Chemia - Politechnika Gdańska

Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
KONSPEKT PRZEDMIOTU
PIERWSZEGO POZIOMU STUDIÓW STACJONARNYCH
Nazwa przedmiotu
Chemia
Semestry:
Rodzaj przedmiotu:
I
Liczba godzin w semestrze:
Wykład
Semestr I
30
Strumień/profil:
chemia w medycynie
X
Ćwiczenia
elektronika w medycynie
X
Osoba odpowiedzialna za przedmiot:
Imię:
Elżbieta
E-mail: [email protected]
Skrót:
podstawowy
Laboratorium
30
Projekt
fizyka w medycynie
X
Nazwisko:
Telefon:
Luboch
058-3471759
CHEM
Punkty ECTS:
4
Seminarium
Łącznie
60
informatyka w medycynie
X
Lokal:
411 CH B
Cele przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przede wszystkim przypomnienie zagadnień z podstaw chemii. Jest to próba zmniejszenia
dysproporcji w stanie wiedzy studentów. Istotnym zagadnieniem jest analiza natury wiązania chemicznego oraz jego
powiązanie ze strukturą i właściwościami związków chemicznych. Zwrócenie uwagi na właściwości i znaczenie związków
kompleksowych. Zapoznanie studentów z aktualnie obowiązująca nomenklaturą związków nieorganicznych i związków
organicznych. W sposób bardzo skrótowy podanie właściwości chemicznych wybranych pierwiastków oraz właściwości
chemicznych głównych klas związków organicznych. Przypomnienie typów reakcji chemicznych oraz przekazanie
podstawowych informacji dotyczących mechanizmów reakcji związków organicznych. Istotnym celem jest zwrócenie uwagi
na efekty energetyczne towarzyszące przemianom chemicznym, na kryteria równowagi termodynamicznej, samorzutności
i wymuszoności procesów. Kolejnym celem jest zdefiniowanie roztworów i scharakteryzowanie ich właściwości fizycznych.
Zwrócenie szczególnej uwagi na roztwory koloidalne i na zjawisko osmozy. Scharakteryzowanie równowag w roztworach
wodnych. Celem przedmiotu jest również przekazanie studentowi podstawowej wiedzy dotyczącej szybkości przebiegu
reakcji i roli katalizatorów. Celem jest również przybliżenie studentom jednej z metod elektroanalitycznych jaką jest
potencjometria.
Spodziewane efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje:
- umiejętność oceny właściwości pierwiastków na podstawie ich położenia w układzie okresowym,
- rozumienie wzorów chemicznych, znajomość podstawowych praw chemicznych,
- umiejętność scharakteryzowania wiązań chemicznych i przewidywania kształtów cząsteczek, powiązania właściwości
substancji z rodzajami tworzących je wiązań,
- umiejętność powiązania właściwości substancji z występowaniem oddziaływań międzycząsteczkowych,
- umiejętność odtwarzania wzorów z nazw i tworzenia nazw związków nieorganicznych podanych wzorami,
- orientacja we właściwościach związków nieorganicznych,
- umiejętność przeprowadzania prostych reakcji z udziałem związków nieorganicznych, w tym otrzymania związków
kompleksowych, identyfikujących poszczególne jony,
- umiejętność odtwarzania wzorów z nazw i tworzenia nazw związków organicznych podanych wzorami oraz oceny
reaktywności związków organicznych,
- znajomość technik laboratoryjnych typowych dla chemii organicznej, umiejętność identyfikacji prostych związków
organicznych,
- zrozumienie istotności poznania efektów energetycznych towarzyszących przemianom chemicznym,
- umiejętność sporządzania roztworów o określonym stężeniu,
- umiejętność miareczkowania,
- umiejętność otrzymywania i koagulacji roztworów koloidalnych,
- umiejętność rozdzielenia substancji chemicznych z wykorzystaniem metody ekstrakcji, chromatografii, metody
strąceniowej czy sublimacji,
- umiejętność odsalania wody z wykorzystaniem m.in. metody jonitowej i odwróconej osmozy,
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
- umiejętność badania równowag kwasowo-zasadowych, pomiaru pH, wykorzystania roztworów buforowych,
- umiejętność zbadania kinetyki reakcji chemicznej,
- umiejętność wykorzystania szeregu elektrochemicznego metali w celu przeprowadzenia odpowiednich reakcji redoks
oraz skonstruowania ogniwa galwanicznego,
- wiedza na temat rodzajów półogniw i ich wykorzystania.
Karta zajęć - wykład
Lp.
Zagadnienie
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21
22.
23.
24.
25.
Układ okresowy pierwiastków - struktura powłok elektronowych
poszczególnych pierwiastków: liczby kwantowe, stany kwantowe
elektronów w trzech pierwszych powłokach, konfiguracje
elektronowe poszczególnych atomów.
Okresowe zmiany niektórych wielkości: energii jonizacji
pierwiastków, powinowactwa elektronowego, elektroujemności
pierwiastków. Promienie atomowe i jonowe. Kształty orbitali
atomowych.
Definicje niektórych pojęć podstawowych. Podstawowe prawa
chemiczne, wzory i równania chemiczne.
Wiązania chemiczne: główne rodzaje wiązań. Wiązanie
kowalencyjne: opis elektronów w cząsteczkach rozpatrywany na
gruncie elektronowej teorii wiązania chemicznego i teorii orbitali
molekularnych. Orbitale o charakterze wiążącym i antywiążącym.
Kształty molekularnych obszarów orbitalnych: orbitale molekularne
typu σ i π.
Konfiguracja elektronowa cząsteczek.
Pojęcie hybrydyzacji orbitali. Wyjaśnienie kształtu cząsteczek bazując
na pojęciu hybrydyzacji.
Wiązania zdelokalizowane. Związki aromatyczne: właściwości,
przykłady.
Wyjaśnienie kształtu cząsteczek – metoda VSEPR.
Wiązanie koordynacyjne. Związki kompleksowe: pojęcie atomu
centralnego i liganda, przykłady związków kompleksowych i ich
nazwy, właściwości związków kompleksowych i ich znaczenie.
Związki kompleksowe - teoria pola krystalicznego.
Polaryzacja wiązania chemicznego. Oddziaływania
międzycząsteczkowe. Wiązanie wodorowe i jego wpływ na
właściwości fizyczne związków chemicznych.
Ogólna charakterystyka stanów skupienia materii.
Ciało stałe: układy krystalograficzne, typy komórek elementarnych,
kryształy jonowe, kowalencyjne, molekularne i metaliczne. Struktura
krystaliczna a właściwości fizyczne substancji.
Typy reakcji chemicznych.
Nomenklatura związków nieorganicznych.
Właściwości związków nieorganicznych. Chemia pierwiastków grup
głównych. Chemia wybranych metali.
Właściwości związków nieorganicznych. Chemia pierwiastków grup
głównych. Chemia wybranych niemetali.
Związki organiczne: klasyfikacja, nomenklatura.
Biologicznie ważne związki organiczne.
Związki organiczne: właściwości, reaktywność.
Mechanizmy reakcji związków organicznych.
Termodynamika chemiczna – pojęcia podstawowe, pierwsza zasada.
Entalpia przemian fizycznych i reakcji chemicznych.
Druga zasada termodynamiki: entropia, entalpia swobodna, entalpia
swobodna reakcji, procesy samorzutne, reakcje w stanie równowagi.
Roztwory, typy roztworów. Właściwości wody. Rozpuszczalność
gazów, cieczy i ciał stałych w cieczach.
Właściwości fizyczne roztworów.
umiejętności
D
E
Liczba
godzin
X
1
X
1
X
1
X
1
X
X
0,5
1
X
1
X
X
0,5
1
X
0,5
1
X
X
1
1
X
X
0,5
0,5
1
X
1
X
X
X
X
X
X
1
0,5
1
1
1
X
1
X
1
X
1
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32
33
34.
Zjawisko osmozy. Ciśnienie osmotyczne. Zjawiska na granicy faz –
adsorpcja. Koloidy.
Równowaga chemiczna. Równowagi w roztworach wodnych.
Roztwory elektrolitów. Jonowa i protonowa teoria kwasów i zasad.
Pojęcie pH.
Elektrolity słabe. Hydroliza. Prawo rozcieńczeń Ostwalda. Roztwory
buforowe.
Elektronowa teoria kwasów i zasad, teoria HSAB. Elektrolity mocne,
pojęcie aktywności i siły jonowej.
Kinetyka chemiczna. Wpływ stężeń reagujących substancji na
szybkość reakcji. Wpływ temperatury. Rola katalizatora.
Reakcje utleniania i redukcji. Stopień utlenienia.
Ogniwa. Potencjał elektrodowy. Wzór Nernsta. Półogniwa. Definicja
względnego potencjału elektrodowego.
Półogniwa pierwszego rodzaju. Szereg elektrochemiczny metali.
Półogniwa drugiego rodzaju. Półogniwa redoks. Elektrody
membranowe.
Elektroliza.
X
1
X
1
X
1
X
1
X
1
X
0,5
1
X
1
X
X
Karta zajęć - laboratorium
Zagadnienie
Lp.
0,5
Razem: 30
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Zasady bezpieczeństwa w laboratorium chemicznym. Podstawowe
urządzenia i aparatura w laboratorium chemicznym. Podstawowe
czynności laboratoryjne.
Stężenia roztworów
Kwasowość roztworów
Analiza jakościowa kationów
Analiza jakościowa anionów
Identyfikacja związków organicznych
Kinetyka reakcji chemicznych
Kataliza w syntezie związków organicznych
Ekstrakcja
Rozdzielanie substancji. Procesy strącania osadów
Metody demineralizacji wody
Koloidy
Chromatografia
Reakcje redoks. Szereg elektrochemiczny metali. Ogniwa.
Odrabianie zaległych ćwiczeń i uzupełnianie zaliczeń.
Próg zaliczenia:
Semestr: I
z wykładu
25/50
Warunki zaliczenia przedmiotu
z ćwiczeń
z laboratorium
z projektu
26/50
umiejętności
D
E
X
2
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
z seminarium
Opis form zaliczenia
Wykład (semestr I)
Id
Termin
1
Tydzień 8
2
Tydzień 15
Punkty
25
25
Razem: 50
Liczba
godzin
Zakres
Kolokwium z zakresu zagadnień 1-15 według planu wykładu
Kolokwium z zakresu zagadnień 16-33 według planu wykładu
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Razem: 30
Z CAŁOŚCI
51/100
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
Laboratorium (semestr I)
Id
Termin
1
Ćwiczenie 2
2
Ćwiczenie 3
Punkty
2
4
3
Ćwiczenie 4
4
4
Ćwiczenie 5
4
5
Ćwiczenie 6
4
6
Ćwiczenie 7
4
7
Ćwiczenie 8
4
8
Ćwiczenie 9
4
9
Ćwiczenie 10
4
10
Ćwiczenie 11
4
11
Ćwiczenie 12
4
12
Ćwiczenie 13
4
13
Ćwiczenie 14
4
Zakres
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 2.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 3 i zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 4 i zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 5 i zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 6 i zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 7 i zaliczenie
sprawozdania.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 8 i zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 9, zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 10, zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 11 i zaliczenie
sprawozdania.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 12 i zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 13 i zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Zrealizowanie zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 14 i zaliczenie
krótkiego sprawdzianu.
Razem: 50
Uwagi dotyczące kryteriów zaliczenia: Student powinien uzyskać sumarycznie z dwóch kolokwiów minimum 25 punków.
Student powinien odrobić wszystkie objęte programem ćwiczenia laboratoryjne (1x2pkt + 12x1pkt)) i zaliczyć (kartkówka,
rozmowa, sprawozdanie) 12 z nich (ćwiczenia 3-14) przynajmniej na ocenę dostateczną (12x1pkt).
Lp.
1.
Przedmiot
Brak
przedmiotów
poprzedzających
Przedmioty wyprzedzające wraz z wymaganiami wstępnymi
Zakres
Metody dydaktyczne:
Wykład prowadzony będzie z wykorzystaniem projektora, za pomocą którego nauczyciel zaprezentuje slajdy ilustrujące
treści przedmiotu. Po wykładzie slajdy będą udostępnione studentom.
Praktyczną ilustracją części materiału przedstawionego na wykładach są zajęcia laboratoryjne. Większość ćwiczeń
laboratoryjnych będzie zawierała poszerzony materiał teoretyczny w porównaniu z wykładem. Do każdego ćwiczenia
laboratoryjnego udostępniona zostanie szczegółowa instrukcja zawierająca część teoretyczną oraz część doświadczalną, z
której wybrane ćwiczenia, wskazane przez prowadzącego, student wykona samodzielnie ale pod opieką prowadzącego.
Ocenie podlegać będzie przygotowanie studenta do zajęć i zaangażowanie w realizację zadań wyznaczonych do
samodzielnego wykonania. Zajęcia laboratoryjne rozpoczną się na początku semestru.
Wykaz literatury podstawowej:
1. A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” PWN 2002
2. F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus „Chemia nieorganiczna. Podstawy” PWN 2002
3. T. Kędryna „Chemia ogólna z elementami biochemii” ZamKor 2004
4. M.J. Sienko, R.A. Plane „Chemia. Podstawy i zastosowania” WNT 2002
5. L. Pajdowski „Chemia ogólna” PWN 1999
6. W. Gałasiński „Chemia medyczna” PZWL 2004
7. P.W. Atkins „Podstawy chemii fizycznej” PWN 1999
8. J. McMurry „Chemia organiczna” PWN 2005
9. red. E. Luboch, M. Bocheńska, J.F. Biernat „Chemia ogólna. Ćwiczenia laboratoryjne” Wyd. PG 2003
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
Wykaz literatury uzupełniającej:
1. W. Kołos, J. Sadlej „Atom i cząsteczka” WNT 2007
2. P.W. Atkins „Przewodnik po chemii fizycznej” PWN 1997
3. P.W. Atkins „Chemia fizyczna” PWN 2007
4. P. Mastalerz „Chemia organiczna” Wyd. Chemiczne 2002
5. A. Cygański „Metody elektroanalityczne” WNT 1995
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.