Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Chemia fizyczna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
STCH-1-501-s
Wydział:
Energetyki i Paliw
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Technologia Chemiczna
Semestr:
5
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 wiedzy podstawowej przygotowujący do badań eksperymentalnych.

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 ma uporządkowaną wiedzę z zakresu chemii fizycznej, a w szczególności zna:- fizyczne właściwości cząsteczek;- stany materii i zjawiska charakterystyczne dla tych stanów;- elementy elektrochemii;- kinetykę reakcji chemicznych. TCH1A_W01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi:- samokształcić się,- czytać ze zrozumieniem podstawowe teksty chemiczne, stosować poprawną terminologię i zasady nazewnictwa związków oraz funkcji termodynamicznych,- określić wybrane właściwości fizyczne i chemiczne substancji chemicznych TCH1A_U08 Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Student potrafi posługiwać się sprzętem laboratoryjnym i przeprowadzać podstawowe operacje i procesy w laboratorium chemii fizycznej wraz z obliczeniami im towarzyszącymi,Potrafi pracować samodzielnie i w zespole. TCH1A_U03, TCH1A_U01, TCH1A_U07 Zaangażowanie w pracę zespołu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
M_U003 Student potrafi dokonać analizy wyników pracy laboratoryjnej nad właściwościami substancji chemicznych na podstawie przeprowadzonych doświadczeń. TCH1A_U04 Wynik testu zaliczeniowego,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie potrzebę dokształcania się i podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych. TCH1A_K02 Aktywność na zajęciach
M_K002 Student jest gotów do wzięcia odpowiedzialności za wspólne realizowane zadania, związane z pracą zespołową. TCH1A_K02 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
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
105 30 30 45 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 ma uporządkowaną wiedzę z zakresu chemii fizycznej, a w szczególności zna:- fizyczne właściwości cząsteczek;- stany materii i zjawiska charakterystyczne dla tych stanów;- elementy elektrochemii;- kinetykę reakcji chemicznych. + + + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi:- samokształcić się,- czytać ze zrozumieniem podstawowe teksty chemiczne, stosować poprawną terminologię i zasady nazewnictwa związków oraz funkcji termodynamicznych,- określić wybrane właściwości fizyczne i chemiczne substancji chemicznych + + + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi posługiwać się sprzętem laboratoryjnym i przeprowadzać podstawowe operacje i procesy w laboratorium chemii fizycznej wraz z obliczeniami im towarzyszącymi,Potrafi pracować samodzielnie i w zespole. - + + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi dokonać analizy wyników pracy laboratoryjnej nad właściwościami substancji chemicznych na podstawie przeprowadzonych doświadczeń. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę dokształcania się i podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych. + + + - - - - - - - -
M_K002 Student jest gotów do wzięcia odpowiedzialności za wspólne realizowane zadania, związane z pracą zespołową. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 220 godz
Punkty ECTS za moduł 8 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 105 godz
Przygotowanie do zajęć 50 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 65 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
  1. Przedmiot, podstawy i metody chemii fizycznej. Ciepło reakcji chemicznej. Stany standardowe. Produkcja entropii w reakcji chemicznej, powinowactwo chemiczne. Potencjał chemiczny. Reguła faz Gibbsa. Równowaga chemiczna – stała równowagi. Równowagi w układach heterogenicznych. Fizyczne właściwości cząsteczek. Moment dipolowy. Cząsteczki polarne i apolarne. Polaryzacja i polaryzowalność. Absorpcja światła, prawo Lamberta-Beera. Refrakcja. Aktywność optyczna. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Oddziaływania van der Waalsa: oddziaływania pomiędzy dipolami trwałymi, oddziaływania indukcyjne, oddziaływania dyspersyjne. Wiązanie wodorowe. Stany materii. Zderzenia cząsteczek. Stan krytyczny. Prawo stanów odpowiadających sobie. Stan ciekły. Struktura cieczy. Lepkość cieczy. Napięcie powierzchniowe cieczy. Zależność napięcia powierzchniowego od temperatury. Parachora. Napięcie międzyfazowe. Kohezja i adhezja. Zwilżalność – graniczny kąt zwilżania. Napięcie powierzchniowe i prężność pary w przypadku małych kropelek. Stan koloidalny. Roztwory koloidalne. Klasyfikacja układów koloidalnych. Koloidy liofobowe i liofilowe. Makrocząsteczki. Optyczne właściwości koloidów. Elektryczne właściwości koloidów, potencjał elektrokinetyczny. Koagulacja koloidów. Fazy powierzchniowe, adsorpcja. Napięcie powierzchniowe roztworów. Adsorpcja na powierzchni roztworów. Adsorpcja na powierzchniach ciał stałych. Elementy elektrochemii.Ogniwa elektrochemiczne. Siła elektromotoryczna ogniwa. Pomiar siły elektomotorycznej. Standardowe potencjały elektrod. Termodynamika ogniw galwanicznych. Roztwory elektrolitów. Metody pomiaru przewodności. Ruchliwość jonów. Liczby przenoszenia. Metoda Hittorfa. Zastosowanie pomiarów przewodności. Konduktometria. Teoria elektrolitów mocnych. Efekt Wiena. Współczynniki aktywności elektrolitów. Kinetyka reakcji chemicznych. Szybkość reakcji. Rząd reakcji. Cząsteczkowość reakcji. Czas połówkowego przereagowania. Podstawowe równania szybkości reakcji. Zależność szybkości reakcji od temperatury. Równanie Arrheniusa, energia aktywacji. Teoria zderzeniowa. Teoria stanu przejściowego. Reakcje elementarne. Kinetyka reakcji złożonych: reakcje odwracalne, równoległe i następcze. Reakcje łańcuchowe i wybuchowe. Kinetyka reakcji w układach wielofazowych. Kataliza jako dział kinetyki. Kinetyka reakcji jonowych i katalitycznych reakcji w roztworach.

  2. Przedmiot, podstawy i metody chemii fizycznej. Ciepło reakcji chemicznej. Stany standardowe. Produkcja entropii w reakcji chemicznej, powinowactwo chemiczne. Potencjał chemiczny. Reguła faz Gibbsa. Równowaga chemiczna – stała równowagi. Równowagi w układach heterogenicznych. Fizyczne właściwości cząsteczek. Moment dipolowy. Cząsteczki polarne i apolarne. Polaryzacja i polaryzowalność. Absorpcja światła, prawo Lamberta-Beera. Refrakcja. Aktywność optyczna. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Oddziaływania van der Waalsa: oddziaływania pomiędzy dipolami trwałymi, oddziaływania indukcyjne, oddziaływania dyspersyjne. Wiązanie wodorowe. Stany materii. Zderzenia cząsteczek. Stan krytyczny. Prawo stanów odpowiadających sobie. Stan ciekły. Struktura cieczy. Lepkość cieczy. Napięcie powierzchniowe cieczy. Zależność napięcia powierzchniowego od temperatury. Parachora. Napięcie międzyfazowe. Kohezja i adhezja. Zwilżalność – graniczny kąt zwilżania. Napięcie powierzchniowe i prężność pary w przypadku małych kropelek. Stan koloidalny. Roztwory koloidalne. Klasyfikacja układów koloidalnych. Koloidy liofobowe i liofilowe. Makrocząsteczki. Optyczne właściwości koloidów. Elektryczne właściwości koloidów, potencjał elektrokinetyczny. Koagulacja koloidów. Fazy powierzchniowe, adsorpcja. Napięcie powierzchniowe roztworów. Adsorpcja na powierzchni roztworów. Adsorpcja na powierzchniach ciał stałych. Elementy elektrochemii.Ogniwa elektrochemiczne. Siła elektromotoryczna ogniwa. Pomiar siły elektomotorycznej. Standardowe potencjały elektrod. Termodynamika ogniw galwanicznych. Roztwory elektrolitów. Metody pomiaru przewodności. Ruchliwość jonów. Liczby przenoszenia. Metoda Hittorfa. Zastosowanie pomiarów przewodności. Konduktometria. Teoria elektrolitów mocnych. Efekt Wiena. Współczynniki aktywności elektrolitów. Kinetyka reakcji chemicznych. Szybkość reakcji. Rząd reakcji. Cząsteczkowość reakcji. Czas połówkowego przereagowania. Podstawowe równania szybkości reakcji. Zależność szybkości reakcji od temperatury. Równanie Arrheniusa, energia aktywacji. Teoria zderzeniowa. Teoria stanu przejściowego. Reakcje elementarne. Kinetyka reakcji złożonych: reakcje odwracalne, równoległe i następcze. Reakcje łańcuchowe i wybuchowe. Kinetyka reakcji w układach wielofazowych. Kataliza jako dział kinetyki. Kinetyka reakcji jonowych i katalitycznych reakcji w roztworach.

Ćwiczenia audytoryjne (30h):
  1. 1. Fizyczne właściwości cząsteczek, moment dipolowy, polaryzacja i polaryzowalność, absorpcja światła, refrakcja;
    2. Stan ciekły: lepkość, napięcie powierzchniowe, parachora. Adsorpcja na powierzchni ciał stałych, ciepło adsorpcji;
    3. Elektrochemia: przewodność elektrolitów, ruchliwość jonów, liczby przenoszenia, moc jonowa, współczynniki aktywności;
    4. Potencjał półogniw, SEM, obliczanie zmian funkcji termodynamicznych podczas pracy ogniwa;
    5. Kinetyka, stała szybkości reakcji i rząd reakcji, zależność szybkości reakcji od temperatury, energia aktywacji reakcji. Reakcje złożone, reakcje w układach wieloskładnikowych.

Ćwiczenia laboratoryjne (45h):
  1. 1A. Napięcie powierzchniowe – fizykochemiczne właściwości czystych cieczy i roztworów
    1B. Parachora – fizykochemiczne właściwości czystych cieczy i roztworów
    1C. Lepkość – fizykochemiczne właściwości czystych cieczy i roztworów
    2. Równowaga w układach wieloskładnikowych
    3. Refrakcja – fizykochemiczne właściwości czystych cieczy i roztworów
    4. Elektrochemia – miareczkowanie potencjometryczne, potencjometryczne oznaczanie pH
    5. Elektrochemia – ogniwa stężeniowe
    6. Elektrochemia – konduktometria
    7. Kinetyka reakcji chemicznych I
    8. Kinetyka reakcji chemicznych II
    9. Kinetyka reakcji chemicznych III
    10. Adsorpcja

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:

Warunkiem zaliczenia modułu jest zaliczenie Egzaminu. Do egzaminu może podejść student który uzyskał zaliczenie z ćwiczeń laboratoryjnych i audytoryjnych. Szczegółowe warunki zaliczenia zostaną podane na pierwszych zajęciach,

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:

Oceny z ćwiczeń audytoryjnych © i laboratoryjnych (L) oraz z egzaminu (E) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona powyższych ocen:
OK = 0,52·E*w + 0,24·C*w + 0,24·L*w
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:

Obecność na ćwiczeniach laboratoryjnych oraz audytoryjnych jest obowiązkowa. Nieobecność należy odrobić po uzgodnieniu z prowadzącym.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Szczegółowe wymagania dotyczące uzyskania zaliczenia (egzaminu, ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych) są przedstawiane przez prowadzących daną formę zajęć na pierwszym spotkaniu, na którym obecność jest obowiązkowa.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Atkins P.W., Podstawy chemii fizycznej, PWN W-wa 2003,
2. Pigoń K., Ruziewicz Z., Chemia fizyczna, PWN Warszawa 2005,
3. Holtzer M., Staronka A., Chemia Fizyczna, Wyd. AGH 2000,
4. Demichowicz-Pigoniowa: „Obliczenia fizykochemiczne”, PWN Warszawa 1997
5. Nodzeński A., Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej. Wyd. AGH, Skrypt nr 1332, Kraków 1993.
6. Nodzeński A., Baran P., Kreiner K., Orzechowska-Zięba A., Eksperymentalna chemia fizyczna : wybrane zagadnienia, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2007.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Nodzeński A., Baran P., Kreiner K., Orzechowska-Zięba A., Eksperymentalna chemia fizyczna : wybrane zagadnienia, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2007.
2. Paweł BARAN, Katarzyna ZARĘBSKA, Natalia CZUMA, SO2 adsorption properties of char produced from brown coal impregnated with alcohol amine solutions, Environmental Monitoring and Assessment; 2016 vol. 188 iss. 7 art. no. 416, s. 1–11; (IF; 0.978); ilość punktów wg MNiSW: 15
3. Andrzej KRZYŻANOWSKI, Katarzyna ZARĘBSKA, Paweł BARAN, Effect of Li+ stabilization on smectite intercalate properties, Colloid Journal, 2016 vol. 78 no. 3, s. 331–334; (IF;1.679); ilość punktów wg MNiSW: 25
4. Krzysztof Kuśmierek, Katarzyna ZARĘBSKA, Andrzej Świątkowski, Hard coal as a potential low-cost adsorbent for removal of 4-chlorophenol from water, Water Science and Technology, 2016 vol. 73 iss. 8, s. 2025–2030. (IF; 1.106); ilość punktów wg MNiSW: 20
5. Katarzyna CZERW, Katarzyna ZARĘBSKA, Bronisław BUCZEK, Paweł BARAN, Adsorption: Journal of the International Adsorption Society, 2016 vol. 22 iss. 4–6, s. 791–799. (IF; 1.771); ilość punktów wg MNiSW: 25

Informacje dodatkowe:

Brak