Chemia nieorganiczna

Wiedza z chemii ogólnej, analitycznej, fizycznej oraz matematyki.

przedmiot obligatoryjny

a. 60 h - wykład, tj. 60 h kontaktowych;

b. 90 h – laboratorium, tj. 90 h kontaktowych;

c. 30 h – ćwiczenia, tj. 30 h kontaktowych;

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli tj. 180 h

d. 90 h - praca indywidualna,

e. 90 h - czas wymagany do przygotowania w procesie oceniania.

Całkowity czas nakładu pracy studenta to 360 h

360 h = 12 ECTS

W1: zna podstawowe prawa i nazewnictwo stosowane w chemii nieorganicznej - K_W01;

W2: zna najważniejsze pierwiastki i ich związki; sposoby korelacji właściwości pierwiastków i ich podstawowych związków chemicznych z położeniem pierwiastka w układzie okresowym - K_W02;

W3: zna teoretyczne i praktyczne aspekty wykonania jakościowej i ilościowej analizy związków nieorganicznych, w tym koordynacyjnych, metodami klasycznymi i instrumentalnymi oraz zasady działania aparatury - K_W06;

W4: zna podstawowe pojęcia i metody badawcze współczesnej chemii nieorganicznej i koordynacyjnej - K_W10;

W5: zna przepisy i zasady z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowisku laboratoryjnym, zna regulacje prawne dotyczące niebezpiecznych substancji i ich przechowywania oraz oznakowania - K_W16.

U1: potrafi posługiwać się nazewnictwem chemicznym oraz pojęciami z zakresu chemii nieorganicznej - K_U01;

U2: potrafi korelować właściwości pierwiastków i ich związków chemicznych z położeniem w układzie okresowym i powiązać właściwości chemiczne substancji z ich współczesnymi zastosowaniami - K_U02;

U3: potrafi zsyntezować i rozdzielić proste związki nieorganiczne oraz wybrane związki koordynacyjne - K_U10;

U4: potrafi odpowiednio zachować się w razie różnego typu zagrożeń, np.: pożaru, kontaktu z odczynnikami chemicznymi - K_U16;

U5: umie posługiwać się językiem obcym nowożytnym na poziomie średniozaawansowanym (B2) podczas nauki - K_U17.

K1: Analityczne myślenie: Samodzielnie i efektywnie pracuje z dużą ilością informacji, dostrzega zależności pomiędzy zjawiskami i poprawnie wyciąga wnioski posługując się zasadami logiki - K_K01;

K2: Sumienność i dokładność: Jest nastawiony na jak najlepsze wykonanie zadania; dba o szczegół; jest systematyczny - K_K03;

K3: Komunikatywność: Skutecznie przekazuje innym osiągnięcia wiedzy chemicznej w zrozumiały sposób; dostosowuje poziom i formę prezentacji do potrzeb i możliwości odbiorcy - K_K04;

K4: Dążenie do rozwoju: 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_K05;

K5: Wytrwałość i konsekwencja: 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_K06;

K6: Praca zespołowa: Nawiązuje i utrzymuje długotrwałą i efektywną współpracę z innymi; dąży do realizacji celów zespołu poprzez odpowiednie zaplanowanie i organizację pracy swojej i innych; motywuje współpracowników do zwiększenia wysiłku w celu osiągnięcia założonych celów - K_K09.

Wykład:

Wykład z prezentacjami multimedialnymi.

Ćwiczenia:

Elementy ćwiczeń audytoryjnych – rozwiązywanie zadań problemowych, praca samodzielna (prace domowe i ich dyskusja).

Laboratorium:

Wykonywanie zaplanowanych ćwiczeń laboratoryjnych, dyskusja z parami podczas wykonywania danego zadania, praca samodzielna.

- pokaz

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

- ćwiczeniowa
- doświadczeń
- laboratoryjna
- obserwacji

- metody służące prezentacji treści

Przedmiot składa się z wykładu (60 h), ćwiczeń audytoryjnych (30 h) oraz laboratorium (90 h). Wykład zapoznaje głównie z chemią najważniejszych dla naszej cywilizacji pierwiastków i ich związków w aspekcie przemysłowym i środowiskowym.Na ćwiczeniach omawiane są najważniejsze pojęcia i teoretyczne podstawy chemii nieorganicznej. Laboratorium uczy metod syntezy, separacji, identyfikacji i badania właściwości fizykochemicznych związków nieorganicznych.

Celem bloku przedmiotowego jest prezentacja i dyskusja właściwości chemicznych i współczesnych zastosowań najważniejszych pierwiastków chemicznych i ich związków z punktu widzenia przemysłowego i ochrony środowiska, dyskusja trendów termodynamicznych procesów redoksowych, omówienie metod i technik wykorzystywanych do ustalania struktury molekuł.

Wykład

Pochodzenie i występowanie pierwiastków we Wszechświecie i na Ziemi, chemiczna ewolucja Wszechświata, układ okresowy pierwiastków oraz okresowe zmiany ich właściwości, struktura związków chemicznych i ich budowa elektronowa, zastosowanie metod spektroskopowych w badaniach strukturalnych, termodynamika, kinetyka i mechanizmy reakcji redoksowych, substytucji i kwasowo-zasadowych. Chemia pierwiastków bloków s,p, d i f.

Chemia (występowanie, znaczenie gospodarcze, ekologiczne i biologiczne, otrzymywanie, właściwości fizyczne i chemiczne, przegląd rodzajów związków i reakcji) pierwiastków grup 1-2, 13 - 18 z bardziej szczegółowym omówieniem: wodoru, boru i glinu, węgla i krzemu, azotu i fosforu, tlenu i siarki oraz chloru. Chemia koordynacyjna (pojęcia, metody) i przegląd właściwości (właściwości magnetyczne, ważniejsze reakcje) oraz zastosowań pierwiastków d-elektronowych.

Lantanowce i aktynowce - właściwości oraz współczesne znaczenie związków tych pierwiastków.

Wybrane zagadnienia z chemii połączeń metaloorganicznych.

Ćwiczenia

Położenie pierwiastków w układzie okresowym i ich konfiguracja elektronowa, periodyczne zmiany właściwości atomowych pierwiastków: energii orbitali HOMO, elektroujemności, objętości atomowej, odstępu energetycznego między orbitalami s i p, przyczyny tych zmian, nazewnictwo związków nieorganicznych, budowa molekuł kowalencyjnych w ramach teorii wiązań walencyjnych, stany walencyjne i energia promowania stanu walencyjnego, zastosowanie LCAO MO do opisu budowy molekuł.

Właściwości redoksowe, diagramy Frosta, trwałość termodynamiczna związków koordynacyjnych.

Laboratorium

Otrzymywanie, wydzielanie z mieszaniny poreakcyjnej, oczyszczanie oraz oznaczanie składu związków chemicznych pierwiastków bloku s i p oraz związków koordynacyjnych metali d- elektronowych. Badanie właściwości chemicznych otrzymanych produktów.

Zastosowanie spektroskopii elektronowej do identyfikacji związków koordynacyjnych. Przewidywanie i wyjaśnianie właściwości optycznych tych połączeń.

Podstawowa:

1. A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa, 2010;

2. P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M.Weller, F. Armstrong, Shriver & Atkins Inorganic Chemistry, 5th ed., Oxford University Press 2010;

3. F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus, Chemia nieorganiczna. Podstawy, PWN, Warszawa, 1995.

4. P.A. Cox, Krótkie wykłady. Chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, 2004.

5. P. Kita, Chemia nieorganiczna I. Wykłady, materiały dydaktyczne przygotowane do projektu pn. „Wzmocnienie potencjału dydaktycznego UMK w Toruniu w dziedzinach matematyczno-przyrodniczych” realizowanego w ramach Poddziałania 4.1.1. POKL, Toruń, 2011.

6. P. Kita, Chemia nieorganiczna II. Wykłady, materiały dydaktyczne przygotowane do projektu pn. „Wzmocnienie potencjału dydaktycznego UMK w Toruniu w dziedzinach matematyczno-przyrodniczych” realizowanego w ramach Poddziałania 4.1.1. POKL, Toruń, 2015.

7. A. Katafias, Ćwiczenia laboratoryjne z chemii nieorganicznej i koordynacyjnej, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń 2008.

8. A. Katafias, A. Topolski, G. Wrzeszcz, J. Wiśniewska, Chemia nieorganiczna – Laboratorium, materiały dydaktyczne przygotowane do projektu pn. „Wzmocnienie potencjału dydaktycznego UMK w Toruniu w dziedzinach matematyczno-przyrodniczych” realizowanego w ramach Poddziałania 4.1.1. POKL, Toruń, 2015.

9. P. Kita, Chemia nieorganiczna I - Ćwiczenia, materiały dydaktyczne przygotowane do projektu pn. „Wzmocnienie potencjału dydaktycznego UMK w Toruniu w dziedzinach matematyczno-przyrodniczych” realizowanego w ramach Poddziałania 4.1.1. POKL, Toruń, 2011.

10. P. Kita, Chemia nieorganiczna II - Ćwiczenia, materiały dydaktyczne przygotowane do projektu pn. „Wzmocnienie potencjału dydaktycznego UMK w Toruniu w dziedzinach matematyczno-przyrodniczych” realizowanego w ramach Poddziałania 4.1.1. POKL, Toruń, 2015.

Uzupełniająca:

1. S.F.A. Kettle, Fizyczna chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, 1999.

2. A.F. Wells, Strukturalna chemia nieorganiczna, WNT, Warszawa, 1993.

Po ukończeniu kursu student powinien:

1. Rozumieć podobieństwa i różnice pomiędzy właściwościami pierwiastków bloków s, p, d i f;

2. Znać właściwości chemiczne pierwiastków;

3. Znać przyczyny powstawania wiązań chemicznych danego rodzaju;

4. Potrafić opisać główne rodzaje struktur;

5. Umieć zbudować diagramy LCAO MO, Frosta i Walsha-Mullikena;

6. Znać najważniejsze współczesne zastosowania związków chemicznych;

7. Rozumieć różne mechanizmy reakcji związków nieorganicznych;

8. Potrafić podać przykłady metod wiązania N2, utleniania za pomocą O2 (H2O2) etc.

9. Umieć otrzymać i wydzielić z mieszaniny poreakcyjnej proste związki nieorganiczne oraz związki koordynacyjne, zbadać ich właściwości chemiczne i spektroskopowe.

Egzamin pisemny (65%), ćwiczenia audytoryjne (15%), laboratorium (20%).

Brak