Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowania
Strona główna

Podstawy teoretyczne spektroskopii w medycynie

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0600-S1-CM-PSM
Kod Erasmus / ISCED: 13.3 Kod klasyfikacyjny przedmiotu składa się z trzech do pięciu cyfr, przy czym trzy pierwsze oznaczają klasyfikację dziedziny wg. Listy kodów dziedzin obowiązującej w programie Socrates/Erasmus, czwarta (dotąd na ogół 0) – ewentualne uszczegółowienie informacji o dyscyplinie, piąta – stopień zaawansowania przedmiotu ustalony na podstawie roku studiów, dla którego przedmiot jest przeznaczony. / (0531) Chemia Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Podstawy teoretyczne spektroskopii w medycynie
Jednostka: Wydział Chemii
Grupy: Studia stacjonarne I stopnia - kierunek: Chemia Medyczna - semestr 2
Punkty ECTS i inne: 2.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

- Podstawowe wiadomości z fizyki i matematyki ;

Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obowiązkowy

Efekty uczenia się - wiedza:

Student:

W1. Posiada wiedzę o fizycznych podstawach różnych rodzajów spektroskopii; EK_W01, EK_W02, EK_W04

W2. Zna i rozumie podstawową wiedzę z dziedzinyspektroskopii molekularnej; EK_W01, EK_W04

W3. Zna nowoczesne techniki badawcze stosowane w różnych rodzajach spektroskopii; EK_W04

Efekty uczenia się - umiejętności:

Student:

U1. Potrafi powiązać różne efekty fizyczne z odpowiadającymi im technikami spektroskopowymi: EK_U01, EK_U02

U2. Potrafi porównać różne typy spektroskopii i wybrać tę najbardziej odpowiednią do badania określonych właściwości cząsteczki; EK_U01, EK_U04

U3. Potrafi wskazać ograniczenia różnych metod spektroskopowych i źródła ich niedokładności; EK_U01, EK_U04


U4. Potrafi korzystać z literatury z zakresu spektroskopii i poszerzać więdzę z tej dziedziny; EK_U09

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

Student:

K1. Rozumie potrzebę uzupełniania swojej wiedzy; EK_K01

K2. Potrafi organizować pracę zespołową; EK_K02

Metody dydaktyczne:

Metody dydaktyczne podające:

wykład informacyjny (konwencjonalny), wykład konwersacyjny.

Metody dydaktyczne poszukujące:

ćwiczenia: ćwiczeniowa- klasyczne rozwiązywanie zadań i wspólne studiowanie przykładów.

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny

Metody dydaktyczne poszukujące:

- ćwiczeniowa
- klasyczna metoda problemowa

Skrócony opis:

Na wykładzie w sposób zwięzły zaprezentowane będą efekty fizyczne leżące u podstaw różnych rodzajów spektroskopii, które można spotkać zarówno w medycynie, jak też w badaniach naukowych służących medycynie. Szczególna uwaga poświęcona będzie znaczeniu modelu teoretycznego w interpretacji danych doświadczalnych i temu, jakie informacje o własnościach cząsteczki i materii można otrzymać z wykorzystaniem różnych technik spektroskopowych. Podkreślone zostaną wspólne źródła tych technik, ale też zaznaczone różnice między nimi. Przedyskutowane zostaną problemy wspólne dla wielu rodzajów spektroskopii, takie jak reguły wyboru czy poszerzenie linii widmowych.

Ćwiczenia będą służyły zilustrowaniu treści przekazanych na wykładzie zadaniami, prezentującymi jakościowe i ilościowe efekty typowe dla różnych rodzajów spektroskopii.

Pełny opis:

Na wykładzie omawiane będą następujące zagadnienia:

Dualizm korpuskularno-falowy.

Podstawowe postulaty mechaniki kwantowej.Pojęcie funkcji falowej i gęstości prawdopodobieństwa.

Proste zagadnienia mechaniki kwantowej: nieskończona studnia potencjału, kwantowy oscylator harmoniczny, rotator sztywny. Relacje tych modeli ze zjawiskami spektroskopowymi zachodzącymi w przyrodzie.

Atom wodoru i atomy wieloelektronowe. Kwantowy opis cząsteczki i orbital molekularny.

Powstawanie widm elektronowych.

Efekty fizyczne leżące u podstaw spektroskopii molekularnej, takie jak absorpcja i emisja promieniowania elektromagnetycznego.

Złota reguła Fermiego, momenty przejść, reguły wyboru dla wybranych rodzajów spektroskopii (oscylacyjnej, rotacyjnej, Ramana).

Efekty związane z ograniczeniami przybliżenia oscylatora harmonicznego oraz sztywnego rotatora w zastosowaniu do realnych cząsteczek.

Wnioskowanie o strukturze cząsteczek na podstawie widm oscylacyjno-rotacyjnych.

Wpływ podstawień izotopowych na widma.

Kształt linii widmowych i powstawanie pasm.

Fizyczne podstawy spektroskopii NMR. Zastosowanie NMR w biologii i medycynie.

Spektroskopia mas: jonowy rezonans cyklotronowy.

Efekty fizyczne leżące u podstaw pozytonowej tomografii emisyjnej.

Na ćwiczeniach rozwiązywane będą zadania ilustrujące problemy dyskutowane na wykładzie, np.:

analiza wzorów opisujacych energie oscylatora harmonicznego, rotatora sztywnego, czy atomu wodoru;

przykłady zastosowania tych wzorów do badania właściwości cząsteczek i relacje tych wyników z danymi doświadczalnymi;

podstawienia izotopowe i związane z nimi zmiany widm;

porównanie spektroskopii w podczerwieni i spektroskopii Ramana;

zakresy energii, w których obserwujemy efekty oscylacyjne oraz rotacyjne, rzędy wielkości przesunięć izotopowych;

dyskusja efektów sprzężenia spinowo-spinowego w widmach NMR;

wpływ obecności izotopów na widmo mas;

Literatura:

Literatura podstawowa:

a) Chemia kwantowa, Włodzimierz Kołos

b) Podstawy spektroskopii molekularnej, Zbigniew Kęcki

c) Spektroskopia molekularna, Joanna Sadlej

d) Teoretyczne podstawy spektroskopii molekularnej, Jerzy Konarski

Literatura uzupełniająca:

a) Wybrane zagadnienia spektroskopii molekularnej, Piotr Borowski

b) Quantum Chemistry & Spectroscopy, Thomas Engel

Metody i kryteria oceniania:

Wykład: W1, W2, W3, U1, U2, U3, U4

Ćwiczenia: W1, W2, W3, U1, U2, U3, U4

Ocena ciągła studenta w czasie zajęć - K1, K2

Metoda:

Wykład: egzamin pisemny

Ćwiczenia: zaliczenie na ocenę

Kryteria:

Wykład: student przedstawia wybrane zagadnienia spośród dyskutowanych w trakcie wykładu

Ćwiczenia: student rozwiązuje zadania w formie pisemnej

Praktyki zawodowe:

Nie dotyczy.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (zakończony)

Okres: 2022-02-21 - 2022-09-30
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Ćwiczenia, 15 godzin więcej informacji
Wykład, 15 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Maria Barysz, Piotr Jankowski
Prowadzący grup: Piotr Jankowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Przedmiot - Zaliczenie na ocenę
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę
Wykład - Zaliczenie na ocenę
Skrócony opis:

Na wykładzie w sposób zwięzły zaprezentowane będą efekty fizyczne leżące u podstaw różnych rodzajów spektroskopii, które można spotkać zarówno w medycynie, jak też w badaniach naukowych służących medycynie. Szczególna uwaga poświęcona będzie znaczeniu modelu teoretycznego w interpretacji danych doświadczalnych i temu, jakie informacje o własnościach cząsteczki i materii można otrzymać z wykorzystaniem różnych technik spektroskopowych. Podkreślone zostaną wspólne źródła tych technik, ale też zaznaczone różnice między nimi. Przedyskutowane zostaną problemy wspólne dla wielu rodzajów spektroskopii, takie jak reguły wyboru czy poszerzenie linii widmowych.

Ćwiczenia będą służyły zilustrowaniu treści przekazanych na wykładzie zadaniami, prezentującymi jakościowe i ilościowe efekty typowe dla różnych rodzajów spektroskopii.

Pełny opis:

Na wykładzie omawiane będą następujące zagadnienia:

Dualizm korpuskularno-falowy.

Podstawowe postulaty mechaniki kwantowej.Pojęcie funkcji falowej i gęstości prawdopodobieństwa.

Proste zagadnienia mechaniki kwantowej: nieskończona studnia potencjału, kwantowy oscylator harmoniczny, rotator sztywny. Relacje tych modeli ze zjawiskami spektroskopowymi zachodzącymi w przyrodzie.

Atom wodoru.

Powstawanie widm elektronowych.

Efekty fizyczne leżące u podstaw spektroskopii molekularnej, takie jak absorpcja i emisja promieniowania elektromagnetycznego.

Złota reguła Fermiego, momenty przejść, reguły wyboru dla wybranych rodzajów spektroskopii (oscylacyjnej, rotacyjnej, Ramana).

Efekty związane z ograniczeniami przybliżenia oscylatora harmonicznego oraz sztywnego rotatora w zastosowaniu do realnych cząsteczek.

Wnioskowanie o strukturze cząsteczek na podstawie widm oscylacyjno-rotacyjnych.

Wpływ podstawień izotopowych na widma.

Kształt linii widmowych i powstawanie pasm.

Fizyczne podstawy spektroskopii NMR. Zastosowanie NMR w biologii i medycynie.

Na ćwiczeniach rozwiązywane będą zadania ilustrujące problemy dyskutowane na wykładzie, np.:

analiza wzorów opisujących energie oscylatora harmonicznego, rotatora sztywnego, czy atomu wodoru;

przykłady zastosowania tych wzorów do badania właściwości cząsteczek i relacje tych wyników z danymi doświadczalnymi;

podstawienia izotopowe i związane z nimi zmiany widm;

porównanie spektroskopii w podczerwieni i spektroskopii Ramana;

zakresy energii, w których obserwujemy efekty oscylacyjne oraz rotacyjne, rzędy wielkości przesunięć izotopowych;

Literatura:

Literatura podstawowa:

a) Chemia kwantowa, Włodzimierz Kołos

b) Podstawy spektroskopii molekularnej, Zbigniew Kęcki

c) Spektroskopia molekularna, Joanna Sadlej

d) Teoretyczne podstawy spektroskopii molekularnej, Jerzy Konarski

Literatura uzupełniająca:

a) Wybrane zagadnienia spektroskopii molekularnej, Piotr Borowski

b) Quantum Chemistry & Spectroscopy, Thomas Engel

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.
ul. Jurija Gagarina 11, 87-100 Toruń tel: +48 56 611-40-10 https://usosweb.umk.pl/ kontakt deklaracja dostępności USOSweb 7.0.3.0-1 (2024-04-02)