Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Chemia
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
WGGO-1-102-s
Wydział:
Wiertnictwa, Nafty i Gazu
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Geoinżynieria i Górnictwo Otworowe
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. nadzw. dr hab. Zarębska Katarzyna (zarebska@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Zajęcia mają charakter poznawczy. Student poznaje układ okresowy i jego związek z budową atomów, wiązaniami chemicznymi oraz właściwościami fizycznymi i chemicznymi substancji. Dodatkowo pogłębia znajomość pojęć i praw chemicznych z naciskiem na treści przydatne w toku dalszej nauki.

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 Student zna i rozumie: - istotę układu okresowego pierwiastków w powiązaniu z modelem budowy atomu - podstawowe prawidłowości z zakresu statyki i kinetyki reakcji GGO1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_W002 Student zna i rozumie wiedzę w zakresie podstaw chemii ogólnej obejmującą: - podstawowe prawa chemiczne - typy i naturę reakcji chemicznych - budowę atomu i cząsteczki - prawidłowości reakcji w roztworach GGO1A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi dostrzec zależności pomiędzy budową substancji a jej właściwościami fizycznymi i chemicznymi GGO1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń
M_U002 Student potrafi: - wyjaśnić przebieg procesów chemicznych i zapisywać poznane reakcje chemiczne w postaci równań - przeprowadzać obliczenia chemiczne GGO1A_U02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student jest gotów do - współpracy w grupie i angażowania się w dyskusję także z prowadzącym zajęcia i określenia priorytetów służących realizacji postawionego przed nim zadania - korzystania z różnorodnych źródeł informacji w celu rozszerzenia posiadanej wiedzy GGO1A_K01 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń
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
45 30 15 0 0 0 0 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 Student zna i rozumie: - istotę układu okresowego pierwiastków w powiązaniu z modelem budowy atomu - podstawowe prawidłowości z zakresu statyki i kinetyki reakcji + + - - - - - - - - -
M_W002 Student zna i rozumie wiedzę w zakresie podstaw chemii ogólnej obejmującą: - podstawowe prawa chemiczne - typy i naturę reakcji chemicznych - budowę atomu i cząsteczki - prawidłowości reakcji w roztworach + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi dostrzec zależności pomiędzy budową substancji a jej właściwościami fizycznymi i chemicznymi + + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi: - wyjaśnić przebieg procesów chemicznych i zapisywać poznane reakcje chemiczne w postaci równań - przeprowadzać obliczenia chemiczne + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student jest gotów do - współpracy w grupie i angażowania się w dyskusję także z prowadzącym zajęcia i określenia priorytetów służących realizacji postawionego przed nim zadania - korzystania z różnorodnych źródeł informacji w celu rozszerzenia posiadanej wiedzy - + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 120 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 48 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
Wykład

1. Podstawowe pojęcia chemii. Przedmiot chemii: zjawiska chemiczne i fizyczne, substancje proste i złożone, pierwiastki i związki chemiczne, mieszaniny fizyczne.
2. Atom jako najmniejsza, chemicznie niepodzielna część pierwiastka: podstawowe składniki – jądro (protony i neutrony), elektrony. Względna masa atomowa. Nuklid, liczba atomowa i masowa, symbol nuklidu. Izotopy – średnia masa atomowa.
3. Cząsteczka jako najmniejsza część związku chemicznego: masa cząsteczkowa, prawo stałości składu. Mol jako jednostka liczności, liczba Avogadra. Masa molowa. Symbole i wzory chemiczne. Symbole pierwiastków, zasady pisowni. Wzory związków chemicznych: empiryczne, cząsteczkowe i strukturalne. Wzory jonów. Modele cząsteczek. Podstawowe prawa chemiczne (zachowania masy, stosunków stałych, stosunków wielokrotnych). Stechiometria. Budowa atomu. Dualizm korpuskularno-falowy (falowe i korpuskularne własności materii). Hipoteza Plancka, relacja de Broglie’a. Fotony i elektrony – cząstki czy fale? Opis materii za pomocą równania falowego. Falowy opis elektronu w atomie. Atom wodoru. Kwantowy model atomu, zasada nieoznaczoności Heisenberga, równanie Schrödingera. Liczby kwantowe. Spin elektronowy. Sens liczb kwantowych. Pojęcie orbitalu, jego kształt i energia, zasada zapełniania orbitali. Zakaz Pauliego. Reguła Hunda. Powłoki, podpowłoki. Atom wieloelektronowy. Konfiguracje elektronowe atomów.
4. Układ okresowy pierwiastków. Budowa układu okresowego. Parametry atomowe pierwiastków. Okresowość właściwości fizycznych (promień atomowy, gęstość, potencjał jonizacji) i chemicznych pierwiastków. Powiązanie układu okresowego z kwantowym modelem budowy atomu. Konfiguracje elektronowe pierwiastków (blok s, p, d). Konfiguracja powłok walencyjnych. Podział pierwiastków ze względu na konfigurację elektronową.
5. Budowa cząsteczki. Mechanizm wiązania chemicznego. Reguła oktetu. Podstawowe typy wiązań chemicznych (wiązania jonowe, kowalencyjne i koordynacyjne). Kwantowy opis elektronów w cząsteczce. Podstawowe założenia i wyniki teorii orbitali molekularnych. Kształt orbitali (rozkład gęstości elektronowej). Orbitale molekularne typu σ i π. Orbitale wiążące i antywiążące. Kryteria tworzenia i energia orbitali cząsteczkowych. Względna moc wiązania chemicznego. Rząd wiązania. Homojądrowe i heterojądrowe cząsteczki dwuatomowe. Przewidywanie trwałości istnienia cząsteczek dwuatomowych. Orbitale zlokalizowane i zdelokalizowane. Kierunkowość wiązań chemicznych. Hybrydyzacja orbitali atomowych; kształt cząsteczek. Zależność między typem hybrydyzacji a kształtem cząsteczki. Polarność wiązania chemicznego. Moment dipolowy; elektroujemność a rodzaj wiązania. Wiązania metaliczne. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Wiązanie wodorowe i siły Van der Waalsa.
6. Reakcje chemiczne i elementy kinetyki chemicznej. Klasyfikacja reakcji chemicznych według: schematu reakcji, rodzaju reagentów, efektu energetycznego, składu fazowego reagentów, odwracalności reakcji, wymiany elektronów. Efekt energetyczny reakcji. Prawo Hessa. Wyznaczanie entalpii reakcji na podstawie entalpii tworzenia reagentów. Stan równowagi chemicznej, reakcje odwracalne i nieodwracalne. Pojęcie równowagi dynamicznej. Stała równowagi i jej zależność od temperatury. Prawo działania mas. Stała równowagi w układach zawierających ciała stałe (równowaga w układach heterogenicznych). Zależność położenia stanu równowagi od stężenia, temperatury i ciśnienia (reguła przekory). Kinetyka reakcji – definicja szybkości reakcji, równanie kinetyczne.
7. Równowagi w roztworach elektrolitów. Definicja elektrolitu, stopień dysocjacji, podział na elektrolity mocne i słabe.
8. Reakcje jonów w roztworach. Autodysocjacja wody, iloczyn jonowy wody. Definicje kwasów i zasad według Arrheniusa, Broensteda i Lewisa. Reakcje zobojętniania – sole, wodorosole. Inne niż zobojętnianie metody otrzymywania soli. Skala pH. Stała dysocjacji. Związek pomiędzy stałą dysocjacji, stężeniem roztworu i stopniem dysocjacji. Prawo rozcieńczeń Ostwalda. Dysocjacja słabych kwasów i zasad. Równowagi w wodnych roztworach słabych kwasów i zasad. Reguła przekory w dysocjacji słabych elektrolitów. Reakcja hydrolizy Powiązanie zjawiska hydrolizy ze słabymi elektrolitami. Stała hydrolizy i jej wyznaczanie ze stałej dysocjacji. Równowaga w nasyconych roztworach soli. Iloczyn rozpuszczalności i jego związek z rozpuszczalnością. Amfoteryczność.
9. Reakcje utleniania i redukcji. Definicja stopnia utlenienia. Reakcje oksydacyjno-redukcyjne – utleniacz i reduktor. Utlenianie i redukcja jako proces wymiany elektronów. Roztwarzanie metali w kwasach – metale szlachetne i nieszlachetne. Elektrochemia: potencjały utleniająco-redukujące, reakcje elektrochemiczne, ogniwa galwaniczne i elektrolityczne, szereg napięciowy metali, akumulatory, prawa elektrolizy Faraday’a. Korozja chemiczna i elektrochemiczna.

Ćwiczenia audytoryjne (15h):
Ćwiczenia audytoryjne

1. Chemiczne jednostki masy. Masa atomowa. Masa cząsteczkowa i molowa. Prawa gazowe.
2. Obliczenia stechiometryczne. Układanie równań reakcji chemicznych. Obliczenia oparte na równaniach reakcji chemicznych.
3. Obliczanie składu procentowego związków chemicznych, składu mieszanin, praw chemicznych.
4. Bilansowanie równań reakcji chemicznych. Stechiometria równań chemicznych. Stechiometria mieszanin.
5. Obliczanie stężeń roztworów oraz ich przeliczanie. Przygotowanie roztworów z czystych składników. Rozcieńczanie roztworów. Mieszanie roztworów o różnych stężeniach.
6. Stechiometria reakcji w roztworach elektrolitów.
7. Obliczenia termochemiczne.

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 audytoryjne: 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:

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych, które dopuszcza do przystąpienia do egzaminu. Warunkiem zaliczenia jest konieczność uzyskania pozytywnej oceny z wszystkich kolokwiów. Niezaliczenie trzech kolokwiów skutkuje brakiem możliwości przystąpienia do egzaminu w pierwszym terminie.

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 audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona oceny ćwiczeń audytoryjnych © i egzaminu (E):

OK = 0,55·w·E + 0,45·w·C

w = 1 dla I terminu, w = 0,9 dla II terminu, w = 0,8 dla III terminu

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

Obowiązkowa obecność na ćwiczeniach rachunkowych. W przypadku nieobecności konieczność odrobienia, po uzgodnieniu z prowadzącym.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawowa wiedza z zakresu chemii ogólnej na poziomie szkoły średniej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, cz. 1-2, PWN W-wa 2010.
2.J. Banaś, Chemia dla inżynierów, AGH 2013
3. L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna, PWN W-wa 2006.
4. L. Pajdowski, Chemia ogólna, PWN W-wa 2002.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Eksperymentalna chemia fizyczna : wybrane zagadnienia — [Experimental physical chemistry : selected problems] / Adam NODZEŃSKI, Paweł BARAN, Krystyna KREINER, Agnieszka ORZECHOWSKA-ZIĘBA. — Kraków : AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2007. — 155 s.. — (Wydawnictwa Naukowe / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; KU 0232).

Informacje dodatkowe:

Szczegółowe wymogi dotyczące uczestnictwa w zajęciach i zaliczenia przedmiotu zostaną przekazane na pierwszych zajęciach.