Fizykochemiczne metody badawcze

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

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

- godziny realizowane w ramach wykładu 10;

-godziny realizowane w ramach pracowni 45;

- konsultacje i praca z nauczycielem akademickim 20 h.

2. Praca indywidualna studenta:

- przygotowanie studenta do zajęć laboratoryjnych 20 h;

- przygotowywanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń 30 h;

Łącznie 125 godzin/25h =5pkt ECTS

W1:Student pozna: pojęcia i metody badawcze stosowane we współczesnej chemii; zastosowania spektroskopii molekularnej w chemii (K_W07, K_W10)

W2: Student pozna: pakiety oprogramowania użytkowego do analizy i opracowania danych (K_W04, K_W05)

U1: Student nabywa umiejętności praktycznego analizowania struktury i określania budowy związków chemicznych. (K_U01, K_U2, K_U07)

U2: Potrafi samodzielnie rozwiązywać proste problemy strukturalne. (K_U05, K_U07)

U3: Student umie analizować różne typy widm spektroskopowych.

(K_U07, K_U13, K_U11)

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_K02, K_K07)

K2: Myśli twórczo w celu udoskonalenia istniejących bądź stworzenia nowych rozwiązań. (K_K01, K_K02).

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_K05)

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_K03, K_K06, K_K07)

K5: Rozumie znaczenie metod spektroskopowych w naukach przyrodniczych i praktyce. (K_K01)

K6: W pełni samodzielnie realizuje uzgodnione cele, podejmując samodzielne i czasami trudne decyzje; potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze fachowej. (K_K01, K_K05, K_K06, 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 problemowy

- ćwiczeniowa
- laboratoryjna
- seminaryjna

W ramach przedmiotu prowadzone są następujące zajęcia:

- wykład 10 godz.

- laboratorium 45 godz.

Zajęcia skierowane są do studentów pragnących zapoznać się z metodami spektroskopowymi, które są podstawowym narzędziem współczesnego, dobrze wykształconego chemika. Wykłady wzbogacone zajęciami laboratoryjnymi pozwolą studentom nabyć umiejętność rejestracji i interpretacji widm cząsteczkowych oraz rozwiązywania zagadnień strukturalnych.

Wykład:

Celem wykładu jest zaznajomienie słuchaczy z metodami spektroskopowymi stosowanymi w chemii (spektroskopia elektronowa związków organicznych, magnetyczny rezonans jądrowy widma 1H, 13C NMR, spektroskopia IR) oraz z podstawowymi technikami niezbędnymi dla ich praktycznego stosowania. Omawiane zagadnienia teoretyczne będę ilustrować zagadnienia z chemii. Pozwolą one zrozumieć wszechstronność wykorzystania metod spektroskopowych.

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 biochemicznych.

Treści programowe wykładu

• charakterystyka promieniowania elektromagnetycznego.

• symetria cząsteczek i wyznaczanie grup punktowych.

• podstawowe zagadnienia z teorii grup.

• prawdopodobieństwo przejść i reguły wyboru w spektroskopii.

• symetria orbitali molekularnych w prostych cząsteczkach organicznych.

• konfiguracje elektronowe i symetria stanu podstawowego i stanów wzbudzonych.

• podstawy fizyczne metody magnetycznego rezonansu jądrowego (częstości rezonansowe jąder magnetycznych; zjawiska relaksacji).

• spektroskopia 1H NMR (podstawowe pojęcia, przesunięcie chemiczne oraz czynniki wpływające na jego wielkość i zmiany wartości; wykorzystanie przesunięć chemicznych do interpretacji widm 1H NMR).

• spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego węgla 13C (czynniki wpływające na przesunięcia chemiczne; widmo 13C NMR a struktura cząsteczki).

• podstawy teoretyczne spektroskopii oscylacyjnej.

• wprowadzenie do spektrometrii mas

• porównanie przydatności różnych metod spektroskopowych do rozwiązywania problemów strukturalnych.

Laboratorium

Zajęcia pozwolą studentom nabyć umiejętności rejestrowania, analizowania i interpretowania widm prowadzącego do proponowania struktury związków na podstawie parametrów spektroskopowych. Praktyczne wykorzystanie zdobytej wiedzy teoretycznej pozwoli na samodzielne rozwiązywanie problemów strukturalnych makrocząsteczek.

Treści programowe

Laboratorium:

1. Laboratorium wprowadzające (2h)

2. Interpretacja widm 1H NMR związków organicznych (przesunięcie chemiczne, stała sprzężenia spinowo-spinowego; układy spinowe). (5h)

3. Symulowanie i interpretowanie widm 13C NMR związków organicznych. (5h)

4. Wstęp do analizy widm oscylacyjnych i elektronowych-teoria grup. (5h)

5. Zastosowanie spektroskopii IR do identyfikacji jakościowej związków cz.1. (5h)

6. Zastosowanie spektroskopii IR do identyfikacji jakościowej związków cz.2. (5h)

7. Analiza i rejestracja widm elektronowych związków organicznych. (5h)

8. Wprowadzenie do spektrometrii mas (5h)

9. Kompleksowa interpretacja struktury związków w oparciu o widma IR, UV-Vis i NMR. (5h)

10. Kolokwium (3h).

1. W. Zieliński, A. Rajca (praca zbiorowa), Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, WNT, 2000.

2. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, 1992.

3. A. Ejchart, L. Kozerski, Spektrometria magnetycznego rezonansu jądrowego 13C, PWN, 1981.

4. A. Grodzicki, Symetria cząsteczek a ich widma oscylacyjne, PWN, 1988.

5. J. Sadlej, Spektroskopia molekularna, WNT Warszawa 2002.

6. E. de Hoffmann, J. Charette, V. Stroobant; tł. Leszek Konopski, Spektrometria mas, WNT, 1998.

7. R.A.W. Johnstone, M.E. Rose; z jęz. ang. tł. K. Bal, M. Daniewski, Spektrometria mas: podręcznik dla chemików i biochemików, PWN, 2001.

8. P. Sudera, J. Silberring, Spektrometria mas, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2006

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

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

11. H. Gunther, Spektroskopia NMR, PWN, 1994.

Wykład – egzamin pisemny:

Efekty K_W07, K_W10, K_U01, K_U2, K_U05, K_U07, K_U13, K_U11, K_K01, K_K02, K_K05, K_K06, K_K07

Laboratorium - zaliczenie na ocenę:

K_W04, K_W05, K_U01, K_U2, K_U05, K_U07, K_U07, K_U13, K_U11, K_K01, K_K02, K_K05, K_K03, K_K06, K_K07

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

Wykład

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:

- 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