Politechnika GdańskaWydział ChemicznyKatedra Chemii Nieorganicznej Copyright © 2017 by KChN WCh PG – Andrzej Okuniewski | |

← Wróć

Zielone Technologie i Monitoring

Chemia nieorganiczna
Semestr I (1°)

Osoba odpowiedzialna za przedmiot: dr hab. inż. Agnieszka Pladzyk.

Wykład

Program

  • Podstawowe pojęcia i definicje: podstawowe prawa chemiczne, zbilansowane równania chemiczne, równania jonowe, nazewnictwo związków chemicznych. Stany skupienia: definicja ciał stałych, ciekłych i gazowych. Budowa atomu: jądro atomowe, liczba atomowa i masowa, defekt masy i energia wiązania jądra, izotopy, trwałość jąder, samorzutne przemiany jądrowe, szybkość rozpadu promieniotwórczego, okres półtrwania, reakcje termojądrowe.
  • Budowa atomu: elektrony w atomach, model Bohra, zasada nieoznaczoności Heisenberga, gęstość elektronowa, liczby kwantowe, orbitale atomowe, zakaz Pauliego, reguła Hunda. Rozbudowa powłok elektronowych.
  • Układ okresowy pierwiastków: okresowość właściwości chemicznych i fizycznych, okresy, grupy i bloki, promienie atomowe, jonowe i van der Waalsa.
  • Wiązania chemiczne: elektrony walencyjne, reguła oktetu, elektroujemność, powinowactwo elektronowe, energia wiązań chemicznych. Orbitale molekularne: metoda LCAO (MO), orbitale typu sigma i pi, hybrydyzacja orbitali atomowych, rząd wiązania. Wzory Lewisa, VSEPR. Silne wiązania chemiczne i ich rodzaje, charakterystyka wiązania jonowego, metalicznego i kowalencyjnego. Właściwości fizykochemiczne substancji w zależności od typu wiązań chemicznych, związki jonowe i molekularne, metale, stopy i związki metaliczne. Amfoteryczność. Słabe wiązania chemiczne, wiązania wodorowe, siły van der Waalsa.
  • Roztwory. Właściwości i funkcje rozpuszczalnika, woda jako rozpuszczalnik, solwatacja, autodysocjacja, rozpuszczalniki donorowe i akceptorowe, stopione sole.
  • Elektrolity: elektrolity słabe i mocne, stała i stopień dysocjacji.
  • Podstawy termochemii. Ciepło reakcji chemicznej, entalpia, prawo Hessa. Równowagi chemiczne: prawo działania mas. Podstawy kinetyki, mechanizm reakcji chemicznych a rząd reakcji. Reakcje redoks: stopień utlenienia, bilansowanie równań redoks, reduktory i utleniacze. Ogniwa elektrochemiczne. Potencjały standardowe. Podstawy chemii koordynacyjnej.
  • Wodór, tlen, woda. Alotropia, izomorfizm.

Zaliczenie

W sesji odbędzie się egzamin. Do egzaminu będą dopuszczone osoby, które zaliczyły ćwiczenia z chemii nieorganicznej. Aby zaliczyć przedmiot na egzaminie należy uzyskać co najmniej 60% punktów możliwych do zdobycia.

Literatura

  • P. Atkins, L. Jones: Chemia Ogólna Cząsteczki, materia, reakcje. PWN, Warszawa 2009.
  • A. Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. PWN, Warszawa 2012.

Ćwiczenia

Program

  • Podstawowe pojęcia chemiczne: masa atomowa i cząsteczkowa, mol, prawo Avogadro, masa molowa, izotopy (3 godziny)
  • Prawa gazowe (2 godziny)
  • Stechiometria wzorów chemicznych (3 godziny)
  • Pierwsze kolokwium (5 tydzień zajęć)
  • Bilansowanie reakcji chemicznych (3 godziny)
  • Stechiometria równań chemicznych (5 godzin)
  • Drugie kolokwium (10 tydzień zajęć)
  • Stechiometria mieszanin (2 godziny)
  • Roztwory: stężenie molowe, stężenie procentowe, ppm, ppb, ppt, przeliczanie stężeń (6 godzin)
  • Trzecie kolokwium (15 tydzień zajęć)

Zaliczenie

W trakcie semestru przeprowadzone będą trzy kolokwia. Z każdego kolokwium można uzyskać 15 punktów. Aby zaliczyć ćwiczenia rachunkowe należy uzyskać co najmniej 60% wszystkich punktów możliwych do zdobycia tzn. 45 pkt. × 0.6 = 27 pkt. Skala ocen jest następująca:

Liczba punktów Ocena
42 — 45 5,0
37 — 41 4,5
32 — 36 4,0
27 — 31 3,5
< 27 2,0

Osoby, które nie uzyskają wymaganych 27 punktów, będą mogły uzyskać zaliczenie ćwiczeń w sesji poprawkowej. Wówczas należy napisać kolokwium poprawkowe z całości materiału. Warunkiem uzyskania zaliczenia jest wówczas zdobycie 50% punktów z tego kolokwium.

Literatura

  • Skrypt KChN on-line (ćwiczenia)
  • Z. Bądkowska, E. Koliński, M. Wojnowska: Obliczenia z Chemii Nieorganicznej. Wydawnictwo PG.
  • H. Całus: Podstawy Obliczeń Chemicznych. PWT.
  • Praca zbiorowa: Obliczenia z chemii ogólnej. Wydawnictwo UG.

Zielone Technologie i Monitoring

Chemia nieorganiczna
Semestr II (1°)

Osoba odpowiedzialna za przedmiot: dr hab. inż. Agnieszka Pladzyk.

Wykład

Program

  • VIII (18) grupa układu okresowego pierwiastków – gazy szlachetne. Związki gazów szlachetnych. Wiązania i struktury.
  • VII (17) grupa UOP – fluorowce: fluor, chlor, brom, jod. Ogólna charakterystyka pierwiastków tej grupy. Chlor i ClO2 w uzdatnianiu wody.
  • VI (16) grupa UOP – siarka, selen, tellur i polon. Podstawy chemiczne technologii kwasu siarkowego.
  • V (15) grupa UOP – azot, fosfor, arsen, antymon, bizmut. Podstawy chemiczne technologii amoniaku i nawozów azotowych.
  • IV (14) grupa UOP – węgiel i krzem. IV (14) grupa UOP – german, cyna, ołów. Półmetale i półprzewodniki. Krzemiany. Związki krzemoorganiczne.
  • III (13) grupa UOP – bor, glin, tal. Mikroelementy, ich znaczenie.
  • Metale i ich charakterystyka fizykochemiczna. Typy metali i stopów. Związki intermetaliczne. Potencjał elektrochemiczny. Ogniwa galwaniczne. Szereg potencjałów normalnych (napięciowy) metali. Elektroliza. Korozja. Problem tzw. metali ciężkich w środowisku.
  • I (1) i II (2) grupa UOP – metale bloku elektronowego s. Litowce i berylowce. Soda, wodorotlenek sodu, wapno, cement, szkło.
  • Metale bloku elektronowego p.
  • III (IIIA i IIIB) grupa UOP jako zbiór 3 typów pierwiastków chemicznych (p, d, f). Charakterystyka tych typów.
  • Metale bloku elektronowego d.
  • Charakterystyka ogólna. Typy metali i związków.
  • Związki kompleksowe metali. Skład, budowa, trwałość, izomeria, typy.
  • Miedziowce, cynkowce.
  • Tytanowce, wanadowce – ogólna charakterystyka chemiczna.
  • Chromowce, manganowce – ogólna charakterystyka chemiczna.
  • Charakterystyka pierwiastków VIII (8, 9 i 10) grupy UOP: żelazowce, rutenowce, osmowce. Surówka, stale zwykłe i szlachetne.
  • Skandowce. Lantanowce. Aktynowce.

Zaliczenie

W sesji odbędzie się egzamin. Do egzaminu będą dopuszczone osoby, które zaliczyły ćwiczenia z chemii nieorganicznej i laboratorium z chemii nieorganicznej. Aby zaliczyć przedmiot na egzaminie należy uzyskać co najmniej 60% punktów możliwych do zdobycia.

Literatura

  • A. Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa, 2010 (oraz wydania wcześniejsze).
  • L. Jones, P. Atkins: Chemia ogólna, PWN, Warszawa, 2014 (oraz wydania wcześniejsze)
  • J. D. Lee: Zwięzła chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, 1994 (oraz wydania następne).

Ćwiczenia

Program

  • Równowagi jonowe w roztworach elektrolitów (6 godzin)
    • Elektrolity mocne i słabe, stała i stopień protolizy (dysocjacji)
    • Obliczanie pH roztworów kwasów i zasad
    • Efekt wspólnego jonu
    • Roztwory buforowe
    • Hydroliza
  • Pierwsze kolokwium (7 tydzień zajęć)
  • Równowagi w roztworach związków kompleksowych, stan równowagi procesu rozpuszczania – iloczyn rozpuszczalności (6 godzin)
    • Stałe trwałości kompleksów
    • Iloczyn rozpuszczalności a rozpuszczalność osadów
    • Frakcjonowane strącanie osadów
    • Wpływ wspólnego jonu, pH oraz czynników kompleksujących na rozpuszczalność osadów
  • Drugie kolokwium (14 tydzień zajęć)
  • Kolokwium poprawkowe (15 tydzień zajęć)

Zaliczenie

W trakcie semestru przeprowadzone będą dwa kolokwia. Z każdego kolokwium można uzyskać 15 punktów. Aby zaliczyć ćwiczenia rachunkowe należy uzyskać co najmniej 60% wszystkich punktów możliwych do zdobycia tzn. 30 pkt. × 0,6 = 18 pkt. Na ostatnich zajęciach można będzie napisać poprawę jednego, gorzej napisanego kolokwium. Do oceny końcowej będzie wzięty wynik ostatnio napisanej pracy. Osoby, które będą pisać poprawę otrzymają ocenę obniżoną o pół stopnia w stosunku do oceny wynikającej z tabeli. Osoby, które nie uzyskają wymaganych 60%, będą mogły uzyskać zaliczenie w sesji poprawkowej. Wówczas należy napisać sprawdzian z całości materiału.

Zaliczenie

Liczba punktów Ocena
28,0 — 30,0 5,0
25,0 — 27,5 4,5
22,0 — 24,5 4,0
18,0 — 21,5 3,5
< 18,0 2,0

Literatura

  • Skrypt KChN on-line (ćwiczenia)
  • Z. Bądkowska, E. Koliński, M. Wojnowska: Obliczenia z Chemii Nieorganicznej. Wydawnictwo PG.
  • H. Całus: Podstawy Obliczeń Chemicznych. PWT.
  • Praca zbiorowa: Obliczenia z chemii ogólnej. Wydawnictwo UG

Laboratorium

Program przedmiotu przewiduje indywidualne wykonanie przez każdego studenta 10 ćwiczeń z zakresu analizy jakościowej wybranych kationów i anionów. Analiza prowadzona jest głównie przy zastosowaniu metod chemicznych, a studenci mają możliwość poznania właściwości fizyczne i chemiczne związków nieorganicznych. Studenci opanowują metody ich separacji i identyfikacji, a także podstawy eksperymentalne chemii nieorganicznej.

Program

  • Analiza mieszaniny kationów grupy I: Ag+, Hg22+, Pb2+
  • Analiza mieszaniny kationów grupy IIA: Pb2+, Hg2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+
  • Analiza mieszaniny kationów grupy III: Fe2+, Fe3+, Mn2+, Cr3+, Co2+, Ni2+, Zn2+
  • Analiza mieszaniny kationów grupy IV i V: Ca2+, Ba2+, Mg2+, Na+, K+, NH4+
  • Analiza mieszaniny anionów grupy I: Cl, Br, I, [Fe(CN)6]4−, [Fe(CN)6]3−
  • Analiza mieszaniny anionów grupy II i V: NO2, CH3COO, NO3, MnO4
  • Analiza mieszaniny anionów grupy III: SO32−, CO32−, C2O42−, BO33−, C4H4O62−
  • Analiza mieszaniny anionów grupy IV i VI: PO43−, S2O32−, CrO42−, SO42−
  • Analiza trzech soli (w tym jednej słabo rozpuszczalnej) – kationy i aniony wybrane spośród powyższych
  • Analiza trzech próbek zawierających substancje nieorganiczne: metale, niemetale, tlenki metali, wodorotlenki, kwasy nieorganiczne

Opis ćwiczeń

  • Każde z ćwiczeń 1-10 składa się dwóch części – teoretycznej (kilkunastominutowy sprawdzian) i części praktycznej (analiza wydanych próbek). Sprawdzian można zaliczać tylko jeden raz. Próbki wydawane są do analizy po napisaniu odpowiedniego sprawdzianu.
    • Na część praktyczną ćwiczeń 1-4 wchodzi analiza mieszaniny – należy wykryć jakie kationy znajdują się w roztworze otrzymanym do analizy. Warunkiem wstępnym wydania mieszaniny jest poprawna analiza zawartości trzech próbek, zawierających po jednym kationie każda.
    • Na część praktyczną ćwiczeń 5-8 wchodzi analiza mieszaniny – należy wykryć jakie aniony znajdują się w roztworze otrzymanym do analizy. Warunkiem wstępnym wydania mieszaniny anionów jest poprawna analiza zawartości trzech próbek, zwierających po jednym anionie każda.
  • W ćwiczeniu 9 student otrzymuje do analizy 3 sole i wykrywa zarówno kation jak i anion wchodzący w skład danej soli.
  • Ćwiczenie 10 to analiza jakościowa 3 substancji nieorganicznych.
  • Część praktyczną każdego ćwiczenia należy opisać w logicznym sprawozdaniu w zeszycie laboratoryjnym. W sprawozdaniu należy zapisać równania chemiczne przeprowadzonych reakcji.
  • W części praktycznej każdego z ćwiczeń wydaje się tylko jedno zadanie i uzyskany wynik punktowy jest wynikiem ostatecznym. Sprawdziany teoretyczne, obowiązujące w danych ćwiczeniach, zalicza się także tylko raz.
  • Do kolejnego ćwiczenia można przystąpić po oddaniu prowadzącemu sprawozdania z poprzedniego ćwiczenia, razem z poprawą poprzedniego sprawdzianu napisaną w zeszycie laboratoryjnym.
  • Prowadzący ma obowiązek usunąć z laboratorium studentów niestosujących się do wymogów bezpieczeństwa (okulary ochronne!).

Punktacja

Maksymalna liczba punktów możliwa do uzyskania za wykonane każdego ćwiczenia została podana w poniższej tabeli:

Numer ćwiczenia Maksymalna liczba punktów za część praktyczną Maksymalna liczba punktów za część teoretyczną Suma punktów za ćwiczenie
1 30 15 45
2 50 25 75
3 70 35 105
4 70 30 105
5 50 25 75
6 40 20 60
7 50 25 75
8 40 20 60
9 60 30 90
10 60 30 90
Σ 520 260 780

W przypadku analizy mieszanin (ćw. 1-9) liczbę zdobytych za analizę punktów można określić wzorem:

P = (M / v) × (AB)

gdzie:
P – liczba punktów uzyskana z części praktycznej danego ćwiczenia
M – maksymalna liczba punktów, jaką można uzyskać z części praktycznej danego ćwiczenia (patrz tabela)
v – rzeczywista liczba jonów w wydanej mieszaninie
A – liczba prawidłowo wykrytych jonów
B – liczba jonów podanych jako obecne, a których w mieszaninie nie było

W ćwiczeniu 9 za prawidłowe wykrycie każdego jonu student otrzymuje 10 punktów, natomiast pomyłka powoduje utratę 10 punktów (−10 punktów). Brak odpowiedzi równy jest pomyłce w wykryciu zarówno kationu i anionu i powoduje utratę 20 punktów (−20 punktów).

W ćwiczeniu 10 za każdą prawidłowo zanalizowaną próbkę student otrzymuje 20 punktów; pomyłka powoduje utratę 20 punktów (−20 pkt). Brak odpowiedzi równy jest pomyłce i powoduje utratę 20 punktów (−20 punktów).

Zaliczenie

  • Zaliczenie laboratorium z chemii nieorganicznej otrzymują studenci, którzy skończyli wszystkie ćwiczenia (napisali wszystkie sprawdziany i oddali wszystkie sprawozdania) oraz uzyskali:
    • minimum 104 punkty ze sprawdzianów oraz
    • minimum 350 punktów ogółem
    • UWAGA! Jeżeli student nie otrzymał 104 punktów ze sprawdzianów natomiast uzyskał wymagane 350 punktów ogółem to może przystąpić do kolokwium z całości materiału. Warunkiem uzyskania zaliczenia jest wówczas zdobycie 50% punktów z tego kolokwium
    • UWAGA! Jeżeli student z jednego ze sprawdzianów otrzyma 0 punktów będzie musiał przystąpić do sprawdzianu zaliczającego z całości materiału (patrz wyżej).
  • Studenci, którzy ze sprawdzianów otrzymali powyżej 232 punktów otrzymują ocenę o pół stopnia wyższą niż ocena podana w tabeli.
  • Skala ocen podana jest w tabeli poniżej.
Liczba punktów Ocena
710 — 780 5,0
631 — 709 4,5
553 — 630 4,0
475 — 552 3,5
350 — 474 3,0
< 350 2,0

Materiały