CHEMIA FIZYCZNA – ROK I
Transkrypt
CHEMIA FIZYCZNA – ROK I
CHEMIA FIZYCZNA – ROK I 1. Jednostka uczelniana odpowiedzialna za nauczanie przedmiotu: Zakład Chemii Fizycznej UMB 2. Kierownik Zakładu: Prof. dr hab. Marian Tomasiak 3. Osoba odpowiedzialna za przeprowadzenie danego przedmiotu: Prof. dr hab. Marian Tomasiak 4. Wymiar godzinowy zajęć: • Semestr - II • Wykłady - 15 • Ćwiczenia - 45 • Ogółem - 60 ECTS - 5 5. Forma zakończenia zajęć: Przedmiot kończy się sprawdzianem wiadomości w formie pisemnego egzaminu końcowego obejmującego wszystkie treści programu nauczania i wpisaniem oceny z egzaminu do indeksu. Do egzaminu dopuszczani są studenci na podstawie aktywnego uczestnictwa w 8 ćwiczeniach, które wykonali i zaliczyli. 6. Cel nauczania: Celem nauczania chemii fizycznej jest przekazanie studentom wiadomości stanowiących teoretyczne podstawy przemian chemicznych, zapoznanie z możliwościami, wykorzystania chemii fizycznej w analizie chemicznej. Zajęcia praktyczne mają na celu nauczenie studentów praktycznego wykonywania różnorodnych pomiarów fizykochemicznych (doświadczenia), opisywania wyników tych pomiarów oraz ich interpretacji. Ćwiczenia rachunkowe wykonywane w ramach zajęć praktycznych mają na celu wykształcenie logicznego rozumowania, dogłębnego zrozumienia materiału teoretycznego i umiejętności przeliczania różnego rodzaju jednostek. 7. Formy nauczania: Wykłady, ćwiczenia 8. Program nauczania: WYKŁADY: Elementy termodynamiki chemicznej. Energia wewnętrzna, ciepło, praca, molowa pojemność cieplna, I zasada termodynamiki, entalpia, elementy termochemii, liczba postępu reakcji, ciepło reakcji, prawo Hessa, prawo Kirchhoffa, II zasada termodynamiki, procesy odwracalne i nieodwracalne, entropia, pojęcie energii swobodnej i entalpii swobodnej, powinowactwo chemiczne, potencjał chemiczny, prawo działania mas. Reakcje odwracalne i stan równowagi, zależność stałych równowagi od temperatury, Związek entalpii swobodnej i stałej równowagi chemicznej, izoterma van‘t Hoffa, III zasada termodynamiki. Układy jednofazowe jednoskładnikowe. Rozkład Boltzmanna, przemiany fizyczne układów jednoskładnikowych, temperatura krytyczna, temperatura topnienia, punkt krytyczny i punkt potrójny, stany skupienia. Gazy, właściwości gazów, gaz doskonały, równanie stanu gazu doskonałego, ciśnienie cząstkowe kinetyczno-molekularna teoria gazów, gazy rzeczywiste, równanie van der Waalsa. Ciecze i ich właściwości. Napięcie powierzchniowe, lepkość cieczy, ciecze niutonowskie i nieniutonowskie, płyn w stanie nadkrytycznym. Równowagi fazowe. Reguła faz Gibbsa, Równowagi fazowe w układach jednoskładnikowych, ciepło przemiany fazowej, równanie Clausiusa – Clapeyrona, parowanie, skraplanie, sublimacja, resublimacja, krystalizacja, topnienie. Diagramy fazowe w układach jednoskładnikowych, roztwory nieelektrolitów, klasyfikacja roztworów i ich właściwości. Mieszaniny gazów, prawo Daltona. Prężność pary nad roztworem doskonałym i rzeczywistym. Prawo Raoulta i prawo Henryego. Właściwości koligatywne roztworów, obniżenie prężności pary, podwyższenie temperatury wrzenia, obniżenie temperatury krzepnięcia, ciśnienie osmotyczne. Roztwory gazów w cieczach. Rozpuszczalność ciała stałego. Układy dwuskładnikowe. Ciecze mieszające się nieograniczenie i ograniczenie, ciecze niemiesząjące się. Diagramy fazowe ciecz-ciało stałe. Równowagi fazowe w układach trójskładnikowych, Trójkąt Gibsa, Prawo podziału Nernsta. Dyfuzja. Fizykochemia układów rozproszonych.. Rodzaje układów dyspersyjnych, układy koloidalne i ich właściwości, emulsje, żele, mikrocząstki i liposomy. Fizykochemia zjawisk powierzchniowych. Oddziaływania międzycząsteczkowe, adsorpcja, efekt hydrofobowy, zjawiska międzyfazowe, adhezja i kohezja. chromatografia (TLC, HPLC, GC). Kinetyka chemiczna. Pojęcie szybkości reakcji, cząsteczkowości i rzędowości, reakcje I, II, III i zerowego rzędu, reakcje złożone, wpływ temperatury na szybkość reakcji (równanie Arrheniusa), kataliza, kinetyka reakcji enzymatycznych, mechanizmy reakcji chemicznych. Elektrochemia. Potencjał elektrody, rodzaje elektrod, ogniwa galwaniczne, siła elektromotoryczna ogniwa, potencjometria i jej zastosowania, konduktometria, ruchliwość i liczby przenoszenia jonów. Elementy mechaniki kwantowej. Promieniowanie ciała doskonale czarnego, kwantowanie energii, prawo rozkładu Plancka, pojemności cieplne, efekt fotoelektryczny, fale jako cząstki-cząstki jako fale, dyfrakcja promieniowania, widma atomowe i cząsteczkowe, dualizm falowo-korpuskularny, równanie Schrődingera, zasada nieoznaczoności Heisenberga, orbitale atomowe i cząsteczkowe. Fizyczne metody badania struktury cząsteczek. Zasady spektroskopii molekularnej, absorpcja promieniowania elektromagnetycznego, polaryzowalność i refrakcja, widma podczerwieni, widma Ramana, widma elektronowe widma absorpcyjne w nadfiolecie i w świetle widzialnym. Widma emisyjne, diagram Jabłońskiego, luminescencja, fluorescencja i fosforescencja, atomowe widma emisyjne, lasery. Promieniotwórczość. Prawo rozpadu promieniotwórczego, metody pomiaru promieniowania, praktyczne wykorzystanie izotopów w analityce medycznej. ĆWICZENIA: Wyznaczanie molowego ciepła reakcji zobojętniania. Wyznaczanie entalpii tworzenia naftalenu poprzez pomiar ciepła spalania. Różnicowa kalorymetria skaningowa, interpretacja diagramów. Wyznaczanie SEM ogniwa złożonego z jonoselektywnej elektrody srebrowej i elektrody odniesienia. Pomiar SEM ogniw: redoks, stężeniowego, Daniela i Volty. Oznaczanie jonów chlorkowych przy pomocy elektrody jonoselektywnej. Wyznaczanie refrakcji molowej i badanie jej właściwości addytywnych. Wybrane aspekty modelowania molekularnego za pomocą programu komputerowego HyperChem (badanie parametrów geometrycznych określonego związku, analiza wybranych wielkości termodynamicznych, widmo oscylacyjne). Interakcja światła z materią. Oznaczanie zawartości chininy w toniku metodą fluorymetryczną. (wyznaczanie widma wzbudzenia i widma emisyjnego chininy, krzywej wzorcowej chininy). Wyznaczanie molowego współczynnika absorpcji. Ilościowe oznaczanie p – nitrofenolu. Zależność molowego współczynnika absorpcji od pH. Wyznaczanie widma absorpcji fluoresceiny, wyznaczanie molowego współczynnika absorpcji p –nitrofenolu w środowisku zasadowym, wpływu alkoholu na pKa p –nitrofenolu. Wyznaczanie ładunku cząstek koloidalnych metodą elektroforezy swobodnej. Eelektroforeza swobodna hydrozolu jodku srebrowego lub wodorotlenku żelaza. Koagulacja, pomiar szybkości dializy metodą konduktometryczną. Kinetyka chemiczna. Kinetyka reakcji I rzędu i zerowego rzędu, wpływ temperatury i katalizatora. Wyznaczanie punktu izoelektrycznego żelatyny. Badanie lepkości przy użyciu wiskozymetru Ostwalda, mierzenie pH badanych roztworów. Badanie wpływu temperatury na lepkość dynamiczną i właściwą roztworów. Pomiar lepkości przy użyciu wiskozymetru Hőpplera. Zjawiska powierzchniowe. Izoterma Freundlicha dla adsorpcji kwasu octowego na węglu aktywnym. Badanie selektywności adsorpcji. Chromatografia jonowymienna. Rozdział jonów Ba+2 i Fe+3 na kolumnie z Dowex 50 W x 8. 9. Literatura : 1. Chemia fizyczna z zadaniami- T. Drapała PWN – Warszawa 2. Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej – Podręcznik dla studentów farmacji – D. Kocot- Bończak PZWL – Warszawa 3. Zadania z chemii fizycznej – A. W. Adamson PWN – Warszawa 4. Podstawy chemii fizycznej – P. W. Atkins PWN – Warszawa 5. Farmacja Fizyczna – podręcznik dla studentów farmacji i analityki medycznej T.W. Herman PZWL Warszawa 2008