Podstawy chemii

obowiązkowe

Podstawowe wiadomości z chemii na poziomie liceum.

w sali

Wykład obejmuje podstawowe zagadnienia z chemii ogólnej, fizycznej, nieorganicznej oraz organicznej. Omawiane są także elementy chemii analitycznej i preparatyki organicznej.

W ramach wykładu omawiane są następujące zagadnienia.

1. Budowa materii

Modele budowy atomów. Cząstki elementarne, dualizm korpuskularno-falowy, struktura elektronowa atomów, liczby kwantowe, właściwości i kształty przestrzenne orbitali atomowych. Budowa jądra atomowego, liczba atomowa i masowa, defekt masy. Trwałość jąder atomowych, reakcje jądrowe. Prawo okresowości i układ okresowy. Związki chemiczne. Orbitale molekularne. Rodzaje wiązań chemicznych, energia wiązań, kształty cząsteczek, momenty dipolowe, wiązania wodorowe i inne oddziaływania międzycząsteczkowe.

2. Elementy chemii ogólnej i fizycznej

Stany skupienia materii. Prawa gazowe. Równanie stanu gazu doskonałego. Gazy rzeczywiste. Rodzaje roztworów. Sposoby wyrażania stężeń. Roztwory elektrolitów, dysocjacja elektrolityczna. Równowagi kwasowo-zasadowe, strącania osadów i redoks. Budowa i rodzaje kryształów.

Elementy termodynamiki. Energetyczne i entropowe przyczyny przebiegu reakcji chemicznych. Efekt cieplny reakcji. Entropia. Entalpia swobodna, samorzutność procesów. Podstawy kinetyki reakcji chemicznych, czynniki wpływające na szybkość reakcji. Energia aktywacji i pojęcie katalizy. Elementy elektrochemii. Równanie Nernsta. Proste przykłady ogniw galwanicznych, elektroliza, elektrochemiczne źródła energii.

3. Elementy chemii nieorganicznej.

Właściwości pierwiastków grup głównych i wybranych ich związków. Pierwiastki grup przejściowych, konfiguracje elektronowe, stopnie utlenienia, tworzenie jonów kompleksowych, właściwości magnetyczne.

4. Podstawowe zagadnienia chemii organicznej

Struktura walencyjna atomu węgla, hybrydyzacje. Miejsce węgla w układzie okresowym, skala elektroujemności Paulinga. Rodzaje wiązań chemicznych, rozpady homo- i heterolityczne. Teorie kwasów i zasad.

Alkany, alkeny, alkiny związki aromatyczne: nazewnictwo, budowa, izomeria, właściwości fizyczne i chemiczne otrzymywanie, reakcje charakterystyczne.

Podstawowa charakterystyka (budowa, zarys właściwości fizycznych i chemicznych, otrzymywanie i wybrane reakcje charakterystyczne) związków mono funkcyjnych: fluorowcopochodne węglowodorów, alkohole, fenole, etery, związki nitrowe, aminy, aldehydy. ketony, kwasy karboksylowe, estry, chlorki kwasowe, bezwodniki kwasowe, amidy, nitryle.

Przegląd wybranych klas związków organicznych: aminokwasy, peptydy i białka, cukry, nukleozydy, nukleotydy i kwasy nukleinowe, steroidy i karotenoidy.

Wybrane zagadnienia szczegółowe budowy związków organicznych: izomeria, tautomeria, mezomeria, efekty indukcyjne i steryczne, izomeria optyczna, konfiguracja a konformacja.

Metody wydzielania i oczyszczania związków organicznych: krystalizacja, sublimacja, destylacja, ekstrakcja, chromatografia, dializa, sączenie, wirowanie.

Zarys spektroskopowych metod identyfikacji związków organicznych: widma w podczerwieni, widma UV-Vis, spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego (protonowy i węglowy), spektrometria mas.

1. L. Jones, P. Atkins, „Chemia ogólna, Cząsteczki, materia, reakcje”, PWN.

2. A. Bielański, „Podstawy chemii nieorganicznej”, PWN.

3. L. Pajdowski, „Chemia ogólna”, PWN.

4. P.A. Cox, „Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady”, PWN.

5. R. T. Morrison, R. N. Boyd, “Chemia Organiczna”, PWN.

7. E. Białecka-Florjańczyk, J. Włostowska: "Chemia organiczna", WNT.

9. John McMurry: "Chemia organiczna", PWN.

10. W. Zieliński i A. Rajca (red.), „Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych”, WNT.

11. W. Szczepaniak, „Metody instrumentalne w analizie chemicznej”, PWN.

Po ukończeniu przedmiotu student:

- zna podstawowe składniki materii, budowę atomu w szczególności konfiguracje elektronową i własności pierwiastków chemicznych wynikające z prawa okresowości oraz istotę przemian jądrowych, zna podstawowe pojęcia i prawa chemiczne, nomenklaturę i notację chemiczną, umie zapisywać i przewidywać przebieg prostych reakcji chemicznych, umie określać kształty i przewidywać niektóre właściwości prostych molekuł.

- zna podstawowe właściwości stanów skupienia materii, zna i umie stosować prawa gazowe, zna rodzaje reakcji przebiegających w roztworach wodnych, zna podstawy elektrochemii.

- zna i rozumie podstawy chemii fizycznej w zakresie termodynamiki i termochemii oraz kinetyki chemicznej, potrafi przewidzieć kierunek przebiegu reakcji chemicznych oraz zna czynniki wpływające na kinetykę reakcji chemicznych.

- umie scharakteryzować ogólnie właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków grup głównych i pobocznych układu okresowego, zna podstawowe właściwości i budowę związków kompleksowych.

- zna budowę, właściwości i reakcje charakterystyczne węglowodorów, zna najważniejsze związki jednofunkcyjne- ich właściwości fizyczne i chemiczne, umie zapisywać i przewidywać przebieg prostych reakcji, rozumie efekt: indukcyjny, steryczny i elektronowy, umie ocenić właściwości fizyczne i kwasowo-zasadowe na podstawie budowy związku organicznego, zna podstawowe rodzaje reakcji organicznych (addycji, eliminacji, substytucji, przegrupowania), zna ogólnie budowę wybranych związków naturalnych (aminokwasy, peptydy i białka, cukry, nukleozydy, nukleotydy i kwasy nukleinowe), zna podstawowe metody spektroskopowe badania budowy związków organicznych (widma UV-Vis, MS, IR i NMR), zna podstawowe metody wydzielania związków organicznych z mieszanin (destylacja, krystalizacja, sublimacja, ekstrakcja, sączenie, wirowanie, chromatografia, dializa).

W trakcie semestru odbędą się dwa sprawdziany pisemne. Pozytywny wynik, powyżej 50%, zwalnia z uczestnictwa w egzaminie. Osoby, które nie zaliczyły sprawdzianów oraz chcące poprawić ocenę przystępują do egzaminu pisemnego w czasie sesji egzaminacyjnej.