technologia chemiczna | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Chemia fizyczna polimerów | ||
| Specjalność | Technologia tworzyw sztucznych, włókien i elastomerów | ||
| Jednostka prowadząca | Instytut Polimerów | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Agnieszka Piegat <Agnieszka.Piegat@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Opanowanie treści z zakresu fizyki, chemii fizycznej i chemii polimerów. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z definicjami i pojęciami związanymi z tematyką przedmiotu |
| C-2 | Wykształcenie umiejętności posługiwania się wiedzą z zakresu podstawowych i szczegółowych zagadnień chemii fizycznej polimerów |
| C-3 | Ukształtowanie umiejętności opisywania zjawisk i modeli fizycznych związków wielkocząsteczkowych |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Obliczanie stałych szybkości procesów polimeryzacji. | 2 |
| T-A-2 | Obliczanie szybkości polimeryzacji. | 2 |
| T-A-3 | Współczynniki reaktywności monomerów w kopolimeryzacji. | 2 |
| T-A-4 | Obliczanie ciężarów cząsteczkowych polimerów (metoda wiskozymetryczna, osmometrii parowej i membranowej). | 3 |
| T-A-5 | Rozpad inicjatorów- obliczanie współczynników szybkości rozpadu. | 2 |
| T-A-6 | Wyznaczanie funkcji rozkładu mas cząsteczkowych polimerów. | 2 |
| T-A-7 | Obliczanie temperatur zeszklenia na podtsawie równań modelowych | 2 |
| 15 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Organizacja zajęć i BHP | 3 |
| T-L-2 | Badanie wpływu stężenia monomeru na przebieg polimeryzacji roztworowej monomerów winylowych. | 3 |
| T-L-3 | Oznaczanie ciężaru cząsteczkowego polimerów metodą wiskozymetryczną. | 3 |
| T-L-4 | Dylatometryczny pomiar stopnia postępu i szybkości reakcji polimeryzacji | 3 |
| T-L-5 | Ocena reaktywności substancji rodnikowo aktywnych. | 3 |
| T-L-6 | Badanie rozpadu inicjatorów wolnorodnikowych polimeryzacji metodą wolumetryczną. | 3 |
| T-L-7 | Osmometria parowa i membranowa. | 6 |
| T-L-8 | Frakcjonowanie poli(metakrylanu metylu) i biomateriałów metodą selektywnego wytrącania. | 3 |
| T-L-9 | Oczyszczanie polimerów z nano-elementami metodą frakcjonowanego wytrącania. | 3 |
| T-L-10 | Badanie inhibicji w obecności zmiataczy biologicznych. | 3 |
| T-L-11 | Oznaczanie parametrów rozpuszczalności Hildebranda metodą pęcznienia. | 3 |
| T-L-12 | Pomiar temperatury zeszklenia polimerów metodą dylatometryczną. | 3 |
| T-L-13 | Wyznaczanie współczynników reaktywności monomerów w kopolimeryzacji. | 3 |
| T-L-14 | Wyznaczanie rzędowości reakcji rozpadu inicjatora metodą UV-VIS | 3 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie, pojęcia podstawowe – literatura przedmiotu, monomery, mery, polimery, oligomery, historia polimerów, funkcyjność potencjalna i rzeczywista, struktura liniowa, rozgałęziona i usieciowana, polidyspersja, ilościowe określenie polidyspersyjności polimerów. | 3 |
| T-W-2 | Fluktuacje właściwości, funkcje rozkładu ciężarów cząsteczkowych, średnie ciężary cząsteczkowe, statystyka łańcucha, funkcje Flory’ego i Schultza, konfiguracje i konformacja. | 3 |
| T-W-3 | Rozcieńczone roztwory polimerów – spęcznianie i rozpuszczanie, termodynamika rozpuszczania, parametry Hildebranda, oddziaływania bliskiego i dalekiego zasięgu, łańcuch swobodnie związany, statystyczny model Kuhna, prawdopodobieństwo znalezienia końca łańcucha w objętości, prawdopodobieństwo odległości końców łańcucha. | 3 |
| T-W-4 | Rozmiary kłębka, współczynnik ekspansji zwoju, warunki teta, roztwory metastabilne, objętość wyłączona, współczynnik wzajemnego oddziaływania polimer-rozpuszczalnik, wymiary makrocząsteczek rozgałęzionych, rozpuszczalność wielkocząsteczkowych biopolimerów. | 3 |
| T-W-5 | Metody badania właściwości roztworów i oznaczania średnich ciężarów cząsteczkowych polimerów (parametry pomiarowe a średnie ciężary cząsteczkowe) – metody oznaczania liczbowo średniego ciężaru cząsteczkowego: ebuliometryczna i kriometryczna (zredukowana różnica temperatur, współczynniki wirialne, metoda porównawcza, stała kriometryczna i ebuliometryczna, metoda statyczna i dynamiczna). | 3 |
| T-W-6 | Metody osmometryczne –membranowa (zredukowane ciśnienie osmotyczne, współczynniki wirialne, typy osmometrów, sposoby pomiarów, „metoda połowy sum”, ekstrapolacja do czasu zerowego, kondycjonowanie membran, rodzaje membran, ich asymetria i efekt balonowy), metoda destylacji izotermicznej – osmometrii parowej (vapour-pressure) (prawo Raoulta, zasada pomiaru, wzorce), metoda izopiestyczna (zasada pomiaru, metoda Bergera, metoda graficzna), metoda analityczna – oznaczania grup końcowych. | 3 |
| T-W-7 | Metoda oznaczania wagowo średniego ciężaru cząsteczkowego polimeru – rozpraszanie światła w badaniach polimerów (małe i duże cząsteczki, inkrement współczynnika załamania, stała optyczna Debey’a, stała Rayleigha, rozpraszanie roztworu, czynnik depolaryzacji – funkcja P(teta) i jej własności, światło spolaryzowane i niespolaryzowane, wykres Zimma, wymiary makrocząsteczek). | 6 |
| T-W-8 | Lepkość rozcieńczonych roztworów polimerów i metoda oznaczania wiskozymetrycznie średniego ciężaru cząsteczkowego (definicja lepkości, lepkość zredukowana, istotna, równanie MKSH, wymiary makrocząsteczek, zależność lepkości istotnej i ciężaru cząsteczkowego, wzory Flory’ego-Foxa, wyznaczanie K i alfa we wzorach MKSH, stężeniowa zależność lepkości istotnej, molowy współczynnik tarcia). | 6 |
| T-W-9 | Dyfuzja w roztworach polimerów i zastosowanie metod dyfuzyjnych w badaniach właściwości roztworów polimerów (prawa Ficka). | 3 |
| T-W-10 | Metody sedymentacyjne oznaczania ciężarów cząsteczkowych polimerów i badanie właściwości roztworów przy użyciu ultrawirówek (metoda szybkości sedymentacji, stała sedymentacyjna, metoda równowagi sedymentacyjnej, metoda Archibalda). | 3 |
| T-W-11 | Frakcjonowanie polimerów i metody oceny polimolekularności, metoda frakcjonowanego wytrącania (fazy, koacerwaty, równanie Flory’ego, współczynnik podziału, frakcjonowanie „w trójkąt” i „choinkę”), metoda frakcjonowanego rozpuszczania (nośniki, ekstrakcja kolumnowa, gradient składu mieszaniny i temperatury), inne metody frakcjonowania (metoda podziału między dwie fazy ciekłe, metody dyfuzyjne, metoda chromatografii absorpcyjnej). Opracowanie wyników frakcjonowania. | 6 |
| T-W-12 | Metody analityczne określania funkcji rozkładu ciężarów cząsteczkowych polimerów – metoda miareczkowania turbidimetrycznego, metoda chromatografii cienkowarstwowej, metoda GPC, metoda ultrawirówki. Inne metody określania niejednorodności polimerów. | 3 |
| 45 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 15 |
| 15 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych | 45 |
| A-L-2 | Zapoznanie się z instrukcjami do ćwiczeń oraz literaturą uzupełniającą | 2 |
| A-L-3 | Opracowanie wyników z laboratorium w formie sprawozdania. | 2 |
| A-L-4 | Przygotowanie się do kolokwium zaliczającego ćwiczenie. | 3 |
| 52 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładach | 45 |
| A-W-2 | Praca samodzielna | 9 |
| 54 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z wyjaśnieniami tematyki przedmiotu |
| M-2 | ćwiczenia laboratoryjne |
| M-3 | ćwiczenia audytoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny na koniec przedmiotu podsumowujący zdobytą wiedzę i umiejętności z zakresu przedmiotu |
| S-2 | Ocena formująca: kolokwium pisemne |
| S-3 | Ocena podsumowująca: kolokwium zaliczeniowe pisemne |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TCH_2A_D01-03_W01 Student powinien definiować oraz objaśniać i tłumaczyć pojęcia z zakresu chemii fizycznej polimerów. Powinien również umieć charakteryzować modele i zjawiska dotyczące związków wielkocząsteczkowych. | TCH_2A_W01 | — | — | C-1, C-3, C-2 | T-W-1, T-W-7, T-W-2, T-W-5, T-W-3, T-W-6, T-W-4, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12 | M-1, M-2, M-3 | S-1 |
| TCH_2A_D01-03_W02 Student potrafi opisać oraz wytłumaczyć zachowanie się makrocząsteczek w roztworach oraz umie charakteryzować właściwości molekularne polimerów. | TCH_2A_W02 | — | — | C-1, C-3, C-2 | T-W-1, T-W-7, T-W-2, T-W-5, T-W-3, T-W-6, T-W-4, T-W-8, T-W-9, T-W-10, T-W-11, T-W-12 | M-1, M-2 | S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TCH_2A_D01-03_U01 Student potrafi interpretować i ilościowo opisywać zjawiska fizykochemiczne w roztworach makrocząsteczek a także na podstawie wiedzy teoretycznej potrafi dobrać odpowiednie metody charakteryzowania makrocząsteczek w roztworach. Student potrafi uzupełnić informacje uzyskane na wykładach o treści zawarte w literaturze przedmiotu. | TCH_2A_U02 | — | — | C-1, C-3, C-2 | T-L-12, T-L-3, T-L-11, T-L-10, T-L-2, T-L-9, T-L-8, T-L-13, T-L-14, T-L-7, T-L-6, T-L-5, T-L-4, T-A-1, T-A-2, T-A-3, T-A-5, T-A-6, T-A-4, T-A-7 | M-2, M-3 | S-2, S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TCH_2A_D01-03_K01 Student wykazuje aktywną postawę na wykładach i ćwiczeniach oraz dba o poprawność językową związaną z terminologią przedmiotu. | TCH_2A_K03 | — | — | C-1, C-3, C-2 | T-L-12, T-L-3, T-L-11, T-L-10, T-L-2, T-L-9, T-L-1, T-L-8, T-L-13, T-L-14, T-L-7, T-L-6, T-L-5, T-L-4 | M-1, M-2, M-3 | S-1, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TCH_2A_D01-03_W01 Student powinien definiować oraz objaśniać i tłumaczyć pojęcia z zakresu chemii fizycznej polimerów. Powinien również umieć charakteryzować modele i zjawiska dotyczące związków wielkocząsteczkowych. | 2,0 | Student nie potrafi wymienić podstawowych definicji z zakresu chemii fizycznej polimerów. |
| 3,0 | Student potrafi wymienić i objaśnić niektóre podstawowe definicje i zjawiska z zakresu chemii fizycznej polimerów. | |
| 3,5 | Student potrafi wymienić i objaśnić wszystkie podstawowe definicje i zjawiska z zakresu chemii fizycznej polimerów. | |
| 4,0 | Student potrafi nie tylko wymienić i objaśnić wszystkie podstawowe definicje i zjawiska z zakresu chemii fizycznej polimerów ale również umie wymienić opisujące je modele. | |
| 4,5 | Student potrafi nie tylko wymienić i objaśnić wszystkie podstawowe definicje i zjawiska z zakresu chemii fizycznej polimerów ale również umie scharakteryzować opisujące je modele. | |
| 5,0 | Student posługując się definicjami i modelami z zakresu chemii fizycznej polimerów umie wytłumaczyć zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek, posługując się prawidłową terminologią przedmiotu. | |
| TCH_2A_D01-03_W02 Student potrafi opisać oraz wytłumaczyć zachowanie się makrocząsteczek w roztworach oraz umie charakteryzować właściwości molekularne polimerów. | 2,0 | Student nie potrafi wymienić podstawowych zjawisk zachodzących w roztworach makrocząsteczek. |
| 3,0 | Student potrafi wymienić i objaśnić niektóre podstawowe zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek. | |
| 3,5 | Student potrafi wymienić i objaśnić wszystkie zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek. | |
| 4,0 | Student potrafi nie tylko wymienić i objaśnić zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek ale również umie wymienić właściwości makrocząsteczek wynikające z tych zjawisk. | |
| 4,5 | Student potrafi nie tylko wymienić i objaśnić zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek ale również umie omówić podstawy teoretyczne właściwości makrocząsteczek wynikające z tych zjawisk. | |
| 5,0 | Student posługując się definicjami i teorią z zakresu roztworów makrocząsteczek umie wytłumaczyć zjawiska w nich zachodzące wiążąc je z właściwościami molekularnymi polimerów, posługując się przy tym prawidłową terminologią przedmiotu. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TCH_2A_D01-03_U01 Student potrafi interpretować i ilościowo opisywać zjawiska fizykochemiczne w roztworach makrocząsteczek a także na podstawie wiedzy teoretycznej potrafi dobrać odpowiednie metody charakteryzowania makrocząsteczek w roztworach. Student potrafi uzupełnić informacje uzyskane na wykładach o treści zawarte w literaturze przedmiotu. | 2,0 | Student nie potrafi interpretować i opisywać zjawisk zachodzących w roztworach makrocząsteczek. |
| 3,0 | Student potrafi wymienić i objaśnić niektóre podstawowe definicje i zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek omówione w trakcie wykładów. | |
| 3,5 | Student potrafi wymienić i objaśnić podstawowe definicje i zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek, omawiane w trakcie wykładów. | |
| 4,0 | Student potrafi wymienić i objaśnić podstawowe definicje i zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek, a także wymienić metody charakteryzawnia tych zjawisk. | |
| 4,5 | Student potrafi objaśnić i interpretować definicje i zjawiska zachodzące w roztworach makrocząsteczek, a także dobrać metody charakteryzawnia tych zjawisk. Wykazuje wiedzę wychodzącą poza zakres wykładów. | |
| 5,0 | Student posługując się definicjami i modelami z zakresu chemii fizycznej roztworów makrocząsteczek umie wytłumaczyć zjawiska zachodzące w tych roztworach, posługując się prawidłową terminologią przedmiotu. Wykazuje wiedzę wychodzącą poza zakres wykładów. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| TCH_2A_D01-03_K01 Student wykazuje aktywną postawę na wykładach i ćwiczeniach oraz dba o poprawność językową związaną z terminologią przedmiotu. | 2,0 | Student nie wykazuje żadnej aktywności na wykładach oraz w trakcie realizacji zajęć laboratoryjnych i audytoryjnych. |
| 3,0 | Student wykazuje znikomą aktywność na wykładach oraz w trakcie realizacji zajęć laboratoryjnych i audytoryjnych. | |
| 3,5 | Student wykazuje aktywność na wykładach oraz w trakcie realizacji zajęć laboratoryjnych i audytoryjnych. | |
| 4,0 | Student wykazuje aktywność na wykładach oraz w trakcie realizacji zajęć laboratoryjnych i audytoryjnych. Posługuje się prawidłową terminologią. | |
| 4,5 | Student wykazuje aktywność, wiedzę oraz zaintersowanie na wykładach oraz w trakcie realizacji zajęć laboratoryjnych i audytoryjnych. Posługuje się prawidłową terminologią. | |
| 5,0 | Student wykazuje aktywność oraz zaintersowanie na wykładach oraz w trakcie realizacji zajęć laboratoryjnych i audytoryjnych. Posługuje się prawidłową terminologią. |
Literatura podstawowa
- W. Przygocki, A.Włochowicz, Uporządkowanie makrocząsteczek w polimerach i włóknach, WNT, Warszawa, 2006
- J.M.G. Cowie, Polymers: Chemistry & Physics of Modern Materials, 2nd ed, Blackie Academic & Professional, 1996
Literatura dodatkowa
- W. Przygocki, Fizyczne metody badania polimerów, PWN, Warszawa, 1990
- L. H. Sperling, Introduction to physical polymer science, Wiley-Interscience, New York, 1992
- S. Połowiński, Chemia fizyczna polimerów, Wyd. Politechniki Łódzkiej, Łódź, 1994