Zaawansowana elektroanaliza w teorii i praktyce

obowiązkowe

Przed rozpoczęciem wykładu student powinien posiadać wiedzę z wcześniejszych lat studiów w zakresie podstaw analizy instrumentalnej, metod elektrochemicznych oraz aparatury.

w sali

Celem wykładu jest poszerzenie wiedzy studentów na temat różnych metod elektroanalitycznych, właściwości prądu faradajowskiego i pojemnościowego oraz wybór optymalnych warunków i metod prowadzenia eksperymentów. Poznanie cech odwracalnych, kwasiodwracalnych, nieodwracalnych procesów elektrodowych, a także powiązanych z reakcjami chemicznymi. W trakcie wykładu przedstawione zostaną przykłady praktycznego zastosowania metod elektroanalitycznych w badaniu stanu środowiska, w chemii farmaceutycznej jak również w ekologicznych źródłach energii.

Realizowane zadania to:

Dostosowanie metody elektroanalitycznej do celu analizy uwzględniając stężenie, rodzaj analizowanej substancji i obecność innych związków. Kiedy należy wybrać metodę woltamperometrii z liniową zmianą potencjału, metody pulsowe, chronokulometrię, chronoamperometrię, metody zmiennoprądowe czy elektrochemiczną spektroskopię impedancyjną. Poznanie właściwości elektrod, mikroelektrod, elektrody wirującej oraz elektrod modyfikowanych chemicznie i ich wybór w zależności od analitycznego zagadnienia do rozwiązania.

Wykazanie zależności pomiędzy formą występowania pierwiastka w środowisku i jego toksycznymi właściwościami, wpływu formy pierwiastka na mobilność i biodostępność. Przedstawienie możliwości zastosowanie metod elektrochemicznych do oznaczania śladów, ich zatężania i rozróżniania poszczególnych form chemicznych pierwiastków. Rola elektroanalizy w nowoczesnym monitoringu środowiska.

Poznanie metod elektrochemicznego oznaczania wybranych grup leków i substancji o znaczeniu medycznym w zależności od ich budowy, rodzaju grupy elektroaktywnej i procesu elektrodowego. Dobór optymalnych warunków oznaczania konkretnego leku, odpowiedniej elektrody pracującej, pH i elektrolitu podstawowego. Możliwości wykorzystania adsorpcji do wstępnego zatężania leku na elektrodzie.

Omówienie zagadnień dotyczących elektrod modyfikowanych i elektroaktywności centrów redoks umiejscowionych w pobliżu elektrody. Przygotowanie poprzez nieodwracalną adsorpcję, kowalencyjne przyłączenie monowarstwy lub pokrycie elektrody warstwami polimerów lub innych materiałów. Procesy elektrokatalityczne reakcji ważnych w konwersji energii, takich jak redukcja tlenu, generowanie wodoru, czy utlenianie metanolu. Układy zdolne do akumulacji ładunku, w tym (super)kondensatory ładunku i baterie wysokiej mocy. Elektrokatalityczne procesy konwersji (redukcja ditlenku węgla) i elektrosyntezy (redukcja azotu do amoniaku). Elektrochemiczna technologia wyświetlania oparta na warstwach, które mogą zmieniać kolor (elektrochromizm) lub emitować światło. Ochrona metalu przed korozją lub atakiem chemicznym. Wysoce specyficzne czujniki elektroanalityczne. Molekularne urządzenia elektroniczne, tj. systemy elektrochemiczne, które mogą naśladować zachowanie diod i tranzystorów. Mikroelektrody i wiązki elektrod o rozmiarach mikrometrycznych. Zastosowania analityczne i diagnostyczne w kinetyce procesów elektrodowych. Badania mechanistyczne.

Materiały będą dostarczone przez wykładowców prowadzących wykład

Literatura uzupełniająca polecana osobom szczególnie zainteresowanym elektroanalizą:

Specjacja Chemiczna, Problemy i możliwości, pod red. Danuty Barałkiewicz i Ewy Bulskiej, MALAMUT, Warszawa 2009;

Electroanalysis in Biomedial and Pharmaceutical Sciences: Voltammetry, Amperometry, Biosensors, Applications S.A Sibel, J-M. Kauffman, P. Zuman, A. M. Brett, Ch. Brett, Springer, 2016.

Electroanalytical Methods: Guide to Experiments and Applications Editor, F. Scholz (Ed.), Springer,2010;

Student

K_W01 – Ma rozszerzoną wiedzę o miejscu chemii w systemie nauk ścisłych

i przyrodniczych, oraz o jej znaczenia dla rozwoju ludzkości.

K_W05 – Posiada pogłębioną wiedzę i umiejętności z zakresu wybranej specjalizacji chemicznej pozwalającą na posługiwanie się metodami i pojęciami właściwymi dla tej specjalizacji i pozwalające na samodzielną pracę badawczą.

K_U03 – Potrafi zastosować odpowiednie metody, techniki i narzędzia badawcze w ramach danej specjalności chemicznej, konieczne dla wyjaśnienia postawionego problemu.

K_U07 – Potrafi w sposób krytyczny ocenić wyniki przeprowadzonych samodzielnie doświadczeń w ramach swojej specjalności chemicznej, a także przedyskutować błędy pomiarowe.

K_U09 – Potrafi zastosować zdobytą wiedzę do pokrewnych dyscyplin naukowych, a także pracować w zespołach interdyscyplinarnych.

K_U11 – Potrafi dyskutować o miejscu chemii w systemie nauk ścisłych i przyrodniczych, oraz o jej znaczeniu dla rozwoju naszej cywilizacji.

K_U12 – Potrafi w sposób zrozumiały także dla niespecjalistów przedstawić wyniki najważniejszych odkryć dokonanych w dziedzinie chemii i nauk pokrewnych.

K_U13 – Potrafi samodzielnie zdobywać wiedzę i rozwijać swoje profesjonalne umiejętności korzystając z różnych źródeł (pisanych i elektronicznych), w tym także obcojęzycznych.

K_K01 – Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się. Potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze (także obcojęzycznej) oraz korzystać z rad ekspertów.

K_K03 – Posiada umiejętność organizacji pracy własnej i zespołowej w ramach realizacji wspólnych zadań i projektów i krytycznie ocenia jej stopień zaawansowania. Samodzielnie podejmuje i inicjuje proste działania badawcze.

K_K04 – Ma przekonanie o wadze zachowania się w sposób profesjonalny, przestrzega zasad etyki zawodowej.

K_K05 – Potrafi formułować opinie dotyczące kwestii zawodowych oraz argumentować na ich rzecz zarówno w środowisku specjalistów, jak i niespecjalistów

Wymagana obecność; Premiowana aktywność;

Egzamin końcowy pisemny (zagadnienia z każdej części wykładu muszą być zaliczone na 50%, ocena końcowa jest średnią z ocen uzyskanych z każdej części), egzamin poprawkowy ustny;

Dopuszczalna ilość usprawiedliwionych nieobecności to 3 zajęcia.