Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Chemia fizyczna

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1200-1CHMCHFW4
Kod Erasmus / ISCED: 13.3 Kod klasyfikacyjny przedmiotu składa się z trzech do pięciu cyfr, przy czym trzy pierwsze oznaczają klasyfikację dziedziny wg. Listy kodów dziedzin obowiązującej w programie Socrates/Erasmus, czwarta (dotąd na ogół 0) – ewentualne uszczegółowienie informacji o dyscyplinie, piąta – stopień zaawansowania przedmiotu ustalony na podstawie roku studiów, dla którego przedmiot jest przeznaczony. / (0531) Chemia Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.
Nazwa przedmiotu: Chemia fizyczna
Jednostka: Wydział Chemii
Grupy: Przedmioty minimum programowego dla studentów 4-go semestru (S1-CHM)
Punkty ECTS i inne: 3.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.
Język prowadzenia: polski
Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowe

Założenia (opisowo):

Wykład ma na celu zapoznanie studentów z wybranymi działami chemii fizycznej, takimi jak termodynamika, kinetyka oraz elektrochemia. Główny nacisk położony zostaje na poprawne rozumienie podstawowych pojęć i praw fizykochemicznych oraz umiejętność wyjaśniania na tej podstawie wybranych zjawisk otaczającej rzeczywistości, w tym z zakresu biologii i medycyny.

Tryb prowadzenia:

mieszany: w sali i zdalnie

Skrócony opis:

Wykład ma na celu zapoznanie studentów za najważniejszymi zagadnieniami z zakresu termodynamiki chemicznej, kinetyki i elektrochemii. Zagadnienia te stanowią podstawę do zrozumienia zagadnień z innych dziedzin chemii takich jak chemia nieorganiczna, chemia organiczna, technologia chemiczna i innych.

Pełny opis:

Wykład podzielony jest na trzy części, w których omówione zostają zagadnienia odpowiednio z termodynamiki, kinetyki oraz elektrochemii.

Zakres tematyczny:

Termodynamika

Przedmiot termodynamiki chemicznej, pojęcie układu fizycznego i otoczenia, podstawowe pojęcia mechaniki klasycznej. Gaz doskonały, Parametry stanu. Model kwantowy gazu doskonałego. Energia wewnętrzna. Liczba mikrostanów (prawdopodobieństwo termodynamiczne), entropia. Rozkład Boltzmanna, energia wewnętrzna gazu doskonałego, entropia gazu doskonałego.

Równanie Sackura-Tetrodego. Równowaga termiczna -termodynamiczna definicja temperatury, równowaga mechaniczna - termodynamiczna definicja ciśnienia, równowaga związana z wymianą składników - termodynamiczna definicja potencjału chemicznego. Pojęcie różniczki zupełnej, różniczka zupełna entropii i energii wewnętrznej.

Pierwsza zasada termodynamiki. Ciepło, praca, praca objętościowa. Przykłady procesów odwracalnych i nieodwracalnych. Druga zasada termodynamiki, produkcja entropii.

Energia wewnętrzna, a ciepło procesu. Układ w kontakcie z otoczeniem o stałym ciśnieniu - entalpia. Entalpia, a ciepło procesu. Funkcje termodynamiczne reakcji chemicznej. Relacja między energią wewnętrzną reakcji i entalpią reakcji.

Układ w kontakcie z otoczeniem o stałej temperaturze - energia swobodna. Układ w kontakcie z otoczeniem o stałej temperaturze i ciśnieniu - entalpia swobodna. Energia swobodna, a samorzutność procesów. Entalpia swobodna, a samorzutność procesów. Transformacja Legendre'a. Nowe funkcje termodynamiczne jako transformaty Legendre'a energii wewnętrznej.

Pochodne cząstkowe funkcji termodynamicznych, relacje Maxwella. Energia wewnętrzna jako funkcja temperatury i objętości. Entalpia jako funkcja temperatury i ciśnienia. Relacja pomiędzy Cp i Cv. Entropia jako funkcja (T,V) i (T,p). Funkcje termodynamiczne gazu doskonałego. Obliczanie ciepła reakcji z danych termodynamicznych. Pomiary kalorymetryczne. Wyznaczanie entropii substancji.

Potencjał chemiczny, molowy potencjał chemiczny. Relacja pomiędzy (molowym) potencjałem chemicznym i entalpią swobodną. Funkcje termodynamiczne układu otwartego. Wielkości ekstensywne i intensywne. Zmiany entalpii swobodnej podczas reakcji chemicznej. Warunek równowagi reakcji chemicznej. Prawo działania mas, równanie van't Hoffa.

Kinetyka chemiczna:

Szybkość reakcji – definicja, równania kinetyczne, stała szybkości reakcji, różniczkowa postać równań kinetycznych. Rozwiązania równań różniczkowych dla reakcji 0, 1, 2 i n-tego rzędu, czas połowicznej przemiany.

Zapisywanie równań kinetycznych reakcji złożonych. Reakcje równoległe następcze i równowagowe (przeciwbieżne).

Przybliżenie stanu stacjonarnego (reakcja następcza, reakcja następcza z równowagą wstępną). Kinetyka enzymatyczna w modelu Michaelisa-Menten. Zależność stałej szybkości od temperatury.

Elektrochemia

Roztwory idealne i rzeczywiste. Oddziaływania jon-jon w roztworach elektrolitów (elementy teorii Debye- Hückela). Oddziaływania jon-rozpuszczalnik w roztworach elektrolitów (teoria Borna). Oddziaływania jonów z zewnętrznym polem elektrycznym (prawo Ohma, przewodnictwo właściwe i molowe roztworów elektrolitów, pojęcie ruchliwości jonów, zależność przewodnictwa właściwego i molowego od stężenia elektrolitu).

Procesy przeniesienia elektronu w roztworach, przeniesienie elektronu w obecności fazy przewodzącej (metalu), elektroda w stanie równowagi (potencjał redoks elektrody). Wytrącenie elektrody ze stanu równowagi - procesy kontrolowane kinetycznie i dyfuzyjnie. Ogniwa galwaniczne (schemat ogniwa i zasady zapisu, siła elektromotoryczna , związek SEM z funkcjami termodynamicznymi reakcji zachodzącej w ogniwie).

Literatura:

1. Atkins, P.W., et al., Chemia fizyczna. 2016: Wydawnictwo Naukowe PWN SA.

2. Pigoń, K., Ruziewicz, Z., Chemia fizyczna: Podstawy fenomenologiczne. 1. 2007: Wydawnictwo Naukowe PWN.

3. Hołyst, R., A. Poniewierski, A. Ciach, Termodynamika dla chemików, fizyków i inżynierów. 2005: Wydawnictwo Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego.

4. Shroeder D.V., An introduction to thermal physics. 2000: Addison Wesley Longman.

5. Jackowska, K., Repetytorium – Elektrochemia, 2017: Wydział Chemii UW, Zakład Dydaktyczny Chemii Fizycznej.

Efekty uczenia się:

Student:

- swobodnie posługuje się podstawowymi pojęciami z zakresu termodynamiki chemicznej, termochemii, statyki i kinetyki chemicznej oraz elektrochemii

- wyjaśnia podstawy wybranych zjawisk i procesów zachodzących w przyrodzie, poprawnie identyfikuje w nich związki przyczynowo skutkowe

- operuje aparatem matematycznym do opisu wybranych zjawisk fizykochemicznych

- w jakościowy sposób wyjaśnia zjawiska przyrodnicze (np. biologiczne, medyczne) w oparciu o poznane zagadnienia fizykochemiczne

Metody i kryteria oceniania:

Uczęszczanie na zajęcia jest obowiązkowe. Dopuszczalne są 2 nieusprawiedliwione nieobecności (w przypadku większej liczby nieobecności konieczne jest zwolnienie lekarskie).

Wykład podzielony jest na dwa bloki, które kończą się pisemnymi kolokwiami cząstkowymi. Kolokwia cząstkowe oceniane są następująco: I - 20 pkt, II – 20 pkt, a więc w sumie student/ka może uzyskać 40 pkt. Student/ka który/a uzyskał/a co najmniej 38 punktów z kolokwiów cząstkowych zostaje zwolniony/a z egzaminu z oceną celującą (5!). Pozostałe osoby przystępują do egzaminu z całości materiału, przy czym maksymalna liczba punktów, które można uzyskać za egzamin wynosi 60. Punktacja za całe zajęcia jest sumą punktów za kolokwia cząstkowe oraz egzamin – maksymalnie można uzyskać 40+60=100 pkt.

Punkty przeliczane są na ocenę w następujący sposób:

0 – 50,00 – ndst

50,01 –60.00 – dst

60,01 –70.00 – dst+

70,01 –80.00 – db

80,01 –90.00 – db+

90,01 –100.00 – bdb

W przypadku niezaliczenia zajęć, student zdaje pisemny egzamin poprawkowy z całości materiału (w sesji poprawkowej). Maksymalna liczba punktów z egzaminu poprawkowego wynosi 100. Punkty przeliczane są na ocenę w sposób analogiczny jak powyżej.

Praktyki zawodowe:

nie dotyczy

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2023/24" (zakończony)

Okres: 2024-02-19 - 2024-06-16
Wybrany podział planu:
Przejdź do planu
Typ zajęć:
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Maciej Mazur
Prowadzący grup: Maciej Mazur
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski, Wydział Chemii.
ul. Pasteura 1, 02-093 tel: +48 22 55 26 230 http://www.chem.uw.edu.pl/ kontakt deklaracja dostępności mapa serwisu USOSweb 7.0.4.0-3 (2024-06-10)