Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Chemia (S1)
specjalność: Chemia bioorganiczna
Sylabus przedmiotu Chemia fizyczna II:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Chemia | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki ścisłe, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Chemia fizyczna II | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Chemii Organicznej i Chemii Fizycznej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Krzysztof Lubkowski <Krzysztof.Lubkowski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Maciej Jabłoński <Maciej.Jablonski@zut.edu.pl>, Marta Sawicka <Marta.Sawicka@zut.edu.pl>, Elwira Wróblewska <Elwira.Wroblewska@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Wiedza z zakresu matematyki, fizyki, chemii nieorganicznej, organicznej, analitycznej oraz chemii fizycznej I |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Podanie ogólnych zależności wiążących mierzalne własności materii i jednolitych form ich prezentowania. Zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach chemicznych. Umiejętność interpretacji wyników eksperymentalnych uzyskanych z wykorzystaniem nowoczesnych metod badawczych oraz przewidywania własności fizykochemicznych materii. Umiejętność stosowania podstawowych wiadomości z zakresu termodynamiki, równowag, kinetyki i elektrochemii do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Pomiar temperatury, ciśnienia, prężności par, gęstości, lepkości, współczynnika załamania światła, ekstynkcji, przewodnictwa właściwego, napięcia powierzchniowego, pojemności cieplnej, stężeń, siły elektromotorycznej, pH i ich zmian pod wpływem zmian parametrów intensywnych, efektów energetycznych przemian fizycznych i chemicznych, wyznaczanie równowag fazowych w różnych układach. Badanie kinetyki reakcji chemicznych. Wykorzystanie danych eksperymentalnych do interpretacji zjawisk zachodzących w rzeczywistych układach. Matematyczny opis analizowanych zależności i procesów z wyko-rzystaniem uzyskanych danych doświadczalnych. | 45 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Kinetyka chemiczna Równanie kinetyczne – postać różniczkowa i całkowa, rzędowość i cząsteczkowość reakcji, mechanizmy reakcji, równanie Arrheniusa, tryplet kinetyczny, reakcje zero-wego, pierwszego, drugiego, ułamkowego rzędu, reakcje równoległe, następcze, łań-cuchowe, kataliza, teoria kompleksu aktywnego, teoria zderzeń Elektrochemia Przewodniki elektronowe i jonowe, oddziaływania w roztworach, solwatacja, funkcje termodynamiczne jonów w roztworze, współczynniki aktywności jonów w roztworze, aktywność jonów, przewodnictwo właściwe i równoważnikowe, zależność od stęże-nia, teoria dysocjacji, stopień dysocjacji, stałą dysocjacji, prawo rozcieńczeń Ostwal-da, procesy elektrochemiczne, elektrody, ogniwa, reakcje zachodzące w ogniwie, rów-nanie Nernsta, standardowe napięcie ogniwa, elektrolizery, graniczne prawo Debay`a-Hückla Zjawiska powierzchniowe | 15 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach | 45 |
| A-L-2 | Przygotowanie sprawozdania z laboratorium | 15 |
| A-L-3 | Przygotowanie sie do kolokwium | 30 |
| 90 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładach | 15 |
| A-W-2 | Przygotowanie sie do egzaminu | 13 |
| A-W-3 | Konsultacje | 2 |
| 30 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny, anegdota, objaśnianie, wyjaśnianie, dyskusja dydaktyczna, pokaz ilustracji, ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Ocena formująca - bieżace sprawdzanie przygotowania studentów przystępujacych do wykonywania kolejnego ćwiczenia laboratoryjnego; sprawdzanie umiejętności, korygowanie błędów podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena formująca - sprawdanie poprawności opracowania wyników pomiaru laboratoryjnego; korygowanie błędów |
| S-3 | Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się, pod koniec semestru. |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KCh_1A_C08_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie zdefiniować pojęcia/wielkości/procesy: iloraz reakcji, współczynnik podziału, substraty, produkty, stałą równowagi reakcji, szybkość reakcji, wielkości cząstkowe molowe, aktywność, stan standardowy, funkcje miesza-nia, funkcje ekscesu, elektrolity, solwatację, siłę jonową, elektrodę, ogniwo, dysocjację, stopień dysocjacji, stałą dysocjacji, przewodnictwo właściwe i równoważnikowe, iloczyn rozpuszczalności, rzędowość reakcji, cząsteczkowość reakcji, energię aktywacji, współczynnik przedwykładniczy w równaniu Arrheniusa, katalizator, refrakcję, wielkości addytywne, współczynnik załamania światła, ekstynkcję, moment dipolowy, polaryzację, pola-ryzowalność, potencjał chemiczny. Formułować teorie: kinetyczną gazów, Debay`a-Hückla, kompleksu aktywnego, zderzeń, orbitali molekularnych, reguły faz Gibbsa, dźwigni, prostej łączącej, Troutona, przekory; zasady termodynamiki; prawa: Daltona, Raoulta, Henrye`go, Grahama, Hessa, Kirchoffa, Gibbsa-Helmholtza, Nernsta, Claussiusa-Clapeyrona, Arrheniusa, Ostwalda, Snelliusa, Beera, Lamberta-Beera, addytywności absorpcji światła, Faraday`a. Nazywać: przemiany, funkcje, procesy jednostkowe stosowane w inzynierii, zmienne zależne i niezależne; objaśniać: wpływ poszczególnych parametrów na kierunek przemian, diagramy fazowe, mechanizm reakcji, zasadę działania aparatów wykorzystywanych w laboratorium; odtwarzać: własności fizykochemiczne materii na podstawie równań je opisujących. Opisać: układ reakcyjny, zjawiska zachodzące w analizowanym układzie, mechanizm prostych reakcji. Podsumować: reakcje zachodzące w ogniwie, entalpie, entropie, potencjały chemiczne i pojemności cieplne reagentów. Rozróżniać: parametry stanu, funkcje termodynamiczne, przemiany fazowe, reakcje chemiczne, elek-trody, ogniwa, elektrolity, równania kinetyczne reakcji, efekty cieplne reakcji. Scharakteryzować: stany skupienia materii, roztwory, fazy, przemiany fazowe, układy reakcyjne, kinetykę reakcji, procesy jednostkowe. Tłumaczyć: zasady termodynamiki, samorzutność procesów, kierunki przemian, zjawiska w roztwo-rach. Wskazać: liczbę stopni swobody, liczbę faz, liczbę składników, rząd reakcji. Wybrać: diagram fazowy dla danego układu. Zaproponować: schemat reakcji chemicznej, mechanizm reakcji, sekwencję przemian. Zidentyfikować: rodzaj przemiany, rodzaj roztworu, rzędowość reakcji, parametry kine-tyczne reakcji. | KCh_1A_W01, KCh_1A_W03, KCh_1A_W05, KCh_1A_W11, KCh_1A_W13 | — | — | C-1 | T-W-1, T-L-1 | M-1 | S-3, 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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KCh_1A_C08_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: analizować skład roztworu, diagramy fazowe, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami; dobierać wskaźniki, metody analityczne, bufory, elektrody, metody wyznaczania rzędo-wości reakcji; korzystać z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych; montować aparaturę do destylacji, do pomiarów prężności, do pomiarów napięcia po-wierzchniowego, lepkości; obsługiwać pehametr, spekrofotometr, refraktometr, wiskozymetr, konduktometr, ebuliometr Świętosławskiego, termostat; wykonywać pomiary cisnienia, temperatury, współczynnika załamania światła, temp. topnienia, lepkości, napięcia powierzchniowego, ekstynkcji, transmitancji, pojemność kondensatora, napięcia ogniwa w warunkach bezprądowych, pH; sporządzić roztwory o danym stężeniu; współpracować w zespole na stanowisku pracy; wykonywać: analizę miareczkową; wyszukiwać w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych; wyznaczyć linię operacyjną procesu rektyfikacji; zaprezentować wyniki pomiarów na wykresie; zbilansować proces destylacji, rektyfikacji, ekstrakcji; zinterpretować; uzyskane wyniki pomiarów, diagram fazowy, równanie kinetyczne; zorganizować stanowisko pracy w laboratorium, pomiary podstawowych wielkości fizykochemicznych. | KCh_1A_U07, KCh_1A_U06, KCh_1A_U15, KCh_1A_U01, KCh_1A_U02, KCh_1A_U03 | — | — | C-1 | T-W-1, T-L-1 | M-1 | S-3, S-1 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KCh_1A_C08_K01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student nabędzie następujące postawy: aktywna postawa w zdobywaniu wiedzy, umiejętność współpracy w grupie, otwartości na postępy w chemii, ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty działalności inżynierskiej, w tym jej wpływu na środowisko i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje, kreatywność w poszukiwaniu nowych rozwiązań, postępowanie zgodne z zasadami etyki, postrzeganie relacji przełożony podwładny, terminowej realizacji zadań, punktualnego przychodzenia na zajęcia, ma świadomość konieczności dokładnego prowadzenia obliczeń fizykochemicznych i ustawicznego kształcenia, wrażliwość na sprawiedliwą ocenę, wyrażania ocen o prowadzącym zajęcia. | KCh_1A_K01, KCh_1A_K04 | — | — | C-1 | T-W-1, T-L-1 | M-1 | S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KCh_1A_C08_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie zdefiniować pojęcia/wielkości/procesy: iloraz reakcji, współczynnik podziału, substraty, produkty, stałą równowagi reakcji, szybkość reakcji, wielkości cząstkowe molowe, aktywność, stan standardowy, funkcje miesza-nia, funkcje ekscesu, elektrolity, solwatację, siłę jonową, elektrodę, ogniwo, dysocjację, stopień dysocjacji, stałą dysocjacji, przewodnictwo właściwe i równoważnikowe, iloczyn rozpuszczalności, rzędowość reakcji, cząsteczkowość reakcji, energię aktywacji, współczynnik przedwykładniczy w równaniu Arrheniusa, katalizator, refrakcję, wielkości addytywne, współczynnik załamania światła, ekstynkcję, moment dipolowy, polaryzację, pola-ryzowalność, potencjał chemiczny. Formułować teorie: kinetyczną gazów, Debay`a-Hückla, kompleksu aktywnego, zderzeń, orbitali molekularnych, reguły faz Gibbsa, dźwigni, prostej łączącej, Troutona, przekory; zasady termodynamiki; prawa: Daltona, Raoulta, Henrye`go, Grahama, Hessa, Kirchoffa, Gibbsa-Helmholtza, Nernsta, Claussiusa-Clapeyrona, Arrheniusa, Ostwalda, Snelliusa, Beera, Lamberta-Beera, addytywności absorpcji światła, Faraday`a. Nazywać: przemiany, funkcje, procesy jednostkowe stosowane w inzynierii, zmienne zależne i niezależne; objaśniać: wpływ poszczególnych parametrów na kierunek przemian, diagramy fazowe, mechanizm reakcji, zasadę działania aparatów wykorzystywanych w laboratorium; odtwarzać: własności fizykochemiczne materii na podstawie równań je opisujących. Opisać: układ reakcyjny, zjawiska zachodzące w analizowanym układzie, mechanizm prostych reakcji. Podsumować: reakcje zachodzące w ogniwie, entalpie, entropie, potencjały chemiczne i pojemności cieplne reagentów. Rozróżniać: parametry stanu, funkcje termodynamiczne, przemiany fazowe, reakcje chemiczne, elek-trody, ogniwa, elektrolity, równania kinetyczne reakcji, efekty cieplne reakcji. Scharakteryzować: stany skupienia materii, roztwory, fazy, przemiany fazowe, układy reakcyjne, kinetykę reakcji, procesy jednostkowe. Tłumaczyć: zasady termodynamiki, samorzutność procesów, kierunki przemian, zjawiska w roztwo-rach. Wskazać: liczbę stopni swobody, liczbę faz, liczbę składników, rząd reakcji. Wybrać: diagram fazowy dla danego układu. Zaproponować: schemat reakcji chemicznej, mechanizm reakcji, sekwencję przemian. Zidentyfikować: rodzaj przemiany, rodzaj roztworu, rzędowość reakcji, parametry kine-tyczne reakcji. | 2,0 | Nie spełnia wymogów na ocene dostateczną |
| 3,0 | Student opanował 65% założonego programu kształcenia | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KCh_1A_C08_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: analizować skład roztworu, diagramy fazowe, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami; dobierać wskaźniki, metody analityczne, bufory, elektrody, metody wyznaczania rzędo-wości reakcji; korzystać z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych; montować aparaturę do destylacji, do pomiarów prężności, do pomiarów napięcia po-wierzchniowego, lepkości; obsługiwać pehametr, spekrofotometr, refraktometr, wiskozymetr, konduktometr, ebuliometr Świętosławskiego, termostat; wykonywać pomiary cisnienia, temperatury, współczynnika załamania światła, temp. topnienia, lepkości, napięcia powierzchniowego, ekstynkcji, transmitancji, pojemność kondensatora, napięcia ogniwa w warunkach bezprądowych, pH; sporządzić roztwory o danym stężeniu; współpracować w zespole na stanowisku pracy; wykonywać: analizę miareczkową; wyszukiwać w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych; wyznaczyć linię operacyjną procesu rektyfikacji; zaprezentować wyniki pomiarów na wykresie; zbilansować proces destylacji, rektyfikacji, ekstrakcji; zinterpretować; uzyskane wyniki pomiarów, diagram fazowy, równanie kinetyczne; zorganizować stanowisko pracy w laboratorium, pomiary podstawowych wielkości fizykochemicznych. | 2,0 | Nie spełnia wymogów na ocene dostateczną |
| 3,0 | Student opanował 65% założonego programu kształcenia | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KCh_1A_C08_K01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student nabędzie następujące postawy: aktywna postawa w zdobywaniu wiedzy, umiejętność współpracy w grupie, otwartości na postępy w chemii, ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty działalności inżynierskiej, w tym jej wpływu na środowisko i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje, kreatywność w poszukiwaniu nowych rozwiązań, postępowanie zgodne z zasadami etyki, postrzeganie relacji przełożony podwładny, terminowej realizacji zadań, punktualnego przychodzenia na zajęcia, ma świadomość konieczności dokładnego prowadzenia obliczeń fizykochemicznych i ustawicznego kształcenia, wrażliwość na sprawiedliwą ocenę, wyrażania ocen o prowadzącym zajęcia. | 2,0 | Nie spełnia wymogów na ocene dostateczną |
| 3,0 | Student opanował 65% założonego programu kształcenia | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- Atkins P.W., Chemia fizyczna, WN PWN, Warszawa, 2001
- Bursa S., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1976
- Antoszczyszyn M., Sokołowska E., Straszko J., Termodynamika chemiczna układów rzeczywistych, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 1998
Literatura dodatkowa
- Praca zbiorowa, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1966
- Szarawara J., Termodynamika chemiczna stosowana, WNT, Warszawa, 1997