Sensory i sensoryka substancji lotnych

Wpis na semestr i rok studiów umożliwiający dopuszczenie do studiowania przedmiotu.

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (85 godz.):

- udział w wykładach – 45 godz.

- udział w laboratorium – 30 godz.

- konsultacje i praca z nauczycielem akademickim – 10 godz.

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (65 godz.):

- przygotowanie do laboratorium – 30 godz.

przygotowanie studenta do egzaminu – 35 godz.

Łącznie: 150 godz. (6 ECTS)

Student:

W1: Zna pojęcia dotyczące czujników chemicznych K_W03

W2: Posiada wiedzę z zakresu klasyfikacji czujników chemicznych ze względu na typ przetwornika. K_W06

W3: Zna techniki pobrania i przygotowania próbek z matryc środowiskowych do analizy- K_W12

Student:

U1: Posiada umiejętności wykonywania pomiarów podstawowych wielkości chemicznych oraz potrafi opracować wyniki eksperymentów fizyko-chemicznych - K_U05.

U2: Potrafi dobrać odpowiedni czujnik do wykonania konkretnego oznaczenia oraz umie opracować wyniki eksperymentalne - K_U06.

U3: Potrafi pobrać i przygotować próbki środowiskowe oraz przeprowadzić ich analizę - K_U12

Student:

Student:

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

K2: Rozumie konieczność ciągłego doskonalenia się i podnoszenia kompetencji zawodowych - K_K05.

K3: nawiązuje współpracę w grupie – K_K09

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny) z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych.

Metody dydaktyczne poszukujące:

- laboratorium: laboratoryjna – zajęcia laboratoryjne związane są z treściami programowymi przerabianymi na wykładzie. 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.

Celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy z tematyką związaną z historią, nomenklaturą, budową, zasadą działania oraz zastosowaniem czujników chemicznych ze szczególnym uwzględnieniem tzw. biosensorów chemicznych w ramach zajęć laboratoryjnych i audytoryjnych

Historia – pierwsze sensory chemiczne w górnictwie i do wykrywania gazu zimnego i LPG. Definicja sensora wg IUPAC. Sensor a czujnik. Warstwa receptorowa i transducer. Sensory chemiczne i fizyczne. Stosowanie pomiarów sensorowych: off-line, at-line oraz in-line. Analiza sensoryczna a zaawansowana analiza instrumentalna. Parametry użytkowe sensorów: czułość, powtarzalność, selektywność, stabilność, odtwarzalność, czas reakcji. Biosensory jako specjalna kategoria sensorów chemicznych. Sensory – zasada działania: elektrochemiczne - amperometryczne, elektrochemiczne - potencjometryczne, rezystancyjne, rezystancyjne - katalityczne, optyczne, pojemnościowe, termiczne, masowe. Elektroda pH – metryczna jako najstarszy sensor potencjometryczny. Sensor tlenu wg Clarka. Sensor glukozy wg Clarka jako pierwszy biosensor enzymatyczny. Biosensory glukozy I, II i III generacji. Mediatory redox. Inne sensory enzymatyczne. Wady i zalety biosensorów enzymatycznych. Rodzaje substancji pochodzenia biologicznego stosowanych jako warstwa receptorowa w biosensorach. Sposoby immobilizacji substancji biologicznych w biosensorach. Rola membran selektywnych w biosensorach. Elektrody jonoselektywne. Biosensory optyczne. Biomarkery jako naturalne biosensory do detekcji skażenia środowiska naturalnego. Elektroniczny nos i elektroniczny język jako zastępniki powonienia i smaku. Przegląd katalogów sensorów dostępnych na rynku.

Treści programowe laboratorium:

1. Wyznaczanie zapachowej jakości powietrza statyczną metodą tak-nie

2. Sporządzanie mieszanin wzorcowych metodą dynamiczną - testowanie alkomatu.

3. Wyznaczanie charakterystyki detekcyjnej komercyjnych czujników wilgotności oraz rezystancyjnych czujników węglowych

4. Zastosowanie barwnych reakcji do detekcji par rozpuszczalników w strumieniu powietrza w procesie oznaczenia chłonności dynamicznej sorbentów

5. Oznaczanie zanieczyszczeń powietrza laboratoryjnego metodą chromatografii gazowej ze wzbogacaniem próbki

1) Z. Brzózka, W. Wróblewski, Sensory Chemiczne, OWPW, 1999.

2) A. Hulanicki, Współczesna chemia analityczna. Wybrane zagadnienia, PWN, Warszawa 2001. Rozdz. XV - Czujniki chemiczne

3) Z. Brzózka, E. Malinowska, W. Wróblewski, Sensory chemiczne i biosensory, PWN, Warszawa, 2022.

4) P. Grundler, Chemical Sensors, Springer, 2007.

5) J. Janata, Pronciples of Chemical Sensors, Springer, 2009.

6) B. R. Eggins, Chemical Sensors and Biosensors, J. Wiley & Sons, Chichester, 2002.

7) D. G. Buerk, Biosensors: Theory and Applications, CRC Press, 1999.

Metody oceniania:

wykład - K_W01, K_W08, K_U01, K_K01, K_K02, K_K05, K_K06, K_K08

laboratorium - K_W01, K_U03, K_U05, K_U08, K_K01, K_K02, K_K03, K_K05, K_K06, K_K08, K_K09

Kryteria oceniania:

Wykład:

Zaliczenie blokowe z następującymi wagami:

- 60% dwugodzinny egzamin pisemny obejmujący treści omawiane na wykładzie

- 40 % ocena z laboratorium

Wymagany próg na ocenę:

- dostateczną: 50 -60 %

- dostateczną plus: 61 – 65 %

- dobrą: 66 – 75 %

- dobrą plus: 76 – 80 %

- bardzo dobrą: 81-100 %

Laboratorium:

Zajęcia laboratoryjne odbywane w grupach dwu- lub trójosobowych, kolejno na 4 stanowiskach doświadczalnych (4 ćwiczeń obowiązkowych). Zakończenie i zaliczenie kolejnych ćwiczeń na podstawie pisemnych sprawozdań ocenianych przez prowadzących zajęcia.

Wymagany próg na ocenę:

- dostateczną: 50 -60 %

- dostateczną plus: 61 – 65 %

- dobrą: 66 – 75 %

- dobrą plus: 76 – 80 %

- bardzo dobrą: 81-100 %

brak