Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Chemia (S1)
specjalność: Chemia ogólna i analityka chemiczna
Sylabus przedmiotu Chemia ciała stałego:
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 ciała stałego | ||
| Specjalność | Chemia ogólna i analityka chemiczna | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Elżbieta Filipek <Elzbieta.Filipek@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Monika Bosacka <Monika.Bosacka@zut.edu.pl>, Anna Błońska-Tabero <Anna.Blonska-Tabero@zut.edu.pl>, Grażyna Dąbrowska <Grazyna.Dabrowska@zut.edu.pl>, Elżbieta Filipek <Elzbieta.Filipek@zut.edu.pl>, Mateusz Piz <Mateusz.Piz@zut.edu.pl>, Piotr Tabero <Piotr.Tabero@zut.edu.pl>, Elżbieta Tomaszewicz <Elzbieta.Tomaszewicz@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Znajomość podstawowych zagadnień z chemii ogólnej, nieorganicznej oraz fizyki. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie studentów z podstawami chemii ciała stałego użytecznymi w wielu zastosowaniach badawczych i technologicznych. |
| C-2 | Zapoznanie studentów z ogólną charakterystyką ciał stałych, z teorią pola krystalicznego, strukturą elektronową ciała stałego, defektami i dyfuzją w ciałach stałych, układami fazowymi oraz najważniejszymi reakcjami w fazie stałej. |
| C-3 | Ukształtowanie umiejętności praktycznego zastosowania poszczególnych technik badawczych do badania właściwości ciał stałych. |
| C-4 | Przekazanie wiedzy z zakresu zasad bezpieczeństwa i higieny pracy w laboratorium. |
| C-5 | Wyrobienie umiejętności pisania sprawozdań z przeprowadzonych badań i korzystania ze źródeł literaturowych. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Ćwiczenia wprowadzające. Regulamin pracy i BHP w laboratorium syntezy i badania stałych związków nieorganicznych. Prezentacja niezbędnego do wykonania ćwiczeń sprzętu laboratoryjnego i aparatury badawczej. Omówienie sposobu wykonania i celu ćwiczeń laboratoryjnych oraz zasad sporządzania sprawozdań z wykonanych ćwiczeń. Identyfikacja wybranych preparatów jednofazowych na podstawie ich widm dyfrakcyjnych (XRD). Wpływ struktury krystalicznej na widmo XRD. | 4 |
| T-L-2 | Wykorzystanie metody rentgenowskiej analizy fazowej do ustalenia składu jakościowego próbek wielofazowych. Wyznaczanie typu roztworu stałego. | 4 |
| T-L-3 | Rentgenowska analiza fazowa do ilościowego wyznaczania składu próbek złożonych. Metoda bezpośredniego porównywania intensywności refleksów dyfrakcyjnych, metoda wzorca wewnętrznego i wzorca zewnętrznego. | 4 |
| T-L-4 | Wskaźnikowanie dyfraktogramów proszkowych substancji stałych metodą graficzną oraz z użyciem programów komputerowych. Wskaźnikowanie przez analogię. Udokładnianie parametrów komórki elementarnej. Obliczanie gęstości rentgenowskiej. Analiza systematycznych wygaszeń. | 4 |
| T-L-5 | Analiza struktury ciał stałych: poliedry koordynacyjne, symetria w budowie. Wyznaczanie wielkości krystalitów i naprężeń sieciowych. | 4 |
| T-L-6 | Zastosowanie metod XRD, IR do badania postępu reakcji, kinetyki i mechanizmu reakcji przebiegającej w fazie stałej. Analiza diagramów równowag fazowych układów dwu- i trójskładnikowych. | 4 |
| T-L-7 | Badania właściwości ciał krystalicznych, nanomateriałów i ciał amorficznych metodami XRD, IR i UV-Vis-DRS. | 4 |
| T-L-8 | Zaliczenie przedmiotu. | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Chemia ciała stałego jako dyscyplina nauk chemicznych i jej znaczenie we współczesnej technice. Ciała stałe ich podział oraz ogólna charakterystyka ze względu na rodzaj wiązań chemicznych. Wpływ wiązania na właściwości fizykochemiczne ciał stałych. | 2 |
| T-W-2 | Teoria pola krystalicznego i struktura elektronowa ciała stałego (wpływ pola krystalicznego na położenie poziomów energetycznych elektronów; model pasmowy ciała stałego, poziom Fermiego, izolatory, półprzewodniki, metale). | 2 |
| T-W-3 | Kryształy doskonałe a rzeczywiste (defekty punktowe, liniowe i płaskie, zdefektowanie samoistne i domieszkowe). Roztwory stałe substytucyjne i międzywęzłowe. Związki o składzie niestechiometrycznym. | 2 |
| T-W-4 | Powierzchnia ciał stałych. Strukturalny i chemiczny charakter powierzchni i warstw przypowierzchniowych w ciałach stałych. Energia powierzchniowa. Zjawiska występujące na styku powierzchni dwu ciał stałych. Polikryształy. | 2 |
| T-W-5 | Równowagi fazowe i przemiany w ciałach stałych ( reguła faz, diagramy fazowe, rodzaje przejść fazowych, przemiany fazowe I i II rzędu). Termodynamika równowag fazowych. | 2 |
| T-W-6 | Reakcje w fazie stałej (systematyka reakcji, mechanizm i kinetyka reakcji utleniania, procesy spiekania, rozkład ciał stałych). | 2 |
| T-W-7 | Dyfuzja w ciałach stałych (fenomenologiczny opis dyfuzji, mechanizmy dyfuzji, dyfuzja sieciowa, powierzchniowa i po granicach ziaren, dyfuzja reakcyjna). Reakcje kontrolowane przez dyfuzję. | 2 |
| T-W-8 | Zaliczenie wykładów. | 1 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w ćwiczeniach laboratoryjnych. | 30 |
| A-L-2 | Przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych. | 8 |
| A-L-3 | Przygotowanie do kolokwium zaliczeniowego. | 7 |
| 45 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w wykładach. | 15 |
| A-W-2 | Godziny kontaktowe z nauczycielem. | 10 |
| A-W-3 | Praca z literaturą rozszerzającą wiedzę z wykładu. | 10 |
| A-W-4 | Przygotowanie do egzaminu. | 10 |
| 45 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Medody podajace: wykład informacyjny, objaśnienia i wyjasnienia. |
| M-2 | Metody aktywizujace: metoda przypadków, dyskusja dydaktyczna. |
| M-3 | Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia laboratoryjne. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Sprawdzian pisemny. |
| S-2 | Ocena formująca: Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych. |
| S-3 | Ocena formująca: Obserwacja pracy w grupie. |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny. |
| S-5 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie 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 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| KCh_1A_D01-01_W01 Student posiada uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy i właściwości ciał stałych. | KCh_1A_W01 | — | — | C-1, C-2 | T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-1, T-W-7 | M-1, M-3, M-2 | S-2, S-3, S-4, S-5 |
| KCh_1A_D01-01_W02 Student posiada wiedzę z podstaw reaktywności ciał stałych oraz typów reakcji z udziałem fazy stałej. | KCh_1A_W01 | — | — | C-1, C-2 | T-W-5, T-W-6 | M-1, M-3, M-2 | S-2, S-3, S-4 |
| KCh_1A_D01-01_W03 Student zna nowoczesne metody badań struktury i właściwości ciał stałych. | KCh_1A_W05 | — | — | C-3, C-5 | T-L-4, T-L-6, T-L-7, T-L-3 | M-1, M-3 | S-2, S-3, S-5 |
| KCh_1A_D01-01_W04 Student zna podstawowe zasady BHP w laboratorium chemicznym. | KCh_1A_W06 | — | — | C-4 | T-L-1 | M-1, M-3 | S-3 |
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_D01-01_U01 Student potrafi dobrać odpowiednią metodę badań do analizy właściwości ciał stałych. | KCh_1A_U01, KCh_1A_U02 | — | — | C-3, C-5 | T-L-4, T-L-6, T-L-7, T-L-3 | M-1, M-3, M-2 | S-2, S-3, S-5 |
| KCh_1A_D01-01_U02 Student potrafi interpretować wyniki uzyskane z doświadczenia oraz umie sporządzić opis wykonanego eksperymentu. | KCh_1A_U01, KCh_1A_U02 | — | — | C-3, C-5 | T-L-4, T-L-6, T-L-7, T-L-3 | M-1, M-3, M-2 | S-2, S-3, S-5 |
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_D01-01_K01 Student potrafi pracować samodzielnie i w zespole nad wyznaczonym zadaniem. | KCh_1A_K03 | — | — | C-3, C-5 | T-L-4, T-L-6, T-L-1, T-L-7, T-L-3 | M-1, M-3, M-2 | S-2, S-3 |
| KCh_1A_D01-01_K02 Student jest przygotowany do samodzielnego poszerzania swojej wiedzy z zakresu chemii ciała stałego. | KCh_1A_K01 | — | — | C-1, C-3, C-5, C-2 | T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-1, T-W-7, T-L-4, T-L-6, T-L-7, T-L-3 | M-1, M-3, M-2 | S-2, S-3, S-4, S-5 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KCh_1A_D01-01_W01 Student posiada uporządkowaną wiedzę w zakresie budowy i właściwości ciał stałych. | 2,0 | |
| 3,0 | Student posiada 55-65 procent wymaganej wiedzy dotyczącej budowy i podstawowych właściwości ciał stałych. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KCh_1A_D01-01_W02 Student posiada wiedzę z podstaw reaktywności ciał stałych oraz typów reakcji z udziałem fazy stałej. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi wymienić podstawowe typy reakcji z udziałem fazy stałej, natomiast reaktywność ciał stałych omawia z dużą pomocą prowadzącego zajęcia. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KCh_1A_D01-01_W03 Student zna nowoczesne metody badań struktury i właściwości ciał stałych. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi wymienić podstawowe techniki badawcze stosowane w badaniach właściwości ciał stałych i z dużą pomocą prowadzącego omówić daną metodę. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KCh_1A_D01-01_W04 Student zna podstawowe zasady BHP w laboratorium chemicznym. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi omówić podstawowe zasady BHP stosowane w laboratorium chemicznym. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KCh_1A_D01-01_U01 Student potrafi dobrać odpowiednią metodę badań do analizy właściwości ciał stałych. | 2,0 | |
| 3,0 | Student wymaga dużej pomocy ze strony prowadzącego zajęcia w doborze, do badań właściwości ciał stałych, odpowiedniej metody eksperymentalnej. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KCh_1A_D01-01_U02 Student potrafi interpretować wyniki uzyskane z doświadczenia oraz umie sporządzić opis wykonanego eksperymentu. | 2,0 | |
| 3,0 | Student wymaga dużej pomocy ze strony prowadzącego zajęcia w zinterpretowaniu wyników i opisaniu doświadczenia chemicznego. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| KCh_1A_D01-01_K01 Student potrafi pracować samodzielnie i w zespole nad wyznaczonym zadaniem. | 2,0 | |
| 3,0 | Student potrafi pracować w zespole, ale ma problemy w samodzielnej pracy nad wyznaczonym zadaniem. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| KCh_1A_D01-01_K02 Student jest przygotowany do samodzielnego poszerzania swojej wiedzy z zakresu chemii ciała stałego. | 2,0 | |
| 3,0 | Student pod kierunkiem prowadzącego potrafi pogłębiać swoją wiedzę. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura podstawowa
- J. Dereń, J. Haber, R. Pampuch, Chemia ciala stałego, PWN, Warszawa, 1997
- S. Mrowec, Defekty struktury i dyfuzja atomów w kryształach jonowych, PWN, Warszawa, 1974
- C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa, 2011
- L.E. Smart, E.A. Moore, Solid State Chemistry, Taylor & Francis Group, USA, 2012
Literatura dodatkowa
- A. Bielański, Chemia ogólna i nieorganiczna, PWN, Warszawa, 2002
- l. Pajdowski, Chemia ogólna, PWN, Warszawa, 1999