Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (N1)

Sylabus przedmiotu Podstawy chemii komputerowej:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Inżynieria chemiczna i procesowa
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Podstawy chemii komputerowej
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej
Nauczyciel odpowiedzialny Elżbieta Gabruś <Elzbieta.Gabrus@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Dorota Downarowicz <Dorota.Downarowicz@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 2 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL4 9 1,00,50zaliczenie
wykładyW4 18 2,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawy wiedzy z zakresu chemii, termodynamiki procesowej i inzynierii chemicznej oraz technik komputerowych

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zdobycie podstaw wiedzy na temat chemii komputerowej i jej zastosowaniu w inżynierii chemicznej i procesowej
C-2Rozwijanie umiejętności samodzielnego rozwiązywania problemów inżynierii chemicznej i procesowej z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania z zakresu chemii komputerowej
C-3Pobudzenie kreatywności przy poszukiwaniu rozwiązań problemów inżynierii chemicznej i procesowej

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Metody przewidywania właściwości cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Modele półempiryczne; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej.9
9
wykłady
T-W-1Wprowadzenie do chemii komputerowej. Cechy charakterystyczne cząsteczek. Hiperpowierzchnia energii molekuły. Empiryczne pola siłowe. Podstawy chemii kwantowej. Metody ab initio. Metody półempiryczne. Metody oparte o teorię funkcjonału gęstości DFT. Elementy mechaniki molekularnej i dynamiki molekularnej. Metody Monte Carlo. Zastosowanie chemii komputerowej w inżynierii chemicznej i procesowej – studium przypadków.18
18

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach9
A-L-2konsultacje6
A-L-3przygotowanie do zaliczenia6
A-L-4Przygotowanie sprawozdań9
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach18
A-W-2Czytanie wskazanej literatury18
A-W-3Konsultacje5
A-W-4Przygotowanie do zaliczenia18
A-W-5Zaliczenie pisemne1
60

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-2Metoda programowana: z użyciem komputera
M-3Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładu
S-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08a_W02
Student potrafi opisywać wybrane zagadnienia inżynierii chemicznej za pomocą metod chemii komputerowej
ICHP_1A_W09, ICHP_1A_W10C-1T-W-1M-1S-1

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08a_U03
Student potrafi dobrać odpowiednie metody chemii komputerowej do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej.
ICHP_1A_U05, ICHP_1A_U10, ICHP_1A_U16C-2T-L-1, T-W-1M-1, M-3S-2, S-3
ICHP_1A_B08a_U04
Student potrafi posługiwać się specjalistycznymi programami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
ICHP_1A_U07, ICHP_1A_U08, ICHP_1A_U09C-2T-L-1M-2, M-3S-2, S-3

Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08a_K02
Student staje się otwarty na stosowanie nowoczesnych technik i narzędzi obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
ICHP_1A_K04, ICHP_1A_K06C-3T-L-1M-2, M-3S-2, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08a_W02
Student potrafi opisywać wybrane zagadnienia inżynierii chemicznej za pomocą metod chemii komputerowej
2,0Student nie opanował wiedzy podanej na wykładzie
3,0Student opanował podstawy wiedzy podanej na wykładzie
3,5Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, ale nie potrafi jej zinterpretować
4,0Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją zinterpretować
4,5Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi ją właściwie zinterpretować i znaleźć zastosowanie poznanych metod chemii komputerowej do zagadnień inżynierii chemicznej
5,0Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi analizować przydatność poznanych metod chemii komputerowej do zagadnień inżynierii chemicznej i potrafi przeprowadzić dyskusję

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08a_U03
Student potrafi dobrać odpowiednie metody chemii komputerowej do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej.
2,0Student nie potrafi dobrać standardowych metod chemii komputerowej do opisu i analizy najprostszych zagadnień inżynierii chemicznej
3,0Student potrafi dobrać standardowe metody chemii komputerowej do opisu i analizy prostych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5Student potrafi dobrać standardowe metody chemii komputerowej do opisu i analizy bardziej złożonych zagadnień inżynierii chemicznej
4,0Student potrafi dobrać odpowiednie metody chemii komputerowej do opisu i analizy wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz potrafi uzasadnić celowość ich zastosowania
4,5Student potrafi przedstawić koncepcje alternatywnych rozwiązań wybranych zagadnień inżynierii chemicznej opartych na różnych metodach chemii komputerowej oraz dokonać krytycznej analizy przydatności tych metod
5,0Student potrafi przedstawić koncepcje alternatywnych rozwiązań wybranych zagadnień inżynierii chemicznej opartych na różnych metodach chemii komputerowej oraz dokonać krytycznej analizy przydatności tych metod i ocenić ich efektywność
ICHP_1A_B08a_U04
Student potrafi posługiwać się specjalistycznymi programami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
2,0nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0
3,0Student potrafi posługiwać się prostymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5Student potrafi posługiwać się bardziej złożonymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
4,0Student potrafi posługiwać się złożonymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz uzasadnić celowość ich stosowania
4,5Student potrafi zamiennie posługiwać się różnymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz porównywać ich efektywność
5,0Student potrafi zamiennie posługiwać się różnymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz porównywać ich efektywność i interpretować uzyskane wyniki obliczeń

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08a_K02
Student staje się otwarty na stosowanie nowoczesnych technik i narzędzi obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
2,0Student nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0
3,0Student wykazuje ograniczoną samodzielność przy poszukiwaniu rozwiązań zadanego problemu
3,5Student jest otwarty na stosowanie narzędzi chemii komputerowej do rozwiązywania zadanego problemu ale wymaga przy tym znacznej pomocy
4,0Student jest otwarty na stosowanie efektywnych narzędzi chemii komputerowej do rozwiązywania zadanego problemu ale wymaga przy tym odpowiedniego ukierunkowania
4,5Student jest kreatywny w poszukiwaniu właściwych narzędzi chemii komputerowej do rozwiązywania zadanego problemu i wymaga przy tym tylko nieznacznej pomocy
5,0Student jest w pełni samodzielny i kreatywny w doborze właściwych narzędzi chemii komputerowej do rozwiązywania zadanego problemu

Literatura podstawowa

  1. Jensen F., Introduction to Computational Chemistry, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, England, 2007
  2. Rogers D. W., Computational Chemistry Using the PC, John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2003

Literatura dodatkowa

  1. Leszczynski J. Shukla M.K., Practical Aspects of Computational Chemistry. Methods, Concepts and Applications, Springer Science+Business Media B.V., 2009
  2. Field M.J., A Practical Introduction to the Simulation of Molecular Systems, Cambridge University Press, New York, 2007
  3. David C. Young, Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real-World Problems., John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2001

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Metody przewidywania właściwości cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Modele półempiryczne; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej.9
9

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie do chemii komputerowej. Cechy charakterystyczne cząsteczek. Hiperpowierzchnia energii molekuły. Empiryczne pola siłowe. Podstawy chemii kwantowej. Metody ab initio. Metody półempiryczne. Metody oparte o teorię funkcjonału gęstości DFT. Elementy mechaniki molekularnej i dynamiki molekularnej. Metody Monte Carlo. Zastosowanie chemii komputerowej w inżynierii chemicznej i procesowej – studium przypadków.18
18

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach9
A-L-2konsultacje6
A-L-3przygotowanie do zaliczenia6
A-L-4Przygotowanie sprawozdań9
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach18
A-W-2Czytanie wskazanej literatury18
A-W-3Konsultacje5
A-W-4Przygotowanie do zaliczenia18
A-W-5Zaliczenie pisemne1
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_1A_B08a_W02Student potrafi opisywać wybrane zagadnienia inżynierii chemicznej za pomocą metod chemii komputerowej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_W09ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę w kluczowych zagadnieniach kierunku studiów inżynieria chemiczna i procesowa takich jak: - operacje i procesy jednostkowe - przenoszenie i bilansowanie masy, pędu i energii
ICHP_1A_W10ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z kinetyki procesów przemian fizycznych i chemicznych, termodynamika i inżynierii reaktorów chemicznych
Cel przedmiotuC-1Zdobycie podstaw wiedzy na temat chemii komputerowej i jej zastosowaniu w inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie do chemii komputerowej. Cechy charakterystyczne cząsteczek. Hiperpowierzchnia energii molekuły. Empiryczne pola siłowe. Podstawy chemii kwantowej. Metody ab initio. Metody półempiryczne. Metody oparte o teorię funkcjonału gęstości DFT. Elementy mechaniki molekularnej i dynamiki molekularnej. Metody Monte Carlo. Zastosowanie chemii komputerowej w inżynierii chemicznej i procesowej – studium przypadków.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca: wykład informacyjny
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładu
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie opanował wiedzy podanej na wykładzie
3,0Student opanował podstawy wiedzy podanej na wykładzie
3,5Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, ale nie potrafi jej zinterpretować
4,0Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją zinterpretować
4,5Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi ją właściwie zinterpretować i znaleźć zastosowanie poznanych metod chemii komputerowej do zagadnień inżynierii chemicznej
5,0Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi analizować przydatność poznanych metod chemii komputerowej do zagadnień inżynierii chemicznej i potrafi przeprowadzić dyskusję
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_1A_B08a_U03Student potrafi dobrać odpowiednie metody chemii komputerowej do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_U05ma umiejętność samokształcenia się m.in. w celu podnoszenia kompetencji zawodowych
ICHP_1A_U10w oparciu o wiedzę ogólną potrafi wyjaśnić podstawowe zjawiska związane z istotnymi procesami w inżynierii chemicznej i procesowej
ICHP_1A_U16potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla inżynierii chemicznej i procesowej, wybrać i zastosować właściwą metodę wykonania oraz wybrać narzędzia
Cel przedmiotuC-2Rozwijanie umiejętności samodzielnego rozwiązywania problemów inżynierii chemicznej i procesowej z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania z zakresu chemii komputerowej
Treści programoweT-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Metody przewidywania właściwości cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Modele półempiryczne; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej.
T-W-1Wprowadzenie do chemii komputerowej. Cechy charakterystyczne cząsteczek. Hiperpowierzchnia energii molekuły. Empiryczne pola siłowe. Podstawy chemii kwantowej. Metody ab initio. Metody półempiryczne. Metody oparte o teorię funkcjonału gęstości DFT. Elementy mechaniki molekularnej i dynamiki molekularnej. Metody Monte Carlo. Zastosowanie chemii komputerowej w inżynierii chemicznej i procesowej – studium przypadków.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-3Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie potrafi dobrać standardowych metod chemii komputerowej do opisu i analizy najprostszych zagadnień inżynierii chemicznej
3,0Student potrafi dobrać standardowe metody chemii komputerowej do opisu i analizy prostych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5Student potrafi dobrać standardowe metody chemii komputerowej do opisu i analizy bardziej złożonych zagadnień inżynierii chemicznej
4,0Student potrafi dobrać odpowiednie metody chemii komputerowej do opisu i analizy wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz potrafi uzasadnić celowość ich zastosowania
4,5Student potrafi przedstawić koncepcje alternatywnych rozwiązań wybranych zagadnień inżynierii chemicznej opartych na różnych metodach chemii komputerowej oraz dokonać krytycznej analizy przydatności tych metod
5,0Student potrafi przedstawić koncepcje alternatywnych rozwiązań wybranych zagadnień inżynierii chemicznej opartych na różnych metodach chemii komputerowej oraz dokonać krytycznej analizy przydatności tych metod i ocenić ich efektywność
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_1A_B08a_U04Student potrafi posługiwać się specjalistycznymi programami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_U07potrafi posługiwać się programami komputerowymi (edytory tekstu i prezentacji, arkusze kalkulacyjne, bazy danych), wspomagającymi realizację podstawowych zadań inżynierskich
ICHP_1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty procesowe, w tym pomiary, symulacje komputerowe oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
ICHP_1A_U09potrafi wykorzystać metody analityczne, numeryczne oraz eksperymentalne do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich
Cel przedmiotuC-2Rozwijanie umiejętności samodzielnego rozwiązywania problemów inżynierii chemicznej i procesowej z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania z zakresu chemii komputerowej
Treści programoweT-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Metody przewidywania właściwości cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Modele półempiryczne; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej.
Metody nauczaniaM-2Metoda programowana: z użyciem komputera
M-3Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0
3,0Student potrafi posługiwać się prostymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5Student potrafi posługiwać się bardziej złożonymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
4,0Student potrafi posługiwać się złożonymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz uzasadnić celowość ich stosowania
4,5Student potrafi zamiennie posługiwać się różnymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz porównywać ich efektywność
5,0Student potrafi zamiennie posługiwać się różnymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej oraz porównywać ich efektywność i interpretować uzyskane wyniki obliczeń
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_1A_B08a_K02Student staje się otwarty na stosowanie nowoczesnych technik i narzędzi obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_K04potrafi określać priorytety służące realizacji zadań własnych lub innych członków grupy w celu osiągnięcia postawionego celu
ICHP_1A_K06potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny, innowacyjny i przedsiębiorczy
Cel przedmiotuC-3Pobudzenie kreatywności przy poszukiwaniu rozwiązań problemów inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Metody przewidywania właściwości cząsteczek oraz układów wielocząsteczkowych; Modele półempiryczne; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej.
Metody nauczaniaM-2Metoda programowana: z użyciem komputera
M-3Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie spełnia kryteriów dla oceny 3,0
3,0Student wykazuje ograniczoną samodzielność przy poszukiwaniu rozwiązań zadanego problemu
3,5Student jest otwarty na stosowanie narzędzi chemii komputerowej do rozwiązywania zadanego problemu ale wymaga przy tym znacznej pomocy
4,0Student jest otwarty na stosowanie efektywnych narzędzi chemii komputerowej do rozwiązywania zadanego problemu ale wymaga przy tym odpowiedniego ukierunkowania
4,5Student jest kreatywny w poszukiwaniu właściwych narzędzi chemii komputerowej do rozwiązywania zadanego problemu i wymaga przy tym tylko nieznacznej pomocy
5,0Student jest w pełni samodzielny i kreatywny w doborze właściwych narzędzi chemii komputerowej do rozwiązywania zadanego problemu