Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Reakcje w ciele stałym - kurs rozszerzony
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CCER-1-307-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Ceramika
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Filipek Robert (rof@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Potrafi posługiwać się wiedzą z zakresu chemii ciała stałego, w szczególności z zakresu termodynamiki i kinetyki procesów zachodzących z udziałem ciał stałych. Zna różne mechanizmy determinujące kinetykę heterogeniczną oraz czynniki wpływające na szybkość i mechanizm reakcji; wpływ morfologii materiału na strukturę defektów, Potrafi ilościowo opisać wpływ temperatury, ciśnienia oraz stężenia domieszki na stężenie defektów punktowych w ciele stałym i właściwości ciał stałych.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu chemii ciała stałego, niezbędną do zrozumienia procesów zachodzących z udziałem reakcji w fazie stałej CER1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_W002 Ma poszerzoną wiedzę o wybranych materiałach ceramicznych oraz zna zasady posługiwania się diagramami fazowymi. Posiada wiedzę o przepływach masy w stanie stałym. CER1A_W03 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi posługiwać się poszerzoną wiedzą z zakresu chemii ciała stałego, w szczególności wiedzą z zakresu termodynamiki i kinetyki procesów oraz wiedzą dotyczącą procesów transportu masy w stanie stałym. CER1A_U01, CER1A_U04 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Rozumie potrzebę podnoszenia swoich kompetencji zawodowych w obszarze chemii ciała stałego. CER1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_K002 Potrafi brać twórczy udział w pracy zespołowej przy wykorzystaniu swojej wiedzy i umiejętności. CER1A_K01 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu chemii ciała stałego, niezbędną do zrozumienia procesów zachodzących z udziałem reakcji w fazie stałej + - - - - + - - - - -
M_W002 Ma poszerzoną wiedzę o wybranych materiałach ceramicznych oraz zna zasady posługiwania się diagramami fazowymi. Posiada wiedzę o przepływach masy w stanie stałym. + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi posługiwać się poszerzoną wiedzą z zakresu chemii ciała stałego, w szczególności wiedzą z zakresu termodynamiki i kinetyki procesów oraz wiedzą dotyczącą procesów transportu masy w stanie stałym. + - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Rozumie potrzebę podnoszenia swoich kompetencji zawodowych w obszarze chemii ciała stałego. - - - - - + - - - - -
M_K002 Potrafi brać twórczy udział w pracy zespołowej przy wykorzystaniu swojej wiedzy i umiejętności. - - - - - + - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

Elementy termodynamiki. Równania termodynamiki procesów nieodwracalnych.
Struktura ciała stałego. Przemiany fazowe jako przebudowa sieci krystalicznej. Elementy morfologii kryształów: monokryształy i polikryształy.
Defekty w materiałach. Defekty 0, 1, 2 i 3-wymiarowe. Chemia defektów punktowych. Termodynamika defektów punktowych. Równowagi defektowe. Wpływ defektów na własności transportowe w związkach stechiometrycznych i niestechiometrycznych.
Wiązania chemiczne a właściwości elektronowe. Typy wiązań chemicznych i ich wpływ na właściwości elektronowe. Teoria pasmowa ciała stałego. Podział ciał stałych ze względu na
właściwości struktury pasm – przewodniki, półprzewodniki, izolatory.
Wpływ morfologii materiału na jego strukturę defektów. Wpływ defektów i domieszek na właściwości ciał stałych.
Systematyka przemian w fazie stałej. Rekacje kontrolowane przebiegiem reakcji chemicznej, dyfuzją, parowaniem, kondensacją.
Reakcje homogeniczne i heterogeniczne. Reakcje ciało stałe – gaz; reakcje rozkładu ciał
stałych; reakcje ciało stałe – ciecz; reakcje pomiędzy ciałami stałymi.
Mikroskopowe mechanizmy dyfuzji, dyfuzja samoistna, dyfuzja chemiczna. Fenomenologiczny opis dyfuzji. Dyfuzja reakcyjna.
Spiekanie. Modele reakcji heterogenicznych.
Reakcje pomiędzy ciałami stałymi. Czynniki wpływające na szybkość i mechanizm reakcji.

Zajęcia seminaryjne (15h):

Metody badań mechanizmu reakcji z udziałem ciał stałych: termograwimetria, termiczna analiza różnicowa.
Przewodniki elektronowe i jonowe. Pomiary przewodnictwa elektrycznego ciał stałych.
Klasyczne metody chemii ciała stałego. Wyznaczanie struktury defektów.
Zagadnienia odwrotne: wyznaczanie współczynników dyfuzji i określanie mechanizmu dyfuzji.
Reakcje defektowe w związkach stechiometrycznych i niestechiometrycznych.
Modele wybranych procesów: wzrost faz międzymetalicznych; lutowanie dyfuzyjne. Utlenianie metali i stopów.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Zajęcia seminaryjne: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkami koniecznymi uzyskania zaliczenia z przedmiotu Reakcje w Ciele Stałym są:
1. Obecność na co najmniej 75% wykładów
2. Uzyskanie oceny co najmniej 3.0 z seminarium

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Podstawą oceny przedmiotu jest średnia ocen z kolokwiów. Uwzględnia się również ocenę
uzyskaną przez studenta za wygłoszony referat oraz ocenę za aktywność studenta na zajęciach seminaryjnych.

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

Wszystkie nieobecności na zajęciach seminaryjnych student winien odrobić. Sposób odrabiania zajęć ustala prowadzący indywidualnie ze studentem. Maksymalna liczba zajęć, które student może odrabiać wynosi 1.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Zaliczony kurs z matematyki, fizyki i chemii ogólnej z oceną dobrą.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. J.Dereń, J. Haber, R. Pampuch – Chemia ciała stałego, Warszawa 1975.
2. L. Smart and E. Moore, Solid State Chemistry, 1st Ed. Chapman & Hall 1992, 3rd Ed.
3. H. Schmalzried, Reakcje w ciele stałym, PWN 1978.
4. H. Schmalzried, Chemical kinetics of solids, Weinheim VCH, 1995.
5. A.M. Gusak, Diffusion – controlled solid state reactions, Wiley & Sons 2011.
6. S. Mrowec, Teoria dyfuzji w stanie stałym : wybrane zagadnienia, PWN, 1989.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. R. Filipek, “Mathematical model of interdiffusion in multi-component open systems showing concentration dependent intrinsic diffusivities”, J. of Molecular Liquids, 86, (2000), 6976.
2. R. Filipek, „Modelowanie dyfuzji w układach wieloskładnikowych”, Ceramika, 90, (2005), 1272.
3. P. Pasierb, R. Filipek, M. Rękas, Chemical diffusion in Sr(Ce1-xYx)O3-δ, Polish Journal of Chemistry, 83, (2009), 1443–1454.
4. R. Filipek, K. Szyszkiewicz, P. Dziembaj, P. Skrzyniarz, A. Wierzbicka-Miernik, P. Zięba, Modeling of reactive diffusion: mechanism and kinetics of the intermetallics growth in Ag/Ag interconnections, Journal of Materials Engineering and Performance, 21 (5), (2012), 638–647.
5. R. Filipek, K. Szyszkiewicz, “Inverse methods in corrosion research and materials degradation”, Ochrona przed Korozją, 60 (10), (2017), 358–363.

Informacje dodatkowe:

Brak