Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Chemia fizyczna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CCER-1-401-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Ceramika
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Pasierb Paweł (ppasierb@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Aktywne uczestnictwo w zajęciach: wykładach, seminariach i laboratoriach umożliwia zdobycie wiedzy, umiejętności i kompetencji w zakresie: kinetyki chemicznej reakcji homo- i heterogenicznych, zjawisk i teorii adsorpcji, katalizy homo – i heterogenicznej, w tym kontaktowej, podstaw elektrochemii i teorii ogniw chemicznych.

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 zna podstawy kinetyki chemicznej reakcji homo- i heterogenicznych. CER1A_W01 Egzamin
M_W002 zna podstawy teorii adsorpcji i katalizy homo- i heterogenicznej ze szczególnym uwzględnieniem katalizy kontaktowej CER1A_W01 Egzamin
M_W003 zna podstawy elektrochemii i teorii ogniw chemicznych CER1A_W01 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi przeprowadzić ilościowy opis kinetyki reakcji chemicznej na podstawie otrzymanych danych CER1A_U02, CER1A_U04 Kolokwium
M_U002 potrafi wykorzystać podstawowe obliczenia elektrochemiczne do określania parametrów termodynamicznych roztworów elektrolitów CER1A_U02, CER1A_U04 Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 rozumie znaczenie wiedzy podstawowej w rozwoju technologii CER1A_K02 Aktywność na zajęciach
M_K002 rozumie wkład współczesnej chemii w postęp cywilizacyjny CER1A_K02 Udział w dyskusji
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
105 30 0 45 0 0 30 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 zna podstawy kinetyki chemicznej reakcji homo- i heterogenicznych. + - + - - + - - - - -
M_W002 zna podstawy teorii adsorpcji i katalizy homo- i heterogenicznej ze szczególnym uwzględnieniem katalizy kontaktowej + - + - - - - - - - -
M_W003 zna podstawy elektrochemii i teorii ogniw chemicznych + - + - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi przeprowadzić ilościowy opis kinetyki reakcji chemicznej na podstawie otrzymanych danych - - - - - + - - - - -
M_U002 potrafi wykorzystać podstawowe obliczenia elektrochemiczne do określania parametrów termodynamicznych roztworów elektrolitów - - + - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 rozumie znaczenie wiedzy podstawowej w rozwoju technologii + - + - - - - - - - -
M_K002 rozumie wkład współczesnej chemii w postęp cywilizacyjny + - - - - + - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 207 godz
Punkty ECTS za moduł 8 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 105 godz
Przygotowanie do zajęć 50 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 50 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
Chemia fizyczna – wybrane zagadnienia z zakresu kinetyki chemicznej, adsorpcji i katalizy oraz elektrochemii.

1. Podstawowe pojęcia kinetyki chemicznej. Rola badań szybkości reakcji
w technologii chemicznej.
2. Kinetyka reakcji 0, I, II i III rzędu (układy homogeniczne). Metody wyznaczania rzędu reakcji. Czas połowicznego zajścia reakcji.
3. Kinetyka reakcji równoległych i następczych. Teoria stanu stacjonarnego. Kinetyka reakcji równoległych.
4. Zależność szybkości reakcji od temperatury. Równanie Arrheniusa. Energia aktywacji.
5. Teoria zderzeń aktywnych.
6. Teoria stanu przejściowego.
7. Podstawy teorii katalizy w układach homogenicznych. Reakcje autokatalityczne.
8. Adsorpcja w układzie ciało stałe – gaz. Adsorpcja fizyczna i chemiczna. Izotermy i izobary adsorpcji. Reakcje kontaktowe. Kinetyka reakcji kontaktowych.
9. Kinetyka reakcji heterogenicznych. Dyfuzyjne i reakcyjne modele kinetyczne. Zależność szybkości reakcji heterogenicznych od temperatury.
10. Podstawy elektrochemii. Przewodnictwo elektrolitów, przewodnictwo równoważnikowe. Prawo niezależnego ruchu jonów. Ruchliwość jonów i liczby przenoszenia. Przewodnictwo równoważnikowe a ruchliwość jonów.
11. Zjawiska elektryczne na granicy faz. Potencjał międzyfazowy. Podwójna warstwa elektryczna. Potencjał elektrokinetyczny.
12. Elektrody i ogniwa. Elementy termodynamiki ogniw chemicznych. Potencjał elektrody. Siła elektromotoryczna ogniwa.
13. Rodzaje elektrod. Ogniwa chemiczne. Polaryzacja elektrod. Zastosowanie ogniw chemicznych do wyznaczania różnych wielkości fizykochemicznych.

Ćwiczenia laboratoryjne (45h):
Chemia Fizyczna – wybrane zagadnienia

1. Destylacja. Prawo Raoulta
2. Diagram fazowy układu Sn-Pb
3. Oznaczanie stopnia i stałej dysocjacji przy pomocy kolorymetru
4. Adsorpcja
5. Konduktometria
6. Ogniwa galwaniczne
7. Liczby przenoszenia jonów
8. Ruchliwość jonów
9. Wyznaczanie współczynników aktywności z pomiarów SEM
10. Pomiary pH metodą potencjometryczną
11. Wyznaczanie stałej szybkości reakcji rozkładu jonów trójsiarczanomanganowych metodą kolorymetryczną
12. Kinetyka reakcji rozkładu nadtlenku wodoru
13. Zależność SEM od temperatury
14. Entalpia zobojętniania
15. Stała szybkości reakcji inwersji sacharozy wyznaczana metodą polarymetryczną
16. Współczynnik podziału Nernsta

Zajęcia seminaryjne (30h):
Chemia Fizyczna – wybrane zagadnienia

1. Wyznaczanie rzędu reakcji homogenicznych na podstawie znajomości funkcji: stężenie substratu (produktu) – czas.
2. Dobór równania kinetycznego dla reakcji homogenicznych na podstawie różnych danych doświadczalnych. Ocena błędów wyznaczonych wartości stałych szybkości.
3. Wyznaczanie energii aktywacji reakcji homogenicznych i heterogenicznych na podstawie danych doświadczalnych. Ocena błędów wyznaczenia energii aktywacji.
4. Dobór modelu kinetycznego dla reakcji heterogenicznych na podstawie doświadczalnych zależności: stopień przereagowania – czas lub szybkość reakcji – czas. Kryteria jakości doboru modeli.
5. Obliczanie siły elektromotorycznej ogniw. Określanie kierunku zachodzenia reakcji utleniania i redukcji na podstawie wartości siły elektromotorycznej.
6. Wyznaczanie iloczynów rozpuszczalności oraz stałych dysocjacji drogą pomiaru siły elektromotorycznej ogniw.
7. Przewodnictwo roztworów, ruchliwość jonów, liczby przenoszenia.

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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • 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:

Warunkiem uzyskania zaliczenia (oceny pozytywnej) z ćwiczeń jest aktywne uczestnictwo w zajęciach oraz uzyskanie pozytywnych ocen z okresowych kolokwiów.
Uczestnictwo w zajęciach seminaryjnych (ćwiczeniach) jest obowiązkowe.
Warunkiem uzyskania zaliczenia (oceny pozytywnej) z laboratorium jest wykonanie wszystkich ćwiczeń przewidzainych w harmonogramie zajęć laboratoryjnych oraz przygotowanie i pozytywne zaliczenie sprawozdań z wykonania wszystkich ćwiczeń.
Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych jest obowiązkowe.
Odrabianie zaległych zajęć laboratoryjnych jest możliwe w terminie ustalonym z prowadzącym zajęcia.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia (oceny pozytywnej) z ćwiczeń oraz z laboratorium.

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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • 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:

Ocena końcowa = 0,3 x średnia ocena ćwiczeń + 0,3 x średnia ocena z laboratorium + 0,4 x średnia ocena egzaminu (oceny średnie, to średnie arytmetyczne ocen ze wszystkich terminów).

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

Wyrównywanie zaległości jest możliwe jedynie w przypadku obecności usprawiedliwionych.
Usprawiedliwienie jest możliwe w oparciu o zaświadczenie lekarskie lub inny dokument (względnie – jeżeli nie jest to możliwe – ustne uzasadnienie) potwierdzający zaistniałą sytuację.
Odrobienie laboratoriów jest możliwe w terminie zaproponowanym przez prowadzącego, w ramach możliwości organizacyjnych Wydziału (dostępność wolnych miejsc w laboratoium).
Odrobienie zajęć laboratoryjnych – części praktycznej, z przyczyn techniczno-organizacyjnych jest możliwe tylko w trakcie trwania semestru. Po tym terminie możliwe jest tylko przygotowanie i zaliczenie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń praktycznych.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Konieczność znajomości podstaw chemii, statystyki, termodynamiki.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Sz. Chudoba, Z. Kubas, K. Pytel. Elementy chemii fizycznej Wyd. AGH (i późniejsze wydania).
2. A. Staronka. Chemia fizyczna. Wyd. AGH 1994 (i późniejsze wydania)
3. P.W Atkins, Chemia fizyczna, PWN Warszawa 2012
4. K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna t.1 i t.2, PWN Warszawa 2011

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak