Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Chemia fizyczna II
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
NRCM-1-406-s
Wydział:
Metali Nieżelaznych
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Recykling i Metalurgia
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab, prof. AGH Żabiński Piotr (zabinski@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach przedmiotu chemia fizyczna 2 studenci będą poznawać prawa i zależności związane z przemianami fizycznymi i chemicznymi materii (bez wyróżniana jej rodzaju) i związane z nimi przepływy energii. Zapoznają się z matematyczno-fizycznymi metodami badań, tj. poprzez tworzenie modeli teoretycznych w oparciu o obserwacje doświadczalne na pograniczu chemii i fizyki. Właściwości związków chemicznych, ich mieszanin i materiałów z nich tworzonych opisywane i tłumaczone będą w oparciu o reakcje chemiczne i teorie oraz metody stosowane z fizyki. Moduł Chemia fizyczna 2 opisywać będzie wybrane zagadnienia z zakresu kinetyki chemicznej, transportu masy w fazie skondensowanej i zjawisk powierzchniowych

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 prawa i zależności z zakresu kinetyki chemicznej, transportu masy w fazie skondensowanej i zjawisk powierzchniowychi oraz rozumie zasady i technik pomiarowych podstawowych właściwości fizykochemicznych układów występujących procesach chemicznych. RCM1A_W01 Egzamin
M_W002 Student potrafi wykonać doświadczenia potwierdzające założenia teoretyczne poznane w trakcie kursu. RCM1A_W07, RCM1A_W01, RCM1A_W02 Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi stosować prawa i zasady kinetyki, procesów transportu i zjawisk powierzchniowych w prostych obliczeniach szybkości procesów fizykochemicznych RCM1A_U02, RCM1A_U01 Sprawozdanie
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi przeprowadzić pomiary wybranych właściwości fizykochemicznych i dokonać analizy uzyskanych wyników wraz z opracowaniem i wykonaniem ich dokumentacji RCM1A_U02, RCM1A_U01 Aktywność na zajęciach
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
60 30 0 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 prawa i zależności z zakresu kinetyki chemicznej, transportu masy w fazie skondensowanej i zjawisk powierzchniowychi oraz rozumie zasady i technik pomiarowych podstawowych właściwości fizykochemicznych układów występujących procesach chemicznych. + - + - - - - - - - -
M_W002 Student potrafi wykonać doświadczenia potwierdzające założenia teoretyczne poznane w trakcie kursu. - - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi stosować prawa i zasady kinetyki, procesów transportu i zjawisk powierzchniowych w prostych obliczeniach szybkości procesów fizykochemicznych + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi przeprowadzić pomiary wybranych właściwości fizykochemicznych i dokonać analizy uzyskanych wyników wraz z opracowaniem i wykonaniem ich dokumentacji - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 112 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 25 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 20 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):
Obejmuje wybrane zagadnienia z zakresu kinetyki chemicznej, transportu masy w fazie skondensowanej i zjawisk powierzchniowych

  1. Elementy chemii kwantowej: Cząstka w pudle trójwymiarowym, dozwolone funkcje falowe i stany energetyczne, położenie elektronu, atom wodoru, atom wieloelektronowy, orbitale molekularne, cząsteczka dwuatomowa, hybrydyzacja i wiązania kierunkowe;
  2. Elementy mechaniki statystycznej: gęstość prawdopodobieństwa, średnia energia; Gaz doskonały w równowadze termodynamicznej, rozkład Maxwella-Boltzmana;
  3. Struktura ciała stałego:Stany skupienia materii, struktura ciał stałych i ciekłych, elektrony w metalu, defekty w krysztale, termodynamika defektów;
  4. Zjawiska transportu: Dyfuzja, prawa Ficka, dyfuzja w krysztale; ruchomy i laboratoryjny układ odniesienia, siła pędna dyfuzji, efekt Kirkendalla;
  5. Kinetyka chemiczna: szybkość i stała szybkości reakcji, rząd reakcji, reakcje elementarne i mechanizm reakcji, reakcje zerowego, pierwszego i drugiego rzędu, reakcje złożone, reakcja równoległa i następcza, teoria stanu przejściowego Eyringa, kataliza;
  6. Roztwory wodne: aktywność składnika w roztworze, siła jonowa, teoria Debyego-Huckla, pH roztworu, równowagi jonowe;
  7. Transport ładunku elektrycznego: Procesy transportu ładunku, prawa Faradaya, przewodnictwo metali, przewodnictwo elektrolitu, liczby przenoszenia, metody pomiaru przewodnictwa;
  8. Zjawiska powierzchniowe: Powierzchnia i jej energia, napięcie powierzchniowe, krzywizna powierzchni i jej konsekwencje – wzór Laplace, metody oznacza energii powierzchni, adsorbcja, izoterma adsorbcji, model Langmuira, termodynamika asdsorbcji, lepkość i jej metody pomiaru; Przepływ laminarny, przepływ w rurze;
  9. Kinetyka reakcji elektrodowych: polaryzacja elektrod, zależność Tafela, zależność Butlera-Volmera, korozja;
  10. Podstawy termodynamiki procesów nieodwracalnych: bodźce i przepływy, realacje Onsagera

Ćwiczenia laboratoryjne (30h):
Lista zajęć laboratoryjnych

  1. Lepkość;
  2. Napięcie powierzchniowe w układzie faza ciekła – faza gazowa;
  3. Ciepło rozpuszczania i neutralizacji;
  4. Reguła Hessa. Wyznaczenie ciepła rozpuszczania trudno rozpuszczalnych wodorotlenków;
  5. Temperatura przejścia – analiza termiczna;
  6. Cechowanie termopary;
  7. Układ dwuskładnikowy. Równowaga ciało stałe – ciecz;
  8. Destylacja. Prawo Roulta – aktywność;
  9. Dwu- i trójskładnikowe układy cieczy o ograniczonej wzajemnej rozpuszczalności;
  10. Prawo podziału;
  11. Adsorpcja na powierzchni fazy stałej;
  12. Kinetyka reakcji katalitycznego rozkładu wody utlenionej – kataliza heterogeniczna;
  13. Stała i stopieñ dysocjacji kwasów i zasad, stała i stopieñ hydrolizy soli;
  14. Indykatory, roztwory buforowe, kolorymetryczne oznaczanie pH;
  15. Przewodnictwo elektrolitów – analiza konduktometryczna;
  16. Potencjały równowagowe elektrod – siła elektromotoryczna ogniwa;
  17. Polaryzacja – natężnie prądu w procesach elektrolizy i w ogniwach;
  18. Kulometria i wydajność prądowa elektrolizy;
  19. Kinetyka kwasowego roztwarzania metali – inhibitory;
  20. Korozja kontaktowa z depolaryzacja wodorową i dep depolaryzacją tlenową;

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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:
  1. Warunkiem do uzyskania zaliczenia modułu Chemia fizyczna II jest:
    Zaliczenie modułu Chemia fizyczna I
    Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych
    Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Egzamin

  1. Przy zaliczeniach poszczególnych zajęć stosuje się następujące oceny:
    91 – 100%: bardzo dobry (5.0)
    81 – 90%: plus dobry (4.5)
    71 – 80%: dobry (4.0)
    61 – 70%: plus dostateczny (3.5)
    50 – 60%: ostateczny (3.0)
    poniżej 50%: niedostateczny (2.0)
  2. Ocena końcowa = 25%(ocena z zaliczenia modułu Chemii fizyczna I) + 25%(ocena z egzaminu) + 25%(ocena z zaliczenia ćwiczeń rachunkowych) \+ 25%(ocena z zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych)
Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

dodatkowe jedno spotkanie w ramach laboratoriów z chemii fizycznej

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Zaliczenie kursu: Chemia fizyczna I

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literatura Podstawowa:

  1. E.A. Alberty, R.J. Silbey: Physical Chemistry, Wiley 1997
  2. P. Atkins: Phsical Chemistry, Freeman 1994 (Wydanie Polskie Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa)
  3. J. Sędzimir, W. Ziółkowski: Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, skrypt uczelniany AGH, Kraków 1991, wersja elektroniczna: http://www.chfie.agh.edu.pl/cf.php

Literatura Uzupełniająca:

  1. J Keeler, P. Wothers: Why Chemical Reactions Happen, Oxford University Press, 2009
  2. D. O. Hayward: Quantum Mechanics for Chemists, Royal Society of Chemistry , Cambridge 2002
  3. H. Kuhn, H.D. Forsterling: Princiles of Phsical Chemistry, Wiley, 2000
  4. I.N. Levine: Physical Chemistry, McGraw-Hill, 1995
  5. K.A. Dill, S. Bromberg: Molecular Driving Forces, Taylor&Franics, 2003
  6. N.A. Smirnowa: Metody Termodynamiki Statystycznej w Chemii Fizycznej, PWN, Warszawa 1980
  7. D. Tabor: Gases, Liquids and Solids, Cambridge University Press, 1987
  8. R.J. Borg, G.J. Dienes: Physical Chemistry of Solids, Academic Press, 1991
  9. J.S. Kirkaldy, D.J. Yang: Diffusion in the Condensed State, The Institiution of Metals, London 1987
  10. K.J. Leidler: Chemical Kinetics, Harper Colllins, 1987
  11. M.R. Wrigtht: An Introduction to Chemical Kinetics, Wiley 2004
  12. E.M. McCash: Surface Chemistry, Oxford University Press, 2001
  13. G.T. Barners, I.R. Gentle: Interfacial Sciensce, Oxford University Press, 2005
  14. W.J. Beek, K.M.K. Muttzall, J.W. Van Heuven: Transport Phenomena, Wiley, 1999
  15. K. Gumiński, Termodynamika Procesów Nieodwracalnych, PWN Warszawa, 1983
  16. D. Kondepudi, I. Prigogine: Modern Thermodynamics, Wiley, 1998
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

K. Mech, P. Żabiński, R. Kowalik, M. Wojnicki, Electrodeposition od Co-Rh alloys from aqueous chloride solutions, Surface & Coatings Technology 258 (2014) 72–77

K. Mech, P. Żabiński, R. Kowalik, Analysis of rhodium electrodeposition from chloride solutions, Journal of the Electrochemical Society, 161 (9), s. D458 – D461, 2014.

P. Żabiński, A. Sokół, K. Mech, T. Tokarski, R. Kowalik, Magnetic field effect on properties of galvanostatically deposited Co-Pd alloys, Magnetohydrodynamics, 50 (1), s. 75 – 81, 2014.

K. Mech, P. Żabiński, R. Kowalik, T. Tokarski, K. Fitzner, Electrochemical deposition of Co – Pd alloys from ammonia solutions and their catalytic activity for hydrogen evolution reaction, Journal of Applied Electrochemistry, 44, s. 97 – 103, 2014.

K. Mech, G. Boczkal, P. Pałka, P. Zabiński, R. Kowalik, Synthesis of Co-Pd alloys by co-electroreduction of aquachloro-cobalt(II) and palladium(II) complexes, Journal of Solid State Electrochemistry; Vol. 18, Issue 11, pp 3121-3127, 2014

K. Mech, P. Żabiński, R. Kowalik, K. Fitzner, Kinetics and mechanism of [PdClx(H2O)4-x]2-x (x = 3, 4) complexes electro-reduction, Journal of the Electrochemical Society, 160 (11), s. H770 – H774, 2013.

Informacje dodatkowe:

Brak