Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Nanotechnologia (S1)
specjalność: Polimerowe bio- i nanomateriały

Sylabus przedmiotu Chemia fizyczna:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Nanotechnologia
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Chemia fizyczna
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Chemii Organicznej i Chemii Fizycznej
Nauczyciel odpowiedzialny Elwira Wróblewska <Elwira.Wroblewska@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Marta Sawicka <Marta.Sawicka@zut.edu.pl>, Elwira Wróblewska <Elwira.Wroblewska@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 7,0 ECTS (formy) 7,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW4 45 4,00,34egzamin
laboratoriaL4 30 2,00,33zaliczenie
ćwiczenia audytoryjneA4 30 1,00,33zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawowa wiedza z zakresu matematyki, fizyki, chemii nieorganicznej, organicznej i analitycznej

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Przyswojenie ogólnych zależności wiążących mierzalne własności materii i jednolitych form ich prezentowania. Poznanie, zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach fizykochemicznych. Umiejętność stosowania podstawowych wiadomości z zakresu termodynamiki, równowag, kinetyki i elektrochemii do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia. Umiejętność interpretacji wyników eksperymentalnych uzyskanych z wykorzystaniem nowoczesnych metod badawczych oraz przewidywania własności fizykochemicznych materii.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1Kinetyczna teoria gazów, szybkość dyfuzji i efuzji, równanie stanu gazu doskonałego i rzczywistego, I i II zasada termodynamiki, zmiany energii wewnętrznej, ciepła, i pracy w przemianach izotermicznych, izobarycznych, izochorycznych i adiabatycznych, obliczanie zmian, entropii, entalpii i entalpii swobodnej w procesach fizycznych, przemianach fazowych i reakcjach chemicznych, przewidywanie kierunku przemian i samorzutności procesów, okrślanie wpływu ciśnienia i temperatury na wartości funkcji termodynamicznych i stałych równowagi reakcji, prawo Henry`ego i Raoulta, interpretacja diagramów fazowych, bilans destylacji, destylacji z parą wodną, rektyfikacji, ekstrakcji, współczynniki aktywności15
15
laboratoria
T-L-1Pomiar temperatury, ciśnienia, prężności par, gęstości, lepkości, współczynnika załamania światła, ekstynkcji, przewodnictwa właściwego, napięcia powierzchniowego, pojemności cieplnej, stężeń, pH i ich zmian pod wpływem zmian parametrów intensywnych, efektów cieplnych przemian fizycznych i chemicznych, wyznaczanie równowag fazowych w różnych układach. Wykorzystanie danych eksperymentalnych do interpretacji zjawisk zachodzących w rzeczywistych układach. Matematyczny opis analizowanych zależności i procesów z wyko-rzystaniem uzyskanych danych doświadczalnych.30
30
wykłady
T-W-1Stany skupienia materii: charakterystyka poszczególnych stanów skupienia, równanie Clapeyrona, van der Waalsa, wirialne, równania stanu gazów rzeczywistych, prawo Daltona, kinetyczna teoria gazów, dławienie gazów, współczynnik Joule`a-Thomsona.10
T-W-2Podstawowe pojęcia i prawa chemii: definicja stężeń, masa molowa, stała Avogadra, stała Boltzmanna, prawo działania mas.4
T-W-3Termodynamika fenomenologiczna: 0-III zasady termodynamiki, ciepło, praca, energia, funkcje termodynamiczne, równanie Gibbsa-Helmholtza, procesy odwracalne i nieodwracalne, samorzutność procesów, termochemia, ciepło reakcji, prawo Hessa, pojemność cieplna, prawo Kirchoffa, termodynamiczna skala temperatur.12
T-W-4Równowagi fazowe: równowaga mechaniczna, fizyczna, termodynamiczna, chemiczna, trwała, chwiejna , metastabilna, klasyfikacja przemian fazowych, diagramy fazowe w układzie jedno-trójskładnikowych gaz-ciecz-ciało stałe w zastosowaniu do procesów rzeczywistych, reguła faz Gibbsa, reguła prostej łączącej, reguła dźwigni, równanie Claussiusa-Clapeyrona, równanie Nernsta, ciecze niemieszające się.7
T-W-5Roztwory: klasyfikacja roztworów, równanie Raoulta, Henry`ego, wielkości cząstkowe molowe, potencjał chemiczny, termodynamika mieszania, aktywność, funkcje mieszania, ekscesu, równanie Gibbsa-Duhema, właściwości koligatywne.7
T-W-6Statyka chemiczna: Stałe równowagi reakcji, ich związek z funkcjami termodynamicznymi i ich zależność od ciśnienia i temperatury, reguła przekory, przewidywanie kierunku przemian, kwasy i zasady, pH, bufory i wskaźniki.8
T-W-7Kinetyka chemiczna: Równanie kinetyczne – postać różniczkowa i całkowa, rzędowość i cząsteczkowość reakcji, mechanizmy reakcji, równanie Arrheniusa, tryplet kinetyczny, reakcje zerowego, pierwszego, drugiego, ułamkowego rzędu, reakcje równoległe, następcze, łańcuchowe, kataliza, teoria kompleksu aktywnego, teoria zderzeń.6
T-W-8Elektrochemia: 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 stężenia, teoria dysocjacji, stopień dysocjacji, stałą dysocjacji, prawo rozcieńczeń Ostwalda, procesy elektrochemiczne, elektrody, ogniwa, reakcje zachodzące w ogniwie, równanie Nernsta, standardowe napięcie ogniwa, elektrolizery, graniczne prawo Debay`a-Hückla.6
60

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1Udział w ćwiczeniach audytoryjnych15
A-A-2Konsultacje z prowadzącym ćwiczenia2
A-A-3Zapoznanie się ze wskazaną literaturą7
A-A-4Przygotowanie sie do ćwiczeń4
A-A-5Udział w kolokwium2
30
laboratoria
A-L-1Udział w zajęciach laboratoryjnych.25
A-L-2Przygotowanie się do zajęć laboratoryjnych.5
A-L-3Opracowanie wyników pomiarów.10
A-L-4Przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń.5
A-L-5Przygotowanie się do kolokwium.15
60
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w wykładach.60
A-W-2Konsultacje z wykładowcą.8
A-W-3Zapoznanie się ze wskazaną literaturą.18
A-W-4Przygotowanie się do egzaminu.32
A-W-5Udział w egzaminie.2
120

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny, anegdota, objaśnianie, wyjaśnianie, dyskusja dydaktyczna, pokaz ilustracji, ćwiczenia przedmiotowe.
M-2ćwiczenia laboratoryjne, objasnianie i wyjaśnienie problemów

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Ocena formująca, z zakresu wymagań wstępnych, nie mająca wpływu na ocenę końcową, prowadzona na początku zajęć mająca na celu ukierunkowanie nauczania do poziomu studentów
S-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się, pod koniec semestru.
S-3Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się, poprawności wykonania pomiarów i opracowania wyników tych pomiarów po każdym wykonanym ćwiczeniu, na podstawie ustnego zaliczenia tego ćwiczenia. Ocena końcowa, podsumowujaca to średnia arytmetyczna ocen z wykonanych przez studenta ćwiczeń.

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
Nano_1A_B10_W01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie: zdefiniować: stan skupienia, gaz doskonały, parametry stanu, ciśnienie, temperaturę, wielkości intensywne i ekstensywne, przemianę, układ, fazę, stopień swobody, składnik, indywiduum chemiczne, stężenia, energię wewnętrzną, ciepło, pracę, entropię, entalpię, entalpię swobodną, energię swobodną, pojemność cieplną, prędkość średnią kwadratową, dyfuzję, efuzję, lepkość, napięcie powierzchniowe, ciepło reakcji, reakcje endo- i egzotermiczną, równowagę fizyczną i chemiczną, przemianę fazową I i II rodzaju, procesy samorzutne, iloraz reakcji, współczynnik podziału, substraty, produkty, stałą równowagi reakcji, szybkość reakcji, wielkości cząstkowe molowe, aktywność, stan standardowy, funkcje mieszania, 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, polaryzowalność, 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, elektrody, 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 roztworach 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 kinetyczne reakcji
Nano_1A_W02C-1T-W-8, T-W-1, T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7M-1S-2

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
Nano_1A_B10_U01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: Analizować: diagramy fazowe, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami. Dobierać: wskaźniki, metody analityczne, bufory, elektrody, metody wyznaczania rzędowości reakcji. Korzystać: z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych. Rozwiązywać: zadania z zakresu chemii fizycznej. Obliczać: funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, stałe równowagi reakcji i równowagowe stopnie przemiany Wyszukiwać: w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych. Wyznaczyć: linię operacyjną procesu rektyfikacji Zbilansować: proces destylacji, rektyfikacji, ekstrakcji Zinterpretować; diagram fazowy, równanie kinetyczne.
Nano_1A_U10, Nano_1A_U14C-1T-A-1M-1S-2

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
Nano_1A_B10_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.
Nano_1A_K01C-1T-L-1, T-A-1M-2S-2, S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
Nano_1A_B10_W01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie: zdefiniować: stan skupienia, gaz doskonały, parametry stanu, ciśnienie, temperaturę, wielkości intensywne i ekstensywne, przemianę, układ, fazę, stopień swobody, składnik, indywiduum chemiczne, stężenia, energię wewnętrzną, ciepło, pracę, entropię, entalpię, entalpię swobodną, energię swobodną, pojemność cieplną, prędkość średnią kwadratową, dyfuzję, efuzję, lepkość, napięcie powierzchniowe, ciepło reakcji, reakcje endo- i egzotermiczną, równowagę fizyczną i chemiczną, przemianę fazową I i II rodzaju, procesy samorzutne, iloraz reakcji, współczynnik podziału, substraty, produkty, stałą równowagi reakcji, szybkość reakcji, wielkości cząstkowe molowe, aktywność, stan standardowy, funkcje mieszania, 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, polaryzowalność, 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, elektrody, 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 roztworach 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 kinetyczne reakcji
2,0Nie spełnia kryteriów na ocenę dostateczną.
3,0W wyniku przeprowadzonych zajęć student w minimalnie niezbędnym stopniu opanował wiedzę z następujących działów chemii fizycznej: podstawowe pojęcia i prawa chemiczne, stany skupienia materii, termodynamika fenomenologiczna, roztwory i ich właściwości, zjawiska powierzchniowe, równowagi fazowe, statyka chemiczna, kinetyka chemiczna, elektrochemia.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
Nano_1A_B10_U01
W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: Analizować: diagramy fazowe, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami. Dobierać: wskaźniki, metody analityczne, bufory, elektrody, metody wyznaczania rzędowości reakcji. Korzystać: z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych. Rozwiązywać: zadania z zakresu chemii fizycznej. Obliczać: funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, stałe równowagi reakcji i równowagowe stopnie przemiany Wyszukiwać: w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych. Wyznaczyć: linię operacyjną procesu rektyfikacji Zbilansować: proces destylacji, rektyfikacji, ekstrakcji Zinterpretować; diagram fazowy, równanie kinetyczne.
2,0Nie spełnia kryteriów na ocenę dostateczną.
3,0W wyniku przeprowadzonych zajęć student w minimalnie niezbędnym stopniu umie: analizować: diagramy, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami układów i procesów; korzystać: z literatury fachowej. Ponadto w minimalnie niezbędnym stopniu umie: obsługiwać: pehametr, spektrofotometr, refraktometr, wiskozymetr, konduktometr, ebuliometr, termostat; rozwiązywać zadania z zakresu chemii fizycznej; wykonywać pomiary właściwości fizykochemicznych materii; interpretować uzyskane wyniki pomiarów, diagramy fazowe, równania kinetyczne; zorganizować stanowisko pracy w laboratorium, pomiary podstawowych wielkości fizykochemicznych itp.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
Nano_1A_B10_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.
2,0Nie spełnia kryteriów na ocenę dostateczną.
3,0Student nabył w minimalnie niezbędnym stopniu następujące postawy: aktywna postawa w zdobywaniu wiedzy, umiejętność współpracy w grupie, aktywna postawa w pomiarach, jest chętny do prac laboratoryjnych, jest wrażliwy na sprawiedliwą ocenę, jest gotów do wyrażania ocen o przełożonym/prowadzącym zajęcia.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Atkins P.W., Chemia fizyczna, WN PWN, Warszawa, 2001
  2. Bursa S., Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1976
  3. Antoszczyszyn M., Sokołowska E., Straszko J., Termodynamika chemiczna układów rzeczywistych, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 1998

Literatura dodatkowa

  1. Praca zbiorowa, wyd. 3, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1966
  2. Barrow G.M, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa, 1971
  3. Szarawara J., Termodynamika chemiczna, WNT, Warszawa, 1985
  4. Gumiński K., Wykłady z chemii fizycznej, PWN, Warszawa, 1973
  5. Buchowski H., Ufnalski W., Roztwory, WNT, Warszawa, 1995
  6. Adamson A. W., Zadania z chemii fizycznej, PWN, Warszawa, 1978
  7. Avery H.E., Shaw D.J., Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, PWN, Warszawa, 1974
  8. Demichowicz-Pigoniowa J., Obliczenia fizykochemiczne. Termodynamika chemiczna i nauka o fazach, PWN, Warszawa, 1980

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KODTreść programowaGodziny
T-A-1Kinetyczna teoria gazów, szybkość dyfuzji i efuzji, równanie stanu gazu doskonałego i rzczywistego, I i II zasada termodynamiki, zmiany energii wewnętrznej, ciepła, i pracy w przemianach izotermicznych, izobarycznych, izochorycznych i adiabatycznych, obliczanie zmian, entropii, entalpii i entalpii swobodnej w procesach fizycznych, przemianach fazowych i reakcjach chemicznych, przewidywanie kierunku przemian i samorzutności procesów, okrślanie wpływu ciśnienia i temperatury na wartości funkcji termodynamicznych i stałych równowagi reakcji, prawo Henry`ego i Raoulta, interpretacja diagramów fazowych, bilans destylacji, destylacji z parą wodną, rektyfikacji, ekstrakcji, współczynniki aktywności15
15

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Pomiar temperatury, ciśnienia, prężności par, gęstości, lepkości, współczynnika załamania światła, ekstynkcji, przewodnictwa właściwego, napięcia powierzchniowego, pojemności cieplnej, stężeń, pH i ich zmian pod wpływem zmian parametrów intensywnych, efektów cieplnych przemian fizycznych i chemicznych, wyznaczanie równowag fazowych w różnych układach. Wykorzystanie danych eksperymentalnych do interpretacji zjawisk zachodzących w rzeczywistych układach. Matematyczny opis analizowanych zależności i procesów z wyko-rzystaniem uzyskanych danych doświadczalnych.30
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Stany skupienia materii: charakterystyka poszczególnych stanów skupienia, równanie Clapeyrona, van der Waalsa, wirialne, równania stanu gazów rzeczywistych, prawo Daltona, kinetyczna teoria gazów, dławienie gazów, współczynnik Joule`a-Thomsona.10
T-W-2Podstawowe pojęcia i prawa chemii: definicja stężeń, masa molowa, stała Avogadra, stała Boltzmanna, prawo działania mas.4
T-W-3Termodynamika fenomenologiczna: 0-III zasady termodynamiki, ciepło, praca, energia, funkcje termodynamiczne, równanie Gibbsa-Helmholtza, procesy odwracalne i nieodwracalne, samorzutność procesów, termochemia, ciepło reakcji, prawo Hessa, pojemność cieplna, prawo Kirchoffa, termodynamiczna skala temperatur.12
T-W-4Równowagi fazowe: równowaga mechaniczna, fizyczna, termodynamiczna, chemiczna, trwała, chwiejna , metastabilna, klasyfikacja przemian fazowych, diagramy fazowe w układzie jedno-trójskładnikowych gaz-ciecz-ciało stałe w zastosowaniu do procesów rzeczywistych, reguła faz Gibbsa, reguła prostej łączącej, reguła dźwigni, równanie Claussiusa-Clapeyrona, równanie Nernsta, ciecze niemieszające się.7
T-W-5Roztwory: klasyfikacja roztworów, równanie Raoulta, Henry`ego, wielkości cząstkowe molowe, potencjał chemiczny, termodynamika mieszania, aktywność, funkcje mieszania, ekscesu, równanie Gibbsa-Duhema, właściwości koligatywne.7
T-W-6Statyka chemiczna: Stałe równowagi reakcji, ich związek z funkcjami termodynamicznymi i ich zależność od ciśnienia i temperatury, reguła przekory, przewidywanie kierunku przemian, kwasy i zasady, pH, bufory i wskaźniki.8
T-W-7Kinetyka chemiczna: Równanie kinetyczne – postać różniczkowa i całkowa, rzędowość i cząsteczkowość reakcji, mechanizmy reakcji, równanie Arrheniusa, tryplet kinetyczny, reakcje zerowego, pierwszego, drugiego, ułamkowego rzędu, reakcje równoległe, następcze, łańcuchowe, kataliza, teoria kompleksu aktywnego, teoria zderzeń.6
T-W-8Elektrochemia: 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 stężenia, teoria dysocjacji, stopień dysocjacji, stałą dysocjacji, prawo rozcieńczeń Ostwalda, procesy elektrochemiczne, elektrody, ogniwa, reakcje zachodzące w ogniwie, równanie Nernsta, standardowe napięcie ogniwa, elektrolizery, graniczne prawo Debay`a-Hückla.6
60

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KODForma aktywnościGodziny
A-A-1Udział w ćwiczeniach audytoryjnych15
A-A-2Konsultacje z prowadzącym ćwiczenia2
A-A-3Zapoznanie się ze wskazaną literaturą7
A-A-4Przygotowanie sie do ćwiczeń4
A-A-5Udział w kolokwium2
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Udział w zajęciach laboratoryjnych.25
A-L-2Przygotowanie się do zajęć laboratoryjnych.5
A-L-3Opracowanie wyników pomiarów.10
A-L-4Przygotowanie sprawozdań z ćwiczeń.5
A-L-5Przygotowanie się do kolokwium.15
60
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w wykładach.60
A-W-2Konsultacje z wykładowcą.8
A-W-3Zapoznanie się ze wskazaną literaturą.18
A-W-4Przygotowanie się do egzaminu.32
A-W-5Udział w egzaminie.2
120
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięNano_1A_B10_W01W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien być w stanie: zdefiniować: stan skupienia, gaz doskonały, parametry stanu, ciśnienie, temperaturę, wielkości intensywne i ekstensywne, przemianę, układ, fazę, stopień swobody, składnik, indywiduum chemiczne, stężenia, energię wewnętrzną, ciepło, pracę, entropię, entalpię, entalpię swobodną, energię swobodną, pojemność cieplną, prędkość średnią kwadratową, dyfuzję, efuzję, lepkość, napięcie powierzchniowe, ciepło reakcji, reakcje endo- i egzotermiczną, równowagę fizyczną i chemiczną, przemianę fazową I i II rodzaju, procesy samorzutne, iloraz reakcji, współczynnik podziału, substraty, produkty, stałą równowagi reakcji, szybkość reakcji, wielkości cząstkowe molowe, aktywność, stan standardowy, funkcje mieszania, 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, polaryzowalność, 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, elektrody, 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 roztworach 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 kinetyczne reakcji
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówNano_1A_W02ma uporządkowaną i podbudowana teoretycznie wiedzę ogólną w zakresie chemii fizycznej, nieorganicznej i organicznej, analitycznej, biochemii, fizyki i ich technicznych zastosowań niezbędną do rozumienia i opisu podstawowych zjawisk fizycznych oraz rozumienia roli fizyki w różnych obszarach techniki i nanotechnologii
Cel przedmiotuC-1Przyswojenie ogólnych zależności wiążących mierzalne własności materii i jednolitych form ich prezentowania. Poznanie, zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach fizykochemicznych. Umiejętność stosowania podstawowych wiadomości z zakresu termodynamiki, równowag, kinetyki i elektrochemii do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia. Umiejętność interpretacji wyników eksperymentalnych uzyskanych z wykorzystaniem nowoczesnych metod badawczych oraz przewidywania własności fizykochemicznych materii.
Treści programoweT-W-8Elektrochemia: 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 stężenia, teoria dysocjacji, stopień dysocjacji, stałą dysocjacji, prawo rozcieńczeń Ostwalda, procesy elektrochemiczne, elektrody, ogniwa, reakcje zachodzące w ogniwie, równanie Nernsta, standardowe napięcie ogniwa, elektrolizery, graniczne prawo Debay`a-Hückla.
T-W-1Stany skupienia materii: charakterystyka poszczególnych stanów skupienia, równanie Clapeyrona, van der Waalsa, wirialne, równania stanu gazów rzeczywistych, prawo Daltona, kinetyczna teoria gazów, dławienie gazów, współczynnik Joule`a-Thomsona.
T-W-2Podstawowe pojęcia i prawa chemii: definicja stężeń, masa molowa, stała Avogadra, stała Boltzmanna, prawo działania mas.
T-W-3Termodynamika fenomenologiczna: 0-III zasady termodynamiki, ciepło, praca, energia, funkcje termodynamiczne, równanie Gibbsa-Helmholtza, procesy odwracalne i nieodwracalne, samorzutność procesów, termochemia, ciepło reakcji, prawo Hessa, pojemność cieplna, prawo Kirchoffa, termodynamiczna skala temperatur.
T-W-4Równowagi fazowe: równowaga mechaniczna, fizyczna, termodynamiczna, chemiczna, trwała, chwiejna , metastabilna, klasyfikacja przemian fazowych, diagramy fazowe w układzie jedno-trójskładnikowych gaz-ciecz-ciało stałe w zastosowaniu do procesów rzeczywistych, reguła faz Gibbsa, reguła prostej łączącej, reguła dźwigni, równanie Claussiusa-Clapeyrona, równanie Nernsta, ciecze niemieszające się.
T-W-5Roztwory: klasyfikacja roztworów, równanie Raoulta, Henry`ego, wielkości cząstkowe molowe, potencjał chemiczny, termodynamika mieszania, aktywność, funkcje mieszania, ekscesu, równanie Gibbsa-Duhema, właściwości koligatywne.
T-W-6Statyka chemiczna: Stałe równowagi reakcji, ich związek z funkcjami termodynamicznymi i ich zależność od ciśnienia i temperatury, reguła przekory, przewidywanie kierunku przemian, kwasy i zasady, pH, bufory i wskaźniki.
T-W-7Kinetyka chemiczna: Równanie kinetyczne – postać różniczkowa i całkowa, rzędowość i cząsteczkowość reakcji, mechanizmy reakcji, równanie Arrheniusa, tryplet kinetyczny, reakcje zerowego, pierwszego, drugiego, ułamkowego rzędu, reakcje równoległe, następcze, łańcuchowe, kataliza, teoria kompleksu aktywnego, teoria zderzeń.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny, anegdota, objaśnianie, wyjaśnianie, dyskusja dydaktyczna, pokaz ilustracji, ćwiczenia przedmiotowe.
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się, pod koniec semestru.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Nie spełnia kryteriów na ocenę dostateczną.
3,0W wyniku przeprowadzonych zajęć student w minimalnie niezbędnym stopniu opanował wiedzę z następujących działów chemii fizycznej: podstawowe pojęcia i prawa chemiczne, stany skupienia materii, termodynamika fenomenologiczna, roztwory i ich właściwości, zjawiska powierzchniowe, równowagi fazowe, statyka chemiczna, kinetyka chemiczna, elektrochemia.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięNano_1A_B10_U01W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: Analizować: diagramy fazowe, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami. Dobierać: wskaźniki, metody analityczne, bufory, elektrody, metody wyznaczania rzędowości reakcji. Korzystać: z literatury fachowej, poradników fizykochemicznych. Rozwiązywać: zadania z zakresu chemii fizycznej. Obliczać: funkcje termodynamiczne reakcji chemicznych, stałe równowagi reakcji i równowagowe stopnie przemiany Wyszukiwać: w literaturze własności fizykochemiczne substancji, wartości standardowych funkcji termodynamicznych. Wyznaczyć: linię operacyjną procesu rektyfikacji Zbilansować: proces destylacji, rektyfikacji, ekstrakcji Zinterpretować; diagram fazowy, równanie kinetyczne.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówNano_1A_U10potrafi dokonać doboru metod analitycznych i aparatury właściwych dla przeprowadzenia badań laboratoryjnych oraz dokonać krytycznej analizy sposobów ich wykorzystania i ocenić istniejące rozwiązania techniczne, w szczególności urządzenia, obiekty, systemy, procesy, usługi
Nano_1A_U14potrafi oznaczać właściwości fizyczne i chemiczne związków chemicznych i materiałów, w szczególności nanomateriałów przy wykorzystaniu odpowiednich technik badawczych
Cel przedmiotuC-1Przyswojenie ogólnych zależności wiążących mierzalne własności materii i jednolitych form ich prezentowania. Poznanie, zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach fizykochemicznych. Umiejętność stosowania podstawowych wiadomości z zakresu termodynamiki, równowag, kinetyki i elektrochemii do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia. Umiejętność interpretacji wyników eksperymentalnych uzyskanych z wykorzystaniem nowoczesnych metod badawczych oraz przewidywania własności fizykochemicznych materii.
Treści programoweT-A-1Kinetyczna teoria gazów, szybkość dyfuzji i efuzji, równanie stanu gazu doskonałego i rzczywistego, I i II zasada termodynamiki, zmiany energii wewnętrznej, ciepła, i pracy w przemianach izotermicznych, izobarycznych, izochorycznych i adiabatycznych, obliczanie zmian, entropii, entalpii i entalpii swobodnej w procesach fizycznych, przemianach fazowych i reakcjach chemicznych, przewidywanie kierunku przemian i samorzutności procesów, okrślanie wpływu ciśnienia i temperatury na wartości funkcji termodynamicznych i stałych równowagi reakcji, prawo Henry`ego i Raoulta, interpretacja diagramów fazowych, bilans destylacji, destylacji z parą wodną, rektyfikacji, ekstrakcji, współczynniki aktywności
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny, anegdota, objaśnianie, wyjaśnianie, dyskusja dydaktyczna, pokaz ilustracji, ćwiczenia przedmiotowe.
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się, pod koniec semestru.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Nie spełnia kryteriów na ocenę dostateczną.
3,0W wyniku przeprowadzonych zajęć student w minimalnie niezbędnym stopniu umie: analizować: diagramy, schematy reakcji, równania kinetyczne, zmiany funkcji termodynamicznych, zależności pomiędzy parametrami układów i procesów; korzystać: z literatury fachowej. Ponadto w minimalnie niezbędnym stopniu umie: obsługiwać: pehametr, spektrofotometr, refraktometr, wiskozymetr, konduktometr, ebuliometr, termostat; rozwiązywać zadania z zakresu chemii fizycznej; wykonywać pomiary właściwości fizykochemicznych materii; interpretować uzyskane wyniki pomiarów, diagramy fazowe, równania kinetyczne; zorganizować stanowisko pracy w laboratorium, pomiary podstawowych wielkości fizykochemicznych itp.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięNano_1A_B10_K01W 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.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówNano_1A_K01rozumie potrzebę podnoszenia swoich kwalifikacji, rozumie konieczność nieustannej adaptacji swojej wiedzy i umiejętności do zmian zachodzących w technice i nanotechnologii, potrafi organizować proces zdobywania wiedzy przez inne osoby oraz zachęcać je do pracy samodzielnej
Cel przedmiotuC-1Przyswojenie ogólnych zależności wiążących mierzalne własności materii i jednolitych form ich prezentowania. Poznanie, zrozumienie i interpretacja zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach fizykochemicznych. Umiejętność stosowania podstawowych wiadomości z zakresu termodynamiki, równowag, kinetyki i elektrochemii do przewidywania kierunku przebiegu procesów i doboru warunków ich prowadzenia. Umiejętność interpretacji wyników eksperymentalnych uzyskanych z wykorzystaniem nowoczesnych metod badawczych oraz przewidywania własności fizykochemicznych materii.
Treści programoweT-L-1Pomiar temperatury, ciśnienia, prężności par, gęstości, lepkości, współczynnika załamania światła, ekstynkcji, przewodnictwa właściwego, napięcia powierzchniowego, pojemności cieplnej, stężeń, pH i ich zmian pod wpływem zmian parametrów intensywnych, efektów cieplnych przemian fizycznych i chemicznych, wyznaczanie równowag fazowych w różnych układach. Wykorzystanie danych eksperymentalnych do interpretacji zjawisk zachodzących w rzeczywistych układach. Matematyczny opis analizowanych zależności i procesów z wyko-rzystaniem uzyskanych danych doświadczalnych.
T-A-1Kinetyczna teoria gazów, szybkość dyfuzji i efuzji, równanie stanu gazu doskonałego i rzczywistego, I i II zasada termodynamiki, zmiany energii wewnętrznej, ciepła, i pracy w przemianach izotermicznych, izobarycznych, izochorycznych i adiabatycznych, obliczanie zmian, entropii, entalpii i entalpii swobodnej w procesach fizycznych, przemianach fazowych i reakcjach chemicznych, przewidywanie kierunku przemian i samorzutności procesów, okrślanie wpływu ciśnienia i temperatury na wartości funkcji termodynamicznych i stałych równowagi reakcji, prawo Henry`ego i Raoulta, interpretacja diagramów fazowych, bilans destylacji, destylacji z parą wodną, rektyfikacji, ekstrakcji, współczynniki aktywności
Metody nauczaniaM-2ćwiczenia laboratoryjne, objasnianie i wyjaśnienie problemów
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca osiągnięte efekty uczenia się, pod koniec semestru.
S-1Ocena formująca: Ocena formująca, z zakresu wymagań wstępnych, nie mająca wpływu na ocenę końcową, prowadzona na początku zajęć mająca na celu ukierunkowanie nauczania do poziomu studentów
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Nie spełnia kryteriów na ocenę dostateczną.
3,0Student nabył w minimalnie niezbędnym stopniu następujące postawy: aktywna postawa w zdobywaniu wiedzy, umiejętność współpracy w grupie, aktywna postawa w pomiarach, jest chętny do prac laboratoryjnych, jest wrażliwy na sprawiedliwą ocenę, jest gotów do wyrażania ocen o przełożonym/prowadzącym zajęcia.
3,5
4,0
4,5
5,0