- Nazwa przedmiotu:
- Chemia 1/ Chemistry 1
- Koordynator przedmiotu:
- prof. dr hab. inż. Janusz Płocharski, dr inż. Regina Borkowska
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Inżynieria Materiałowa
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowy
- Kod przedmiotu:
- CH1
- Semestr nominalny:
- 1 / rok ak. 2017/2018
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- Łączna liczba godzin pracy studenta - 150, obejmuje:
1) godziny kontaktowe - 75 godzin, w tym: obecność na wykładach - 45 godzin, udział w ćwiczeniach - 30 godzin;
2) zapoznanie się ze wskazaną literaturą i przygotowanie do ćwiczeń - 35 godzin;
3) przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 40 godzin.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Obecność na wykładach - 45 godzin; udział w ćwiczeniach - 30 godzin; konsultacje do wykładu i ćwiczeń - 15 godzin. Razem 90 godzin - 3 punkty ECTS
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 2 punkty ECTS - udział w ćwiczeniach, przygotowanie się do ćwiczeń
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład45h
- Ćwiczenia30h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- brak
- Limit liczby studentów:
- brak
- Cel przedmiotu:
- Celem zajęć jest nauczenie studentów podstawowych pojęć, praw oraz zależności obowiązujących w całej dziedzinie wiedzy jaką jest chemia. Najobszerniej potraktowano zagadnienia struktury elektronowej atomów, wiązań chemicznych i budowy cząsteczek oraz reakcji chemicznych w roztworach wodnych (reakcje kwas-zasada, reakcje utleniania – redukcji).
- Treści kształcenia:
- TREŚĆ WYKŁADU
1. Wprowadzenie do chemii:
- Podstawowe pojęcia: zjawiska chemiczne i fizyczne, substancje proste i złożone, związki chemiczne, mieszaniny fizyczne, atom, nuklid, izotop, masa atomowa, masa cząsteczkowa, mol.
- Podstawowe prawa chemiczne.
2. Ziarnista budowa materii
- Rodzaje oddziaływań między składnikami materii. Cząstki elementarne. Jądro atomowe. Liczba atomowa i masowa. Trwałość jąder. Przemiany jądrowe.
- Elektrownie atomowe. Datowanie izotopem 14C. Reakcje termojądrowe.
. Elektronowa struktura atomu - Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Funkcje falowe i równanie Schrödingera. Model atomu wodoru. Elektron jako fala stojąca. Liczby kwantowe. Orbitale atomowe. - Układ okresowy pierwiastków.
- Zapis konfiguracji elektronowych. Rozbudowa powłok elektronowych. Zakaz Pauli’ego i reguła Hunda. Elektrony walencyjne. Rdzenie atomowe.
4. Budowa cząsteczki – wiązania chemiczne - elektrony walencyjne i wiązania. Reguła oktetu Rodzaje wiązań chemicznych. Układy niespełniające reguły oktetu. - Elektroujemność. Energia wiązań chemicznych.
- Charakterystyka wiązania kowalencyjnego, jonowego i metalicznego. Wiązania w zapisie Lewisa. Wiązania wielokrotne.
- Hybrydyzacja orbitali atomowych. Metoda VSEPR. Wiązania zdelokalizowane. Rząd wiązania.
- Orbitale molekularne. Charakterystyka orbitali typu σ i π. Struktura orbitali molekularnych w prostych cząsteczkach dwuatomowych - przykłady. - Słabe wiązania chemiczne. Wiązania wodorowe. Siły van der Waalsa. 5. Reakcje chemiczne
- Pojęcie reakcji chemicznej, substraty, produkty, stechiometria.
- Reakcje kwasowo-zasadowe. Reakcje utleniania i redukcji.
- Podstawowe wiadomości z kinetyki i katalizy. Zależność szybkości reakcji od temperatury.
- Równowaga chemiczna – pojęcie równowagi dynamicznej. Stała równowagi. Reguła przekory.
6. Roztwory
- Woda jako substancja o szczególnych właściwościach.
- Rozpuszczalność, dysocjacja, solwatacja. - Koncepcja kwasów i zasad wg Brønsteda.
- Równowagi w roztworach słabych elektrolitów – dysocjacja, hydroliza, bufory, iloczyn rozpuszczalności, siła jonowa, aktywność.
- Rozpuszczalniki niewodne. Kwasy i zasady Lewisa. Kwasy i zasady twarde i miękkie.
7. Charakterystyka stanów skupienia materii - Gaz doskonały, gazy rzeczywiste. - Ciała stałe krystaliczne i amorficzne. Symetria kryształów, układy krystalograficzne. Kryształy jonowe, kowalencyjne i metaliczne, kryształy molekularne.
Związki o składzie niestechiometrycznym.
- Stan ciekły. Charakterystyka i struktura cieczy.
8. Zjawiska i procesy elektrochemiczne - Ogniwa elektrochemiczne, siła elektromotoryczna, potencjały półogniw, szereg elektrochemiczny metali.
- Elektroliza – procesy utleniania i redukcji na elektrodach, przykłady elektrolizy. Korozja elektrochemiczna.
9. Związki kompleksowe – budowa i właściwości; elementy teorii pola krystalicznego.
TREŚĆ ĆWICZEŃ
1. Podstawowe obliczenia chemiczne
- Sposoby wyrażania stężeń, przeliczanie stężeń, obliczenia;
- Wzory chemiczne, obliczenia związane ze składem związków chemicznych;
- Prawa gazowe, równanie stanu. 2. Struktura cząsteczek, równania chemiczne
- Struktura elektronowa atomów, zapełnianie powłok walencyjnych;
- Bilansowanie równań, ustalanie stopnia utlenienia i jego zmian w reakcjach utleniania – redukcji, obliczenia;
- Wzory Lewisa, geometria cząsteczek (VSEPR). 3. Równowagi chemiczne w roztworach - Równowaga termodynamiczna, stała równowagi i jej związek z równaniem reakcji;
- Reakcje kwasowo-zasadowe, hydroliza, trudno rozpuszczalne sole, tworzenie kompleksów, reakcje utleniania-redukcji, obliczenia;
- Roztwory buforowe – obliczenia pojemności i rozcieńczeń;
4. Potencjały utleniania-redukcji, reakcje elektrodowe, elektroliza i ogniwa galwaniczne – obliczenia oparte na równaniach Nernsta i Faradaya.
- Metody oceny:
- Sposób zaliczenia (ocena zintegrowana): • dwa testy z ćwiczeń rachunkowych – 30% końcowej oceny; • warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie ≥50% punktów z testów na ćwiczeniach audytoryjnych; • pisemny egzamin z wykładu – 70% końcowej oceny.
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- Literatura podstawowa do wykładu:
1. Adam Bielański, „Podstawy chemii nieorganicznej” tom I, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010
2. Loretta Jones, Peter Atkins, „Chemia ogólna – cząsteczki, materia, reakcje”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006
Literatura do ćwiczeń:
1. A. Śliwa: Obliczenia chemiczne: zbiór zadań z chemii ogólnej i analityki nieorganicznej. PWN, Warszawa, 1987
- Witryna www przedmiotu:
- http://www.ch.pw.edu.pl/~janzac
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt Ch_W1
- Posiada wiedzę związaną z budową atomową pierwiastków i cząsteczek oraz wiązań chemicznych
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń i egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe:
IM_W03
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01
- Efekt Ch_W2
- Ma wiedzę związaną z termodynamiką, kinetyką chemiczną i elektrochemią
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń i egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe:
IM_W03
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt Ch_U1
- Umie rozwiązać zadania rachunkowe z chemii ogólnej
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń
Powiązane efekty kierunkowe:
IM_U14
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U14
- Efekt Ch_U2
- Umiejętność rozumienia przemian chemicznych i ich znaczenia w wytwarzaniu i kształtowaniu właściwości materiałów inżynierskich
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń i egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe:
IM_U14
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U14
- Efekt Ch_U3
- Umie na podstawie wiedzy nabytej podczas wykładu, analizy zalecanej literatury lub innych fachowych źródeł rozszerzyć –poprzez pracę własną- posiadane dotychczas umiejętności i wiedzę z zakresu chemii ogólnej.
Weryfikacja: Kolokwium, obserwacja i ocena umiejętności studenta w trakcie zajęć.
Powiązane efekty kierunkowe:
IM_U05
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U05