Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Podstawy chemii
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-202-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
dr Fiedor Joanna (Joanna.Fiedor@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Wprowadzenie do chemii ogólnej i nieorganicznej.

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 podstawowe operacje i procesy realizowane w ramach praktyki laboratoryjnej oraz zasady bezpiecznej pracy z substancjami chemicznymi MNB1A_W01, MNB1A_W11, MNB1A_W02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Student ma wiedzę z zakresu podstawowych obliczeń stosowanych w chemii MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 Student zna podstawowe pojęcia i prawa chemiczne MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W004 Student dysponuje wiedzą z zakresu nomenklatury wybranych związków chemicznych MNB1A_W01, MNB1A_W03, MNB1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student umie posługiwać się podstawowym sprzętem laboratoryjnym i przeprowadzać podstawowe operacje i procesy w laboratorium chemicznym wraz z obliczeniami im towarzyszącymi MNB1A_U07, MNB1A_U02, MNB1A_U06, MNB1A_U01, MNB1A_U09 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student potrafi wskazać ogólne właściwości najważniejszych grup związków chemicznych MNB1A_U04, MNB1A_U02, MNB1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_U003 Student potrafi podać nazwy systematyczne lub zwyczajowe wybranych związków chemicznych MNB1A_U04, MNB1A_U02, MNB1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
M_U004 Student potrafi przewidywać właściwości chemiczne pierwiastków na podstawie struktury elektronowej powłoki walencyjnej atomów MNB1A_U04, MNB1A_U02, MNB1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi współpracować w zespole wykonując a także opracowując ćwiczenia laboratoryjne MNB1A_K05, MNB1A_K01, MNB1A_K04, MNB1A_K03 Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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
75 30 15 30 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 podstawowe operacje i procesy realizowane w ramach praktyki laboratoryjnej oraz zasady bezpiecznej pracy z substancjami chemicznymi + - + - - - - - - - -
M_W002 Student ma wiedzę z zakresu podstawowych obliczeń stosowanych w chemii + + + - - - - - - - -
M_W003 Student zna podstawowe pojęcia i prawa chemiczne + + + - - - - - - - -
M_W004 Student dysponuje wiedzą z zakresu nomenklatury wybranych związków chemicznych + + + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie posługiwać się podstawowym sprzętem laboratoryjnym i przeprowadzać podstawowe operacje i procesy w laboratorium chemicznym wraz z obliczeniami im towarzyszącymi - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi wskazać ogólne właściwości najważniejszych grup związków chemicznych + - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi podać nazwy systematyczne lub zwyczajowe wybranych związków chemicznych + + + - - - - - - - -
M_U004 Student potrafi przewidywać właściwości chemiczne pierwiastków na podstawie struktury elektronowej powłoki walencyjnej atomów + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi współpracować w zespole wykonując a także opracowując ćwiczenia laboratoryjne - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 179 godz
Punkty ECTS za moduł 7 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 75 godz
Przygotowanie do zajęć 60 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
Moduł składa się z 30 godzin wykładów, 30 godzin ćwiczeń laboratoryjnych oraz 15 godzin ćwiczeń rachunkowych.Zagadnienia poruszane na wykładach:

  • Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne;
  • Budowa materii (cząstki elementarne, jądro atomowe, modele atomu, struktura elektronowa, typy orbitali, poziomy energetyczne elektronów w atomach, rozbudowa powłok elektronowych);
  • Układ okresowy (charakterystyka, prawidłowości w układzie okresowym), wiązania chemiczne;
  • Stany skupienia materii: stan gazowy (prawa gazowe, równanie stanu gazu, stała gazowa R, dyfuzja, gaz doskonały, gazy rzeczywiste, elementy teorii kinetycznej gazów), stan ciekły (napięcie powierzchniowe, lepkość cieczy), ciała stałe (kryształy, defekty w sieciach krystalicznych, półprzewodniki), ciekłe kryształy, równowagi fazowe;
  • Kinetyka chemiczna (szybkość reakcji, teorie kinetyczne, energia aktywacji, wpływ stężenia i temperatury na szybkość reakcji, równanie kinetyczne, rzędowość, kataliza);
  • Równowaga chemiczna (stan równowagi, prawo działania mas, reguła przekory, czynniki wypływające na stan równowagi, sprzężenie reakcji chemicznych)
  • Roztwory (typy roztworów, stężenia – obliczenia chemiczne, rozpuszczalność cieczy i ciał stałych, właściwości fizyczne, dializa, osmoza);
  • Równowagi w roztworach wodnych (rodzaje i roztwory elektrolitów, teorie kwasów i zasad, stała i stopień dysocjacji, iloczyn jonowy wody, pH, dysocjacja, zobojętnianie, hydroliza, związki amfoteryczne, roztwory buforowe, iloczyn rozpuszczalności);
  • Zjawiska powierzchniowe (adsorpcja, substancje powierzchniowo czynne, zjawiska elektrokinetyczne), koloidy;
  • Typy reakcji chemicznych
  • Elektrochemia (elektroliza, ogniwa galwaniczne, potencjały elektrodowe, szereg napięciowy, akumulatory, korozja elektrochemiczna)
  • Chemia pierwiastków grup głównych; charakterystyka wybranych pierwiastków przejściowych;
  • Wybrane metody instrumentalnej analizy ilościowej (przykłady metod optycznych, elektrochemicznych, chromatograficznych);

Ćwiczenia audytoryjne (15h):

Chemiczne jednostki masy; obliczenia stechiometryczne
Efekty kształcenia:

  • Student potrafi zastosować stałą Avogadra do przeliczania liczby moli na liczbę atomów, cząsteczek lub jonów w próbce
  • Student potrafi obliczyć masy molowe i gramorównoważniki związków chemicznych
  • Student potrafi wyznaczyć średnią masę molową pierwiastka na podstawie jego składu izotopowego
  • Student potrafi zastosować prawo zachowania masy, prawo stosunków stałych, prawo stosunków wielokrotnych, prawo stosunków objętościowych i prawo Avogadra do przeprowadzenia prostych obliczeń chemicznych
  • Student potrafi obliczyć skład procentowy związku
  • Student potrafi obliczyć skład wagowy związku
  • Student potrafi prawidłowo napisać równanie reakcji poprzez dobór odpowiednich współczynników stechiometrycznych
  • Student potrafi wykonać proste obliczenia oparte na prawach gazowych
    Stężenia roztworów
    Efekty kształcenia:
  • Student potrafi wyznaczyć procent wagowy i objętościowy substancji
  • Student potrafi obliczyć stężenie molowe i ułamek molowy substancji
  • Student dysponuje wiedzą pozwalającą przygotować roztwór o odpowiedniej molowości
  • Student potrafi przeliczać wzajemnie stężenia
    Kinetyka i statyka chemiczna
    Efekty kształcenia:
  • Student potrafi zinterpretować energetyczny profil reakcji
  • Student potrafi zastosować prawo równowagi chemicznej w obliczeniach
  • Student potrafi zastosować regułę przekory w obliczeniach chemicznych
    Elektrochemia
    Efekty kształcenia:
  • Student potrafi obliczyć ilość produktu utworzonego w wyniku elektrolizy
  • Student potrafi obliczyć czas elektrolizy, który jest potrzebny do wytworzenia określonej masy produktu
  • Student potrafi przewidzieć względną zdolność utleniającą na podstawie szeregu napięciowego
  • Student potrafi wyznaczyć siłę elektromotoryczną ogniwa w warunkach niestandardowych na podstawie równania Nernsta
  • Student potrafi wydedukować standardowy potencjał elektrody
    Nazewnictwo w chemii
    Efekty kształcenia:
  • Student potrafi podać nazwy systematyczne lub zwyczajowe wybranych związków nieorganicznych i organicznych

Ćwiczenia laboratoryjne (30h):

Alkacymetria
Efekty kształcenia:

  • Student potrafi przeprowadzić proste obliczenia stechiometryczne
  • Student potrafi przygotować roztwór o zadanej molowości
  • Student potrafi ustalić dokładne stężenie kwasów lub zasad poprzez miareczkowanie roztworów z użyciem odpowiednio zasad lub kwasów

Analiza jakościowa kationów
Efekty kształcenia:

  • Student potrafi podać kryteria klasyfikacji kationów do poszczególnych grup analitycznych
  • Student zna podstawowe reakcje charakterystyczne pozwalające na wykrycie wybranych kationów

Spektrofotometria
Efekty kształcenia:

  • Student zna zasadę działania spektrofotometru UV/VIS
  • Student potrafi wyznaczyć doświadczalnie zależność stałej szybkości reakcji od siły jonowej roztworu
  • Student potrafi zaprezentować wyniki obliczeń w postaci wykresów

Elektrograwimetria
Efekty kształcenia:

  • Student potrafi w sposób ilościowy oznaczyć pierwiastki metaliczne, które w drodze elektrolizy ulegają wydzieleniu na katodzie
  • Student potrafi eksperymentalnie wyznaczyć liczbę Avogadro na drodze elektrolizy wody

Potencjometria
Efekty kształcenia:

  • Student zna zasadę działania elektrody jonoselektywnej
  • Student wie na czym polega miareczkowanie potencjometryczne i umie zastosować je w praktyce laboratoryjnej
  • Student zna i umie zastosować w praktyce metodę krzywej kalibracji, metodę dodatku wzorca, metodę dodatku próbki do wzorca
  • Student potrafi zaprezentować wyniki doświadczalne w postaci wykresów

Konduktometria
Efekty kształcenia:

  • Student potrafi wyznaczyć przewodnictwo właściwe i molowe wodnych roztworów elektrolitów
  • Student potrafi określić stałą i stopień dysocjacji słabych elektrolitów

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.
  • 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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa zajęcia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do prowadzącego moduł lub Dziekana.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: Zaliczenie laboratorium wymaga zaliczenia wszystkich ćwiczeń podanych w treści modułu. Warunkiem uzyskania zaliczenia z pojedynczego ćwiczenia jest:
    -uzyskanie pozytywnej oceny z przygotowania teoretycznego
    -poprawnie wykonane pomiary
    -zaliczone sprawozdanie z opracowaniem wyników
  • Obecność na wykładzie: zgodnie z Regulaminem Studiów AGH

Oceny z ćwiczeń audytoryjnych, laboratoryjnych oraz z egzaminu obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. W przypadku uzyskania zaliczenia w drugim lub trzecim terminie z dowolnej formy zajęć lub egzaminu ocena z tych zajęć lub egzaminu obliczana jest jako średnia w następujący sposób: II-gi termin: O = (0.3*pierwszy termin) + (0.7*drugi termin); III-ci termin: O = (0.2*pierwszy termin) + (0.3*drugi termin) + (0.5*trzeci termin).

Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych. Egzamin przeprowadzany jest zgodnie z Regulaminem Studiów AGH § 16.

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.
  • 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu (0,6), ćwiczeń audytoryjnych (0,2) i laboratoryjnych (0,2).

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:
  • Ćwiczenia audytoryjne: Nieobecność na jednych ćwiczeniach audytoryjnych wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. Nieobecność na więcej niż jednych ćwiczeniach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie,lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Student,który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa ćwiczenia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony przez prowadzącego zajęcia możliwości wyrównania zaległości. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do prowadzącego przedmiot (moduł) lub Dziekana. Nieobecność na połowie lub ponad połowie ćwiczeń audytoryjnych jest równoznaczna z brakiem możliwości otrzymania zaliczenia z tych zajęć.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: Pod koniec semestru przewidziany jest dodatkowy termin zajęć (ogłaszany 2 tygodnie wcześniej przez prowadzących), w którym można wykonać pomiary, których student z przyczyn losowych nie mógł wykonać w pierwotnym terminie. Studenci mogą wówczas odrabiać ćwiczenia laboratoryjne po uprzednim uzyskaniu zgody prowadzącego zajęcia w jego grupie oraz odpowiedzi z części teoretycznej.
Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :
  • Wiedza i umiejętności z chemii na poziomie szkoły średniej.
Zalecana literatura i pomoce naukowe:
  • L. Pauling: „Chemia” PWN, Warszawa 1998
  • L. Jones, P. Atkins: „Chemia ogólna” PWN, Warszawa 2004
  • A. Bielański “Podstawy chemii nieorganicznej”, PWN, Warszawa 2012
  • P. Mastalerz “Elementarna chemia nieorganiczna”, Wydawnictwo Chemiczne
  • D. Kealey, P. J. Haines: „Chemia analityczna” PWN, Warszawa 2009
  • B. Jasińska, Z. Było, K. Jarosińska: „Ćwiczenia laboratoryjne z chemii ogólnej”, Wyd. AGH 1991
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie posiadam publikacji naukowych ograniczonych do podstaw chemii.

Informacje dodatkowe:

Moduł stanowi wprowadzenie umożliwiające zrozumienie szeroko pojętych zagadnień fizykochemicznych.