Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Chemia I
Course of study:
2019/2020
Code:
SENR-1-103-s
Faculty of:
Energy and Fuels
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Energy Engineering
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. zw. dr hab. inż. Molenda Janina (molenda@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł ma charakter poznawczy obejmujący aktualny stan wiedzy w zakresie chemii ogólnej.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Student potrafi myśleć kreatywnie i rozumie wpływ rozwoju chemii na rozwój społeczeństwa. ENR1A_K01 Participation in a discussion,
Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Potrafi przewidywać właściwości chemiczne pierwiastków na podstawie struktury elektronowej powłoki walencyjnej atomów. ENR1A_U02 Participation in a discussion,
Test,
Examination,
Activity during classes
M_U002 Potrafi wskazywać najbardziej prawdopodobne drogi zachodzenia reakcji pomiędzy związkami chemicznymi. ENR1A_U02 Participation in a discussion,
Test,
Examination,
Activity during classes
M_U003 Potrafi czytać ze zrozumieniem podstawowe teksty chemiczne i posługiwać się poprawną terminologią. ENR1A_U08, ENR1A_U02 Participation in a discussion,
Test,
Examination,
Activity during classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna podstawową terminologię, pojęcia i prawa chemii a w szczególności: 1) pierwiastki chemiczne oraz podstawową klasyfikację związków i reakcji chemicznych, 2) ma wiedzę z zakresu podstawowych obliczeń w chemii. ENR1A_W01 Participation in a discussion,
Test,
Activity during classes,
Examination
M_W002 Poznał elementy współczesnej teorii budowy atomów i cząsteczek, a w szczególności strukturę elektronową atomów i związek układu okresowego z właściwościami chemicznymi pierwiastków oraz wiązanie chemiczne w ujęciu Lewisa. ENR1A_W01 Test,
Examination,
Activity during classes,
Participation in a discussion
M_W003 Zna elementy chemii jądrowej. ENR1A_W01 Examination
M_W004 Zna elementy fizykochemii, w tym przede wszystkim: 1) charakterystykę podstawowych stanów materii, 2) podstawy teorii roztworów elektrolitów i nieelektrolitów, 3) podstawowe pojęcia i prawa kinetyki chemicznej i katalizy, 4) równowagi w roztworach elektrolitów, aktywność, elementy elektrochemii. ENR1A_W01 Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
45 30 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student potrafi myśleć kreatywnie i rozumie wpływ rozwoju chemii na rozwój społeczeństwa. - + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi przewidywać właściwości chemiczne pierwiastków na podstawie struktury elektronowej powłoki walencyjnej atomów. + + - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi wskazywać najbardziej prawdopodobne drogi zachodzenia reakcji pomiędzy związkami chemicznymi. + + - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi czytać ze zrozumieniem podstawowe teksty chemiczne i posługiwać się poprawną terminologią. + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna podstawową terminologię, pojęcia i prawa chemii a w szczególności: 1) pierwiastki chemiczne oraz podstawową klasyfikację związków i reakcji chemicznych, 2) ma wiedzę z zakresu podstawowych obliczeń w chemii. + + - - - - - - - - -
M_W002 Poznał elementy współczesnej teorii budowy atomów i cząsteczek, a w szczególności strukturę elektronową atomów i związek układu okresowego z właściwościami chemicznymi pierwiastków oraz wiązanie chemiczne w ujęciu Lewisa. + + - - - - - - - - -
M_W003 Zna elementy chemii jądrowej. + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna elementy fizykochemii, w tym przede wszystkim: 1) charakterystykę podstawowych stanów materii, 2) podstawy teorii roztworów elektrolitów i nieelektrolitów, 3) podstawowe pojęcia i prawa kinetyki chemicznej i katalizy, 4) równowagi w roztworach elektrolitów, aktywność, elementy elektrochemii. + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 107 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 h
Preparation for classes 15 h
Realization of independently performed tasks 45 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (30h):
  1. Wprowadzenie

    Podstawowe prawa i pojęcia chemii. Nazewnictwo związków chemicznych. Reakcje chemiczne. Zasady zapisu równań chemicznych i dobierania współczynników. Podstawy obliczeń chemicznych.

  2. Budowa atomu

    Budowa atomów: nukleosynteza pierwiastków lekkich i ciężkich, budowa atomów wodoropodobnych (podstawowe zasady chemii kwantowej, orbitale atomowe), atomy wieloelektronowe.

  3. Wiązania chemiczne

    Wiązania chemiczne i budowa cząsteczek: struktury Lewisa, teoria wiązań walencyjnych, teoria orbitali molekularnych, rodzaje i właściwości wiązań chemicznych (długość wiązania, siła wiązania, elektroujemność)

  4. Stany skupienia materii

    Stany skupienia materii: stan gazowy – równanie stanu gazu doskonałego i rzeczywistego, ogólna charakterystyka stanu ciekłego, ogólna charakterystyka ciał stałych

  5. Termochemia

    Wybrane zagadnienia termochemii: układ, parametry i funkcje stanu, energetyka reakcji chemicznych, prawo Hessa, równowaga termodynamiczna, stałe równowagi, reguła przekory

  6. Kinetyka

    Wybrane zagadnienia kinetyki chemicznej: cząsteczkowość, rząd i szybkość reakcji, równania kinetyczne

  7. Kinetyka c.d.

    Teoria kompleksu aktywnego i zderzeń aktywnych, energia aktywacji, równanie Arrheniusa, katalizatory

  8. Teoria elektrolitów

    Kwasy, zasady i sole: elektrolity, dysocjacja elektrolityczna, kwasy i zasady Brønsteda, iloczyn jonowy wody, pH, kwasy i zasady Lewisa, prawo rozcieńczeń Ostwalda, hydroliza soli, roztwory buforowe, elektrolity amfoteryczne, rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności

  9. Elektrochemia

    Utlenianie i redukcja: potencjały redoks, równanie Nernsta, trendy zmian potencjałów standardowych, ogniwa elektrochemiczne

  10. Chemia koordynacyjna

    Wstęp do chemii koordynacyjnej: budowa związków kompleksowych, jony centralne i ligandy, termodynamika związków kompleksowych (stała tworzenia, trendy zmian stałej tworzenia, efekt chelatowy i makrocykliczny)

Auditorium classes (15h):
  1. Wstęp

    • Warunki zaliczenia przedmiotu, plan zajęć
    • Skale wielkości spotykane w chemii
    • Układ jednostek SI
    • Niepewność pomiarów i liczby w obliczeniach chemicznych

  2. Podstawowe definicje i prawa chemii

    • Atomy, pierwiastki, izotopy
    • Liczba atomowa, liczba masowa
    • Jednostka masy atomowej
    • Masa atomowa, masa cząsteczkowa
    • Mol, masa molowa, liczba Avogadra
    • Prawo zachowania masy i energii

  3. Budowa atomu

    • Orbitale atomowe
    • Liczby kwantowe
    • Energia orbitali

  4. Konfigurancje elektronowe atomów i jonów

    • Zasady rozbudowy powłok atomowych
    • Konfiguracje elektronowe atomów i jonów

  5. Układ okresowy pierwiastków

    • Nazwy pierwiastków chemicznych
    • Trendy właściwości w układzie okresowym

  6. Model Lewisa wiązań chemicznych

    • Reguła oktetu
    • Struktury Lewisa cząsteczek i jonów
    • Wyjątki od reguły oktetu

  7. Teoria orbitali molekularnych

    • Symetria orbitali
    • Orbitale wiążące i antywiążące
    • Diagramy energetyczne orbitali molekularnych
    • Konfiguracje elektronowe prostych cząsteczek

  8. Nomenklatura chemiczna

    Podstawowe zasady nazewnictwa nieorganicznych związków chemicznych

  9. Równania reakcji chemicznych

    • Zasady zapisu równań chemicznych i dobieranie współczynników stechiometrycznych
    • Obliczenia stechiometryczne
    • Wydajność reakcji
    • Substraty limitujące

  10. Równowaga chemiczna (cz. 1)

    • Stała równowagi reakcji chemicznej wyrażona poprzez stężenia lub ciśnienia cząstkowe
    • Interpretacja wartości stałej równowagi reakcji chemicznej
    • Obliczenia stężeń reagentów w stanie równowagi
    • Przewidywanie kierunku zachodzenia reakcji chemicznej w stanach nierównowagowych

  11. Równowaga chemiczna (cz. 2)

    • Reguła przekory (wpływ zmiany ilości reagentów, ciśnienia całkowitego i temperatury na stan równowagi reakcji chemicznej)

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

W celu uzyskania zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych konieczne jest zaliczenie dwóch zaplanowanych kolokwiów. Ocena zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych w pierwszym terminie wyznaczana będzie jako średnia arytmetyczna z ocen obu kolokwiów. W przypadku braku zaliczenia jednego lub obu kolokwiów możliwe będzie dwukrotne przystąpienie do kolokwium zaliczeniowego obejmującego całość materiału.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa – OK obliczana jest jako średnia ważona z ocen egzaminu (E) i ćwiczeń audytoryjnych (C ) wg wzoru: OK = 0,6*W1*E + 0,4*W2*C, gdzie W1 i W2 oznaczają współczynniki zależne od terminu uzyskania oceny pozytywnej z poszczególnych rodzajów zajęć. W1 oraz W2 = 1 w przypadku uzyskania pozytywnej oceny w pierwszym terminie; W1 oraz W2 = 0,9 w przypadku uzyskania pozytywnej oceny w drugim terminie; W1 oraz W2 = 0,8 w przypadku uzyskania pozytywnej oceny w trzecim terminie.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Na ćwiczeniach audytoryjnych nie jest dopuszczalna nieobecność nieusprawiedliwiona. W przypadku nieobecności usprawiedliwionej na kolokwium student będzie miał możliwość zaliczenia kolokwium w dodatkowym uzgodnionym terminie. Treści zadań rozwiązywanych w czasie zajęć i polecane podręczniki są udostępniane przez platformę Wirtualny Dziekanat.

Prerequisites and additional requirements:

Brak.

Recommended literature and teaching resources:
  1. „Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje”, Loretta Jones, Peter Atkins, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012.
  2. „Podstawy chemii nieorganicznej”, Adam Bielański, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2014.
  3. “Nowe nazewnictwo w chemii-związków nieorganicznych i organicznych” Wanda Śliwa, Natalia Zelichowicz, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1994.
  4. „Shriver & Atkins Inorganic Chemistry”, Peter Atkins, Tina Overton, Jonathan Rouke, Mark Weller, Fraser Armstrong, Oxford University Press, Oxford 2010.
  5. “Chemistry3. Introducing inorganic, organic and physical chemistry”, Andrew Burrows, John Holman, Andrew Parsons, Gwen Pilling, Gareth Price, Oxford University Press, Oxford 2017.
  6. „Chemistry”, John E. McMurry, Robert C. Fay, Jill Kirsten Robinson, Person Education Limited, Harlow 2016.
Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
  1. W. Zając, M. Tarach, A. Trenczek-Zając, “Towards control over redox behaviour and ionic conductivity in LiTi2(PO4)3 fast lithium-ion conductor”, Acta Materialia 140 (2017) 417-423.
  2. A. Kulka, K. Walczak, W. Zając, J. Molenda, Effect of reducing agents on low-temperature synthesis of nanostructured LiFePO4, Journal of Solid State Chemistry 253 (2017) 367-374.
  3. K. Świerczek, W. Zając, A. Klimkowicz, K. Zheng, N. Malikova, B. Dabrowski, Crystal structure and proton conductivity of highly oxygen-deficient Ba1-xLax(In,Zr,Sn)O3-δ perovskites, Solid State Ionics 275 (2015) 58-61.
  4. J. Molenda, K. Świerczek, rozdział p.t. „Strategies for perspective cathode materials for IT-SOFC” w J.T.S. Irvine, P. Connor (Eds.) „Solid Oxide Fuels Cells: Facts and Figures”, Springer, 2013, ISBN 978-1-4471-4455-7.
  5. K. Świerczek, „Projektowanie właściwości fizykochemicznych tlenkowych materiałów katodowych dla ogniw IT-SOFC oraz Li-ION”, Ceramika / Ceramics, 111 (2010), ISSN 0860-3340, ISBN 978-83-60958-68-1.
Additional information:

Brak.