Nazwa przedmiotu:
Chemia 1/ Chemistry 1
Koordynator przedmiotu:
prof. dr hab. inż. Janusz Płocharski, dr inż. Regina Borkowska
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Inżynieria Materiałowa
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowy
Kod przedmiotu:
CH1
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2017/2018
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Łączna liczba godzin pracy studenta - 150, obejmuje: 1) godziny kontaktowe - 75 godzin, w tym: obecność na wykładach - 45 godzin, udział w ćwiczeniach - 30 godzin; 2) zapoznanie się ze wskazaną literaturą i przygotowanie do ćwiczeń - 35 godzin; 3) przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie – 40 godzin.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Obecność na wykładach - 45 godzin; udział w ćwiczeniach - 30 godzin; konsultacje do wykładu i ćwiczeń - 15 godzin. Razem 90 godzin - 3 punkty ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2 punkty ECTS - udział w ćwiczeniach, przygotowanie się do ćwiczeń
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład45h
  • Ćwiczenia30h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
brak
Cel przedmiotu:
Celem zajęć jest nauczenie studentów podstawowych pojęć, praw oraz zależności obowiązujących w całej dziedzinie wiedzy jaką jest chemia. Najobszerniej potraktowano zagadnienia struktury elektronowej atomów, wiązań chemicznych i budowy cząsteczek oraz reakcji chemicznych w roztworach wodnych (reakcje kwas-zasada, reakcje utleniania – redukcji).
Treści kształcenia:
TREŚĆ WYKŁADU 1. Wprowadzenie do chemii: - Podstawowe pojęcia: zjawiska chemiczne i fizyczne, substancje proste i złożone, związki chemiczne, mieszaniny fizyczne, atom, nuklid, izotop, masa atomowa, masa cząsteczkowa, mol. - Podstawowe prawa chemiczne. 2. Ziarnista budowa materii - Rodzaje oddziaływań między składnikami materii. Cząstki elementarne. Jądro atomowe. Liczba atomowa i masowa. Trwałość jąder. Przemiany jądrowe. - Elektrownie atomowe. Datowanie izotopem 14C. Reakcje termojądrowe. . Elektronowa struktura atomu - Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Funkcje falowe i równanie Schrödingera. Model atomu wodoru. Elektron jako fala stojąca. Liczby kwantowe. Orbitale atomowe. - Układ okresowy pierwiastków. - Zapis konfiguracji elektronowych. Rozbudowa powłok elektronowych. Zakaz Pauli’ego i reguła Hunda. Elektrony walencyjne. Rdzenie atomowe. 4. Budowa cząsteczki – wiązania chemiczne - elektrony walencyjne i wiązania. Reguła oktetu Rodzaje wiązań chemicznych. Układy niespełniające reguły oktetu. - Elektroujemność. Energia wiązań chemicznych. - Charakterystyka wiązania kowalencyjnego, jonowego i metalicznego. Wiązania w zapisie Lewisa. Wiązania wielokrotne. - Hybrydyzacja orbitali atomowych. Metoda VSEPR. Wiązania zdelokalizowane. Rząd wiązania. - Orbitale molekularne. Charakterystyka orbitali typu σ i π. Struktura orbitali molekularnych w prostych cząsteczkach dwuatomowych - przykłady. - Słabe wiązania chemiczne. Wiązania wodorowe. Siły van der Waalsa. 5. Reakcje chemiczne - Pojęcie reakcji chemicznej, substraty, produkty, stechiometria. - Reakcje kwasowo-zasadowe. Reakcje utleniania i redukcji. - Podstawowe wiadomości z kinetyki i katalizy. Zależność szybkości reakcji od temperatury. - Równowaga chemiczna – pojęcie równowagi dynamicznej. Stała równowagi. Reguła przekory. 6. Roztwory - Woda jako substancja o szczególnych właściwościach. - Rozpuszczalność, dysocjacja, solwatacja. - Koncepcja kwasów i zasad wg Brønsteda. - Równowagi w roztworach słabych elektrolitów – dysocjacja, hydroliza, bufory, iloczyn rozpuszczalności, siła jonowa, aktywność. - Rozpuszczalniki niewodne. Kwasy i zasady Lewisa. Kwasy i zasady twarde i miękkie. 7. Charakterystyka stanów skupienia materii - Gaz doskonały, gazy rzeczywiste. - Ciała stałe krystaliczne i amorficzne. Symetria kryształów, układy krystalograficzne. Kryształy jonowe, kowalencyjne i metaliczne, kryształy molekularne. Związki o składzie niestechiometrycznym. - Stan ciekły. Charakterystyka i struktura cieczy. 8. Zjawiska i procesy elektrochemiczne - Ogniwa elektrochemiczne, siła elektromotoryczna, potencjały półogniw, szereg elektrochemiczny metali. - Elektroliza – procesy utleniania i redukcji na elektrodach, przykłady elektrolizy. Korozja elektrochemiczna. 9. Związki kompleksowe – budowa i właściwości; elementy teorii pola krystalicznego. TREŚĆ ĆWICZEŃ 1. Podstawowe obliczenia chemiczne - Sposoby wyrażania stężeń, przeliczanie stężeń, obliczenia; - Wzory chemiczne, obliczenia związane ze składem związków chemicznych; - Prawa gazowe, równanie stanu. 2. Struktura cząsteczek, równania chemiczne - Struktura elektronowa atomów, zapełnianie powłok walencyjnych; - Bilansowanie równań, ustalanie stopnia utlenienia i jego zmian w reakcjach utleniania – redukcji, obliczenia; - Wzory Lewisa, geometria cząsteczek (VSEPR). 3. Równowagi chemiczne w roztworach - Równowaga termodynamiczna, stała równowagi i jej związek z równaniem reakcji; - Reakcje kwasowo-zasadowe, hydroliza, trudno rozpuszczalne sole, tworzenie kompleksów, reakcje utleniania-redukcji, obliczenia; - Roztwory buforowe – obliczenia pojemności i rozcieńczeń; 4. Potencjały utleniania-redukcji, reakcje elektrodowe, elektroliza i ogniwa galwaniczne – obliczenia oparte na równaniach Nernsta i Faradaya.
Metody oceny:
Sposób zaliczenia (ocena zintegrowana): • dwa testy z ćwiczeń rachunkowych – 30% końcowej oceny; • warunkiem przystąpienia do egzaminu jest uzyskanie ≥50% punktów z testów na ćwiczeniach audytoryjnych; • pisemny egzamin z wykładu – 70% końcowej oceny.
Egzamin:
tak
Literatura:
Literatura podstawowa do wykładu: 1. Adam Bielański, „Podstawy chemii nieorganicznej” tom I, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010 2. Loretta Jones, Peter Atkins, „Chemia ogólna – cząsteczki, materia, reakcje”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2006 Literatura do ćwiczeń: 1. A. Śliwa: Obliczenia chemiczne: zbiór zadań z chemii ogólnej i analityki nieorganicznej. PWN, Warszawa, 1987
Witryna www przedmiotu:
http://www.ch.pw.edu.pl/~janzac
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt Ch_W1
Posiada wiedzę związaną z budową atomową pierwiastków i cząsteczek oraz wiązań chemicznych
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń i egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: IM_W03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01
Efekt Ch_W2
Ma wiedzę związaną z termodynamiką, kinetyką chemiczną i elektrochemią
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń i egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: IM_W03
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt Ch_U1
Umie rozwiązać zadania rachunkowe z chemii ogólnej
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń
Powiązane efekty kierunkowe: IM_U14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U14
Efekt Ch_U2
Umiejętność rozumienia przemian chemicznych i ich znaczenia w wytwarzaniu i kształtowaniu właściwości materiałów inżynierskich
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń i egzamin pisemny
Powiązane efekty kierunkowe: IM_U14
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U14
Efekt Ch_U3
Umie na podstawie wiedzy nabytej podczas wykładu, analizy zalecanej literatury lub innych fachowych źródeł rozszerzyć –poprzez pracę własną- posiadane dotychczas umiejętności i wiedzę z zakresu chemii ogólnej.
Weryfikacja: Kolokwium, obserwacja i ocena umiejętności studenta w trakcie zajęć.
Powiązane efekty kierunkowe: IM_U05
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U05