Chemia nieorganiczna 
Semestr I (1°)

Osoba odpowiedzialna za przedmiot: dr hab. Katarzyna Kazimierczuk.

Wykład

Program

• Podstawowe pojęcia i definicje: podstawowe prawa chemiczne, zbilansowane równania chemiczne, równania jonowe, nazewnictwo związków chemicznych. Stany skupienia: definicja ciał stałych, ciekłych i gazowych. Budowa atomu: jądro atomowe, liczba atomowa i masowa, defekt masy i energia wiązania jądra, izotopy, trwałość jąder, samorzutne przemiany jądrowe, szybkość rozpadu promieniotwórczego, okres półtrwania, reakcje termojądrowe.
• Budowa atomu: elektrony w atomach, model Bohra, zasada nieoznaczoności Heisenberga, gęstość elektronowa, liczby kwantowe, orbitale atomowe, zakaz Pauliego, reguła Hunda. Rozbudowa powłok elektronowych.
• Układ okresowy pierwiastków: okresowość właściwości chemicznych i fizycznych, okresy, grupy i bloki, promienie atomowe, jonowe i van der Waalsa.
• Wiązania chemiczne: elektrony walencyjne, reguła oktetu, elektroujemność, powinowactwo elektronowe, energia wiązań chemicznych. Orbitale molekularne: metoda LCAO (MO), orbitale typu sigma i pi, hybrydyzacja orbitali atomowych, rząd wiązania. Wzory Lewisa, VSEPR. Silne wiązania chemiczne i ich rodzaje, charakterystyka wiązania jonowego, metalicznego i kowalencyjnego. Właściwości fizykochemiczne substancji w zależności od typu wiązań chemicznych, związki jonowe i molekularne, metale, stopy i związki metaliczne. Amfoteryczność. Słabe wiązania chemiczne, wiązania wodorowe, siły van der Waalsa.
• Roztwory. Właściwości i funkcje rozpuszczalnika, woda jako rozpuszczalnik, solwatacja, autodysocjacja, rozpuszczalniki donorowe i akceptorowe, stopione sole.
• Elektrolity: elektrolity słabe i mocne, stała i stopień dysocjacji.
• Podstawy termochemii. Ciepło reakcji chemicznej, entalpia, prawo Hessa. Równowagi chemiczne: prawo działania mas. Podstawy kinetyki, mechanizm reakcji chemicznych a rząd reakcji. Reakcje redoks: stopień utlenienia, bilansowanie równań redoks, reduktory i utleniacze. Ogniwa elektrochemiczne. Potencjały standardowe. Podstawy chemii koordynacyjnej.
• Wodór, tlen, woda. Alotropia, izomorfizm.

Zaliczenie

W sesji odbędzie się egzamin. Do egzaminu będą dopuszczone osoby, które zaliczyły ćwiczenia z chemii nieorganicznej. Aby zaliczyć przedmiot na egzaminie należy uzyskać co najmniej 60% punktów możliwych do zdobycia.

Literatura

• P. Atkins, L. Jones: Chemia Ogólna Cząsteczki, materia, reakcje. PWN, Warszawa 2009.
• A. Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. PWN, Warszawa 2012.

Ćwiczenia

Program

• Podstawowe pojęcia chemiczne: masa atomowa i cząsteczkowa, mol, prawo Avogadro, masa molowa, izotopy (3 godziny)
• Prawa gazowe (2 godziny)
• Stechiometria wzorów chemicznych (3 godziny)
• Pierwsze kolokwium (5 tydzień zajęć)
• Bilansowanie reakcji chemicznych (3 godziny)
• Stechiometria równań chemicznych (5 godzin)
• Drugie kolokwium (10 tydzień zajęć)
• Stechiometria mieszanin (2 godziny)
• Roztwory: stężenie molowe, stężenie procentowe, ppm, ppb, ppt, przeliczanie stężeń (4 godziny)
• Wzory Lewisa (2 godziny)
• Trzecie kolokwium (15 tydzień zajęć)

Zaliczenie

W trakcie semestru przeprowadzone będą trzy kolokwia. Z każdego kolokwium można uzyskać 15 punktów. Aby zaliczyć ćwiczenia rachunkowe należy uzyskać co najmniej 60% wszystkich punktów możliwych do zdobycia tzn. 45 pkt. × 0.6 = 27 pkt. Skala ocen jest następująca:

Osoby, które nie uzyskają wymaganych 27 punktów, będą mogły uzyskać zaliczenie ćwiczeń w sesji poprawkowej. Wówczas należy napisać kolokwium poprawkowe z całości materiału. Warunkiem uzyskania zaliczenia jest wówczas zdobycie 50% punktów z tego kolokwium.

Literatura

• Skrypt KChN on-line (ćwiczenia)
• Z. Bądkowska, E. Koliński, M. Wojnowska: Obliczenia z Chemii Nieorganicznej. Wydawnictwo PG.
• H. Całus: Podstawy Obliczeń Chemicznych. PWT.
• Praca zbiorowa: Obliczenia z chemii ogólnej. Wydawnictwo UG.

Chemia nieorganiczna 
Semestr II (1°)

Osoba odpowiedzialna za przedmiot: dr hab. inż. Agnieszka Pladzyk.

Wykład

Program

• VIII (18) grupa układu okresowego pierwiastków – gazy szlachetne. Związki gazów szlachetnych. Wiązania i struktury.
• VII (17) grupa UOP – fluorowce: fluor, chlor, brom, jod. Ogólna charakterystyka pierwiastków tej grupy. Chlor i ClO₂ w uzdatnianiu wody.
• VI (16) grupa UOP – siarka, selen, tellur i polon. Podstawy chemiczne technologii kwasu siarkowego.
• V (15) grupa UOP – azot, fosfor, arsen, antymon, bizmut. Podstawy chemiczne technologii amoniaku i nawozów azotowych.
• IV (14) grupa UOP – węgiel i krzem. IV (14) grupa UOP – german, cyna, ołów. Półmetale i półprzewodniki. Krzemiany. Związki krzemoorganiczne.
• III (13) grupa UOP – bor, glin, tal. Mikroelementy, ich znaczenie.
• Metale i ich charakterystyka fizykochemiczna. Typy metali i stopów. Związki intermetaliczne. Potencjał elektrochemiczny. Ogniwa galwaniczne. Szereg potencjałów normalnych (napięciowy) metali. Elektroliza. Korozja. Problem tzw. metali ciężkich w środowisku.
• I (1) i II (2) grupa UOP – metale bloku elektronowego s. Litowce i berylowce. Soda, wodorotlenek sodu, wapno, cement, szkło.
• Metale bloku elektronowego p.
• III (IIIA i IIIB) grupa UOP jako zbiór 3 typów pierwiastków chemicznych (p, d, f). Charakterystyka tych typów.
• Metale bloku elektronowego d.
• Charakterystyka ogólna. Typy metali i związków.
• Związki kompleksowe metali. Skład, budowa, trwałość, izomeria, typy.
• Miedziowce, cynkowce.
• Tytanowce, wanadowce – ogólna charakterystyka chemiczna.
• Chromowce, manganowce – ogólna charakterystyka chemiczna.
• Charakterystyka pierwiastków VIII (8, 9 i 10) grupy UOP: żelazowce, rutenowce, osmowce. Surówka, stale zwykłe i szlachetne.
• Skandowce. Lantanowce. Aktynowce.

Zaliczenie

W sesji odbędzie się egzamin. Do egzaminu będą dopuszczone osoby, które zaliczyły ćwiczenia z chemii nieorganicznej i laboratorium z chemii nieorganicznej. Aby zaliczyć przedmiot na egzaminie należy uzyskać co najmniej 60% punktów możliwych do zdobycia.

Literatura

• A. Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej, PWN, Warszawa, 2010 (oraz wydania wcześniejsze).
• L. Jones, P. Atkins: Chemia ogólna, PWN, Warszawa, 2014 (oraz wydania wcześniejsze)
• J. D. Lee: Zwięzła chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, 1994 (oraz wydania następne).

Ćwiczenia

Program

• Równowagi jonowe w roztworach elektrolitów (6 godzin)
• Elektrolity mocne i słabe, stała i stopień protolizy (dysocjacji)
• Obliczanie pH roztworów kwasów i zasad
• Efekt wspólnego jonu
• Roztwory buforowe
• Hydroliza
• Pierwsze kolokwium (7 tydzień zajęć)
• Równowagi w roztworach związków kompleksowych, stan równowagi procesu rozpuszczania – iloczyn rozpuszczalności (6 godzin)
• Stałe trwałości kompleksów
• Iloczyn rozpuszczalności a rozpuszczalność osadów
• Frakcjonowane strącanie osadów
• Wpływ wspólnego jonu, pH oraz czynników kompleksujących na rozpuszczalność osadów
• Drugie kolokwium (14 tydzień zajęć)
• Kolokwium poprawkowe (15 tydzień zajęć)

Zaliczenie

W trakcie semestru przeprowadzone będą dwa kolokwia. Z każdego kolokwium można uzyskać 15 punktów. Aby zaliczyć ćwiczenia rachunkowe należy uzyskać co najmniej 60% wszystkich punktów możliwych do zdobycia tzn. 30 pkt. × 0,6 = 18 pkt. Na ostatnich zajęciach można będzie napisać poprawę jednego, gorzej napisanego kolokwium. Do oceny końcowej będzie wzięty wynik ostatnio napisanej pracy. Osoby, które będą pisać poprawę otrzymają ocenę obniżoną o pół stopnia w stosunku do oceny wynikającej z tabeli. Osoby, które nie uzyskają wymaganych 60%, będą mogły uzyskać zaliczenie w sesji poprawkowej. Wówczas należy napisać sprawdzian z całości materiału, z którego należy uzyskać co najmniej 50%.

Literatura

• Skrypt KChN on-line (ćwiczenia)
• Z. Bądkowska, E. Koliński, M. Wojnowska: Obliczenia z Chemii Nieorganicznej. Wydawnictwo PG.
• H. Całus: Podstawy Obliczeń Chemicznych. PWT.
• Praca zbiorowa: Obliczenia z chemii ogólnej. Wydawnictwo UG

Laboratorium

Program przedmiotu przewiduje indywidualne wykonanie przez każdego studenta 10 ćwiczeń z zakresu analizy jakościowej wybranych kationów i anionów. Analiza prowadzona jest głównie przy zastosowaniu metod chemicznych, a studenci mają możliwość poznania właściwości fizyczne i chemiczne związków nieorganicznych. Studenci opanowują metody ich separacji i identyfikacji, a także podstawy eksperymentalne chemii nieorganicznej.

Program

• Analiza mieszaniny kationów grupy I: Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺
• Analiza mieszaniny kationów grupy IIA: Pb²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Bi³⁺
• Analiza mieszaniny kationów grupy III: Fe³⁺, Mn²⁺, Cr³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Al³⁺
• Analiza mieszaniny kationów grupy IV i V: Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, NH₄⁺
• Analiza mieszaniny anionów grupy I: Cl⁻, Br⁻, I⁻, [Fe(CN)₆]⁴⁻, [Fe(CN)₆]³⁻
• Analiza mieszaniny anionów grupy II i V: NO₂⁻, CH₃COO⁻, NO₃⁻, MnO₄⁻
• Analiza mieszaniny anionów grupy III: SO₃²⁻, CO₃²⁻, C₂O₄²⁻, BO₃³⁻, C₄H₄O₆²⁻
• Analiza mieszaniny anionów grupy IV i VI: PO₄³⁻, S₂O₃²⁻, CrO₄²⁻, SO₄²⁻
• Analiza trzech soli (w tym jednej słabo rozpuszczalnej) – kationy i aniony wybrane spośród powyższych
• Analiza trzech próbek zawierających substancje nieorganiczne: metale, niemetale, tlenki metali, wodorotlenki, kwasy nieorganiczne

Opis ćwiczeń

• Każde z ćwiczeń 1-10 składa się dwóch części – teoretycznej (kilkunastominutowy sprawdzian) i części praktycznej (analiza wydanych próbek). Sprawdzian można zaliczać tylko jeden raz. Próbki wydawane są do analizy po napisaniu odpowiedniego sprawdzianu.
  • Na część praktyczną ćwiczeń 1-4 wchodzi analiza mieszaniny – należy wykryć jakie kationy znajdują się w roztworze otrzymanym do analizy. Warunkiem wstępnym wydania mieszaniny jest poprawna analiza zawartości trzech próbek, zawierających po jednym kationie każda.
  • Na część praktyczną ćwiczeń 5-8 wchodzi analiza mieszaniny – należy wykryć jakie aniony znajdują się w roztworze otrzymanym do analizy. Warunkiem wstępnym wydania mieszaniny anionów jest poprawna analiza zawartości trzech próbek, zwierających po jednym anionie każda.
• W ćwiczeniu 9 student otrzymuje do analizy 3 sole i wykrywa zarówno kation jak i anion wchodzący w skład danej soli.
• Ćwiczenie 10 to analiza jakościowa 3 substancji nieorganicznych.
• Część praktyczną każdego ćwiczenia należy opisać w logicznym sprawozdaniu w zeszycie laboratoryjnym. W sprawozdaniu należy zapisać równania chemiczne przeprowadzonych reakcji.
• W części praktycznej każdego z ćwiczeń wydaje się tylko jedno zadanie i uzyskany wynik punktowy jest wynikiem ostatecznym. Sprawdziany teoretyczne, obowiązujące w danych ćwiczeniach, zalicza się także tylko raz.
• Do kolejnego ćwiczenia można przystąpić po oddaniu prowadzącemu sprawozdania z poprzedniego ćwiczenia, razem z poprawą poprzedniego sprawdzianu napisaną w zeszycie laboratoryjnym.
• Prowadzący ma obowiązek usunąć z laboratorium studentów niestosujących się do wymogów bezpieczeństwa (okulary ochronne!).

Punktacja

Maksymalna liczba punktów możliwa do uzyskania za wykonane każdego ćwiczenia została podana w poniższej tabeli:

W przypadku analizy mieszanin (ćw. 1-9) liczbę zdobytych za analizę punktów można określić wzorem:

P = (M / v) × (A − B)

gdzie:
P – liczba punktów uzyskana z części praktycznej danego ćwiczenia
M – maksymalna liczba punktów, jaką można uzyskać z części praktycznej danego ćwiczenia (patrz tabela)
v – rzeczywista liczba jonów w wydanej mieszaninie
A – liczba prawidłowo wykrytych jonów
B – liczba jonów podanych jako obecne, a których w mieszaninie nie było

W ćwiczeniu 9 za prawidłowe wykrycie każdego jonu student otrzymuje 10 punktów, natomiast pomyłka powoduje utratę 10 punktów (−10 punktów). Brak odpowiedzi równy jest pomyłce w wykryciu zarówno kationu i anionu i powoduje utratę 20 punktów (−20 punktów).

W ćwiczeniu 10 za każdą prawidłowo zanalizowaną próbkę student otrzymuje 20 punktów; pomyłka powoduje utratę 20 punktów (−20 pkt). Brak odpowiedzi równy jest pomyłce i powoduje utratę 20 punktów (−20 punktów).

Zaliczenie

• Zaliczenie laboratorium z chemii nieorganicznej otrzymują studenci, którzy skończyli wszystkie ćwiczenia (napisali wszystkie sprawdziany i oddali wszystkie sprawozdania) oraz uzyskali:
  • minimum 102 punkty ze sprawdzianów oraz
  • minimum 344 punktów ogółem
  • UWAGA! Jeżeli student nie otrzymał 102 punktów ze sprawdzianów natomiast uzyskał wymagane 344 punktów ogółem to może przystąpić do kolokwium z całości materiału. Warunkiem uzyskania zaliczenia jest wówczas zdobycie 50% punktów z tego kolokwium.
  • UWAGA! Jeżeli student z jednego ze sprawdzianów otrzyma 0 punktów będzie musiał przystąpić do sprawdzianu zaliczającego z całości materiału (patrz wyżej).
• Skala ocen podana jest w tabeli poniżej.

Materiały

• Skrypt KChN on-line (laboratorium)
• Zasady bezpiecznej pracy w laboratorium
• J. Prejzner: Chemia nieorganiczna. Laboratorium, Wydawnictwo PG, 2004