Spektroskopowe metody interpretacji struktury związków

Podstawowa wiedza z chemii ogólnej, organicznej, fizyki i matematyki.

przedmiot obligatoryjny

1. Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (godziny kontaktowe):

- godziny realizowane w ramach wykładu 15;

-godziny realizowane w ramach pracowni 25;

- konsultacje i praca z nauczycielem akademickim 15 h.

2. Praca indywidualna studenta:

- przygotowanie studenta do zajęć laboratoryjnych 20 h;

- przygotowywanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń 25 h;

Łącznie 100 godzin/25h =4pkt ECTS

W1: Student pozna: pojęcia i metody badawcze stosowane we współczesnej chemii; zastosowania spektroskopii molekularnej w chemii (K_W01, K_W02, K_W07)

W2 pakiety oprogramowania użytkowego do analizy i opracowania danych (K_W02, K_W12, K_W08)

U1: Student nabywa umiejętności praktycznego analizowania struktury i określania budowy związków chemicznych. (K_U01, K_U13)

U2: Potrafi samodzielnie rozwiązywać proste problemy strukturalne. (K_U11, K_U1 K_U13)

U3: Student umie analizować różne typy widm spektroskopowych.

(K_U01, K_U08, K_U09, K_U11, K_U13)

K1: Student samodzielnie i efektywnie pracuje z dużą ilością informacji, dostrzega zależności pomiędzy zjawiskami i poprawnie wyciąga wnioski posługując się zasadami logiki. (K_K01, K_K07)

K2: Myśli twórczo w celu udoskonalenia istniejących bądź stworzenia nowych rozwiązań. (K_K02, K_K03, K_K05).

K3: Jest nastawiony na nieustanne zdobywanie nowej wiedzy, umiejętności i doświadczeń; widzi potrzebę ciągłego doskonalenie się i podnoszenia kompetencji zawodowych; zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia. (K_K01)

K4: Pracuje systematycznie i ma pozytywne podejście do trudności stojących na drodze do realizacji założonego celu; dotrzymuje terminów; rozumie konieczność systematycznej pracy nad wszelkimi projektami. (K_K01, K_K06)

K5: Rozumie znaczenie metod spektroskopowych w naukach przyrodniczych i praktyce. (K_K03, K_K07)

K6: W pełni samodzielnie realizuje uzgodnione cele, podejmując samodzielne i czasami trudne decyzje; potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze fachowej. (K_K01, K_K03, K_K05, K_K07)

Wykład:

Wykład połączony z dyskusją.

Laboratorium:

Wykonywanie zaplanowanych ćwiczeń laboratoryjnych, dyskusja ze Studentami podczas wykonywania danego zadania, praca samodzielna. Praca eksperymentalna prowadzona metodą problemową.

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

- klasyczna metoda problemowa
- panelowa

- metody ewaluacyjne
- metody służące prezentacji treści

W ramach przedmiotu prowadzone są następujące zajęcia:

- wykład 15 godz.

- laboratorium 25 godz.

Zajęcia skierowane są do studentów pragnących zapoznać się z metodami spektroskopowymi ze szczególnym odniesieniem do ich zastosowań w naukach chemicznych. Wykłady wzbogacone ćwiczeniami i zajęciami seminaryjnymi pozwolą studentom nabyć umiejętność interpretacji widm cząsteczkowych i rozwiązywania zagadnień strukturalnych, które są dla współczesnego chemika niezbędnym narzędziem w pracy zawodowej.

Wykład:

Celem wykładu jest zaznajomienie słuchaczy z metodami spektroskopowymi stosowanymi w chemii (spektroskopia elektronowa i fluorescencyjna związków kompleksowych, dichroizm kołowy, magnetyczny rezonans jądrowy (widma 2D, 15N NMR), spektrometria mas)) oraz z podstawowymi technikami niezbędnymi dla ich praktycznego stosowania. Omawiane zagadnienia teoretyczne będę ilustrować zagadnienia z chemii. Pozwolą one zrozumieć wszechstronność wykorzystania metod spektroskopowych. Większość omawianych przykładów będzie ilustrowała zastosowania spektroskopii w naukach chemicznych.

Wykłady są zorganizowane w taki sposób, że rozpoczynają się od prezentacji niezbędnych teoretycznych podstaw danego zjawiska, po czym omawiane są przykłady ilustrujące jego zastosowanie do zbadania konkretnych problemów.

Treści programowe wykładu

• charakterystyka promieniowania elektromagnetycznego.

• podstawowe rodzaje spektroskopii molekularnej.

• spektrometria mas

• schemat Jabłońskiego.

• wyznaczanie termów dla konfiguracji pn i dn.

• uszeregowanie energetyczne termów i ich degeneracja.

• rozszczepienie termów o symetrii oktaedrycznej i budowa diagramów Tanabe-Sugano.

• interpretacja widm elektronowych związków kompleksowych.

• konfiguracje elektronowe i symetria stanu podstawowego i stanów wzbudzonych.

• znajomość symetrii operatora momentu dipolowego i symetrii stanu wzbudzonego.

• przyczyny rejestracji pasm wzbronionych na widmie.

• wprowadzenie do spektrometrii 15N NMR, widma 2D NMR (przykłady zastosowania spektroskopii do rozwiązywania problemów strukturalnych).

• porównanie przydatności różnych metod spektroskopowych do rozwiązywania problemów strukturalnych.

Laboratorium

Zajęcia pozwolą Studentom nabyć umiejętności praktycznego analizowania widm i proponowania struktury związków na podstawie parametrów spektroskopowych. Stosowania zdobytej wiedzy teoretycznej pozwoli na samodzielne rozwiązywanie problemów strukturalnych makrocząsteczek m.in. białek, kwasów nukleinowych, lipidów oraz ich oddziaływanie z nieorganicznymi lekami (np. antynowotworowymi).

Treści programowe Laboratorium:

1. Zastosowanie spektrometrii mas do analizy związków.

2. Zastosowanie spektroskopii NMR do analizy związków.

3. Identyfikacja związków na podstawie ich właściwości fluorescencyjnych.

4. Analiza i rejestracja widm elektronowych związków koordynacyjnych.

5. Interpretacja struktury związków w oparciu o widma IR, UV-Vis, NMR oraz MS.

1. G. M. Blackburn, M.J. Gait, D. Loakes, D. M. Williams, Nucleic acid in Chemistry and Biology, RSC, 2006.

2. Z. Jóźwiak, G. Bartosz, Biofizyka, PWN, Warszawa, 2005.

3. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, 1998.

4. A. Grodzicki, Symetria cząsteczek, a ich widma oscylacyjne. Państw. Wydaw. Nauk., 1988

5. F. Alpert, K. Szymański, Spektroskopia w podczerwieni, PWN, 1974.

6. F. A. Cotton, Teoria grup zastosowania w chemii, PWN, 1973.

7. A. Turek, J. Najbar, Fotochemia i spektroskopia optyczna, PWN, 2009.

8. J.R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Springer, 2006.

9. A. Cygański, Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, PWN, 2022.

10. W. Zieliński, A. Rajca, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, PWN, 1995.

Egzamin pisemny (60%), laboratorium (40%).

Wykład

Efekty: K_W01, K_W02, K_W07, K_U01, K_U08, K_U09,

K_U11, K_U13, (K_K02, K_K03, K_K05, K_K07)

Wymagany próg na ocenę:

- dostateczną: 50 -60 %

- dostateczną plus: 61 – 65 %

- dobrą: 66 – 75 %

- dobrą plus: 76 – 80 %

- bardzo dobrą: 81-100 %

-

Laboratorium:

(K_W01, K_W02, K_W07, K_W08, K_W12, K_U01, K_U08, K_U09, K_U11, K_U13, K_K02, K_K03, K_K05,

Zaliczenie na ocenę w oparciu o:

- wyniki sprawdzianów (40 %)

- wyniki samodzielnie przeprowadzonych analiz jakościowych (50 %)

- ocenę poprawności prowadzenia dziennika laboratoryjnego (5 %)

- stopień przestrzegania zasad BPH oraz przepisów porządkowych (5%)

Wymagany próg na ocenę:

- dostateczną: 50 -60 %

- dostateczną plus: 61 – 65 %

- dobrą: 66 – 75 %

- dobrą plus: 76 – 80 %

bardzo dobrą: 81-100 %

nie dotyczy