Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu - Centralny punkt logowaniaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Wstęp do chemii nanomateriałów

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 0600-S1-SP/W-WChN Kod Erasmus / ISCED: 13.3 / (0531) Chemia
Nazwa przedmiotu: Wstęp do chemii nanomateriałów
Jednostka: Wydział Chemii
Grupy: Przedmioty specjalnościowe - stacjonarne studia pierwszego stopnia (S1)
Punkty ECTS i inne: 0 LUB 5.00 LUB 6.00 (w zależności od programu)
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Wymagania wstępne:

Chemia fizyczna

Analiza instrumentalna

Chemia stosowana i materiałów

Podstawy chemii kwantowej

Chemia organiczna


Rodzaj przedmiotu:

przedmiot fakultatywny

Całkowity nakład pracy studenta:

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (90 godz.):

- udział w wykładach – 35 godz.

- udział w laboratorium – 55 godz.


Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (40 godz.):

- przygotowanie do laboratorium – 10 godz.

- konsultacje i praca z nauczycielem akademickim – 10 godz.

- przygotowanie studenta do egzaminu – 20 godz.



Efekty uczenia się - wiedza:

Student:

W1: zna zasady nazewnictwa związków nieorganicznych – K_W01

W2: zna podstawowe prawa chemiczne – K_W01

W3: zna cząstki elementarne wchodzące w skład materii – K_W01

W4: zna teorie (klasyczne i kwantowe) budowy atomu i powstawania wiązań chemicznych – K_W01

W5: zna podstawy teoretyczne kinetyki oraz równowagi chemicznej – K_W08

W6: zna przepisy i zasady z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy, podstawowe pojęcia z zakresu toksykologii; akty prawne dotyczące norm i wymagań laboratoriów chemicznych oraz regulacje prawne dotyczące niebezpiecznych substancji i ich przechowywania oraz oznakowania – K_W16

W7: posiada wiedzę w zakresu podstawowych zagadnień technologii i inżynierii chemicznej – K_W15

W8: zna podstawowe aspekty budowy i metody oceny właściwości materiałów i substancji chemicznych. Ma wiedzę pozwalającą na wykorzystania materiałów do określonego celu praktycznego oraz wskazania metody ich zagospodarowania po okresie użytkowania – KW_13

W9: zna podstawowe pojęcia i metody badawcze współczesnej chemii nanomateriałów – KW_10

W10: posiada znajomość podstawowych terminów, pojęć, zasad i praw fizyki i chemii oraz ich uniwersalnego charakteru w stopniu wystarczającym do dalszej edukacji – KW_09


Efekty uczenia się - umiejętności:

Student:

U1: nazywa nieorganiczne związki chemiczne – K_U01

U2: zapisuje równania reakcji zachodzących w roztworach wodnych z udziałem nanomateriałów – K_U01

U3: wykonuje doświadczenia związane z stanem równowagi w wodnych roztworach nanomateriałów – K_U05, K_U08

U4: interpretuje wyniki przeprowadzonych doświadczeń – K_U03, K_U08

U5: wykonuje obliczenia związane ze stanem równowagi w roztworach wodnych – K_U03

U6: posiada umiejętności wykonywania pomiarów podstawowych wielkości chemicznych nanomateriałów oraz potrafi opracować wyniki eksperymentów fizyko-chemicznych – K_U05

U7: potrafi wykonać analizy ilościowe z zastosowaniem metod wagowych, miareczkowych i instrumentalnych na podstawie procedur analitycznych oraz przygotować raporty z analizy – K_U06

U8: rozpoznaje grupy funkcyjne nanomateriałów i prowadzi eksperymenty z ich wykorzystaniem – K_U07

U9: umie znajdować relacje pomiędzy zachowaniem się nanomateriałów podczas formowania i użytkowania a właściwościami fizykochemicznymi, budową i rodzajem struktury – K_U13



Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

Student:

K1: dostrzega zależności pomiędzy zjawiskami i poprawnie wyciąga wnioski – K_K01

K2: jest nastawiony na jak najlepsze wykonywanie powierzonych zadań – K_K03

K3: jest nastawiony na zdobywanie nowej wiedzy, umiejętności i doświadczeń – K_K02, K_K05

K4: zna ograniczenia własnej wiedzy i umiejętności – K_K05, K_K09

K5: pracuje systematycznie – K_K06

K6: nawiązuje współpracę w grupie – K_K09

K7: dba o środowisko naturalne – K_K08



Metody dydaktyczne:

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny) z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych.


Metody dydaktyczne poszukujące:

- laboratorium: zajęcia laboratoryjne związane są z treściami programowymi przerabianymi na wykładach. Student wykonuje zadania samodzielnie po przygotowaniu w oparciu o dostępną instrukcję oraz zalecaną literaturę. W oparciu o poczynione obserwacje i wyniki pomiarów student zapisuje stosowne równania reakcji, wykonuje obliczenia oraz wyciąga wnioski.



Metody dydaktyczne eksponujące:

- pokaz

Metody dydaktyczne podające:

- opis
- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

Metody dydaktyczne poszukujące:

- biograficzna
- ćwiczeniowa
- laboratoryjna
- obserwacji

Skrócony opis:

Przedmiot składa się z kilku wykładów oraz pracowni. Celem jest zapoznanie studentów z metodami stosowanymi w nanoskali, które obecnie stają się jednymi z podstawowych metod współczesnej inżynierii materiałowej.

Pełny opis:

Treści programowe wykładu:

I. Wstęp do chemii nanomateriałów

1. Metody - nanotechnologia a „zielona chemia”.

2. Nanomateriały: klasyfikacja, rodzaje, podobieństwa, różnice.

3. Historia otrzymywania nanomateriałów oraz rozwoju nanotechnologii.

4. Synteza nanomateriałów.

5. Sposoby i techniki ich charakteryzacji.

6. Wykorzystanie nanomateriałów: fotochemia, fotowoltaika, elektrochemia, magazynowanie energii, nanokataliza, optoelektronika, nanomedycyna

II. Właściwości i zastosowanie nanorurek węglowych

1. Historia odkrycia fulerenów, nanorurek węglowych, grafenu.

2. Metody otrzymywania oraz oczyszczania nanorurek węglowych.

3. Właściwości chemiczne oraz fizyczne.

4. Defekty.

5. Nieidealność struktury.

6. Wiązki.

7. Chemiczne modyfikacje nanorurek węglowych – funkcjonalizacja.

8. Zastosowanie nanorurek węglowych.

9. Aktywność biologiczna.

10. Toksyczność.

11. Nieorganiczne nanorurki.

12. Porównanie właściwości fulerenów, nanorurek węglowych i grafenu

Treści programowe laboratorium:

I. Wstęp do chemii nanomateriałów

1. Preparatyka i charakterystyka nanostrukturalnych materiałów węglowych i nieorganicznych: twarde i miękkie templatowanie; osadzanie fazy aktywnej wybranymi metodami (wymiany jonowej, CVD)

2. Zastosowanie zsyntezowanych nanomateriałów w procesie adsorpcji VOC.

II. Właściwości i zastosowanie nanorurek węglowych

1. Preparatyka i charakterystyka CNT oraz nanostrukturalnych sorbentów (węglowych oraz tlenkowych): twarde i miękkie templatowanie; osadzanie fazy aktywnej wybranymi metodami (wymiany jonowej, CVD)

2. Zastosowanie zsyntezowanych nanosorbentów w procesie oczyszczania wody i powietrza.

3. Preparatyka i charakterystyka nanokompozytów C/C z wykorzystaniem nanorurek węglowych.

4. Modyfikacja egzohedralna CNT.

5. Modyfikacja endohedralna CNT.

6. Funkcjonalizacja związkami wielkocząsteczkowymi CNT.

Literatura:

Literatura podstawowa:

1. I.J. Nejmark, Syntetyczne adsorbenty mineralne, WNT, Warszawa, 1988.

2. Z. Sarbak, Nieorganiczne materiały nanoporowate, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 2009.

3. Z. Sarbak, Adsorpcja i adsorbenty: teoria i zastosowania, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 2000.

4. R.C. Bansal, M. Goyal, Adsorpcja na węglu aktywnym, WNT, Warszawa, 2009.

5. Z. Sarbak, Metody instrumentalne w badaniach adsorbentów i katalizatorów, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 2005.

6. M. Ziółek, I. Nowak, Kataliza heterogeniczna. Wybrane zagadnienia, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 1999.

7. B. Grzybowska-Świerkosz, Elementy katalizy heterogenicznej, PWN, Warszawa, 1993.

8. B. C. Gates, Catalytic Chemistry, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1992.

9. W. Przygocki, Fulereny i nanorurki, Wyd, Naukowo-Techniczne, 2001.

10. A. Huczko, Nanorurki węglowe – czarne diamenty XXI wieku, BEL, 2004.

11. P.J.F. Harris, Carbon Nanotube Science: Synthesis, Properties and Applications, Cambridge University Press, 2009

Literatura uzupełniająca:

1. E. J. Bottani and J.M.D. Tascon (Editors), Adsorption by Carbons, Elsevier, Amsterdam, 2008.

2. R.T. Yang, Adsorbents: Fundamentals and Applications, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 2003.

3. J.A. Moulijn, P.W.N.M. van Leeuwen and R.A. Santen (editors), Catalysis: An Integrated Approach to Homogeneous, Heterogeneous and Industrial Catalysis, Elsevier, Amsterdam, 1993.

4. J. M. Thomas, W. J. Thomas, Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH, Weinheim, 1997.

5. R. Setton et al., Carbon Molecules and Related Materials, Taylor, Londyn, 2002.

6. H. Marsh, F. Rodriguez – Reinoso, Sciences of Carbon Materials, Alicante, 2000.

7. P.J.F. Harris, Carbon Nanotubes and Related Structures. New Materials for the Twenty-First Century, Cambridge University Press, 1999.

Metody i kryteria oceniania:

Metody oceniania:

wykład - K_W01, K_W08, K_W09, K_W10, K_W13, K_W15, K_W16, K_U01, K_U05, K_U08

laboratorium – K_U03, K_U06, K_U07, K_U13

Kryteria oceniania:

Wykład:

Zaliczenie blokowe z następującymi wagami:

- 60% dwugodzinny egzamin pisemny obejmujący treści omawiane na wykładzie

- 25 % ocena z laboratorium

- 15 % ocena z ćwiczeń

Wymagany próg na ocenę:

- dostateczną: 50 -60 %

- dostateczną plus: 61 – 65 %

- dobrą: 66 – 75 %

- dobrą plus: 76 – 80 %

- bardzo dobrą: 81-100 %

Laboratorium:

Zaliczenie na ocenę w oparciu o:

- sporządzone raporty z wyników samodzielnie przeprowadzonych zadań

Wymagany próg na ocenę:

- dostateczną: 50 -60 %

- dostateczną plus: 61 – 65 %

- dobrą: 66 – 75 %

- dobrą plus: 76 – 80 %

- bardzo dobrą: 81-100 %

Zajęcia w cyklu "Rok akademicki 2017/18" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Terzyk, Marek Wiśniewski
Prowadzący grup: Adam Bieniek, Piotr Gauden
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Rok akademicki 2018/19" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Terzyk, Marek Wiśniewski
Prowadzący grup: Adam Bieniek, Piotr Gauden, Marek Wiśniewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Rok akademicki 2019/20" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Terzyk, Marek Wiśniewski
Prowadzący grup: Adam Bieniek, Piotr Gauden, Emil Korczeniewski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Rok akademicki 2021/22" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2021-10-01 - 2022-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 45 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Artur Terzyk, Marek Wiśniewski
Prowadzący grup: Artur Terzyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.