Główne kierunki rozwoju chemii fizycznej

Wykład obejmuje wprowadzenie do chemii fizycznej obejmującą podstawy termodynamiki, termochemii, kinetyki chemicznej, elektrochemii, chemii układów koloidalnych. Następnie omówione zostaną różne formy (nano)materiałów węglowych ze szczegółowym zwróceniem uwagi na ich strukturę, właściwości i zastosowania. Na koniec przedstawione zostaną metody karbonizacji materiałów odpadowych w celu otrzymywania nowych materiałów o cennych i pożądanych właściwościach.

Wykład jest przeznaczony dla studentów Szkoły Doktorskiej Nauk Ścisłych i Przyrodniczych. Wykład rozpocznie cykl 4-5 spotkań poświęconych omówieniu podstawowych praw termodynamiki, termochemii, kinetyki chemicznej, elektrochemii, chemii układów koloidalnych. Dodatkowo zostaną omówione metody stosowane do charakteryzacji fizykochemicznej materii skondensowanej, zarówno w postaci makro- i nanomateriałów. Następnie uwaga będzie skupiona na fizykochemiczne aspekty materii skondensowanej (z włączeniem nanomateriałów) oraz zjawisk powierzchniowych. Kolejno, wykład obejmie opis (nano)materiałów węglowych (fullerenów, spolimeryzowanych fullerenów, nanorurek węglowych, enkapsulatów węglowych, grafenu) oraz grafitopodobnego azotku węgla. Przedstawione zostaną metody syntezy oraz oczyszczania tych materiałów. Następnie zaprezentowane ich potencjalne zastosowania w adsorpcji, usuwaniu związków niebezpiecznych, produkcji wodoru, mobilnych katalizatorach magnetycznych oraz w diagnostyce biomedycznej. Omówione zostaną także karbonizacyjne metody konwersji substancji odpadowych w celu otrzymywania materiałów o cennych właściwościach.

P.W. Atkins, Chemia Fizyczna, wyd. PWN

Materiały prezentowane na wykładach będą dostępne w postaci elektronicznej dla słuchaczy w postaci plików pdf. Pliki w postaci elektronicznej będą zawierały odnośniki do specjalistycznych publikacji naukowych.

Studenci otrzymają wiedzę o podstawowych zagadnieniach chemii fizycznej.

Studenci nabędą umiejętności dotyczące charakterystyki badanych materiałów i/lub procesów fizykochemicznych z wykorzystaniem tych substancji.

Studenci powinni potrafić odnajdywać powiązania pomiędzy składem chemicznym, strukturą a makroskopowymi właściwościami materiałów opartych na węglu.

Studenci zdobędą niezbędną wiedzę jak dobrać odpowiedni materiał do zamierzonej aplikacji, np. adsorpcyjnego i selektywnego usuwania konkretnego związku z układów wieloskładnikowych.

Studenci poznają procesy karbonizacji materiałów odpadowych i ich możliwości w celu otrzymywania materiałów o cennych właściwościach.

Wymienione powyżej efekty uczenia się pozwolą studentom na wykorzystanie zdobytej wiedzy w identyfikacji, formułowaniu oraz rozwiązywaniu problemów naukowych i technicznych włącznie z planowaniem prac laboratoryjnych. W szczególności studenci nabędą umiejętności, które umożliwią: (i) jak należy zdefiniować badanie naukowe, (ii) jak sformułować hipotezę badawczą, (iii) jak poprawnie wybrać metody charakteryzacji i dobrać odpowiednie urządzenia analityczne, (iv) jak wykorzystać zgromadzone dane pomiarowe i zanotowane obserwacje. Słuchacze uzyskają ponadto niezbędną wiedzę dotyczącą biegłej komunikacji, która umożliwi im udział w konferencjach zagranicznych i międzynarodowych projektach badawczych. Treści zaprezentowane na wykładzie będą także pomocne w niezależnym realizowaniu prac i problemów badawczych oraz implementacji otrzymanych wyników u potencjalnych partnerów przemysłowych.

Każdy student jest zobowiązany do uczestnictwa we wszystkich wykładach. Nieobecność będzie usprawiedliwiana wyłącznie w wyjątkowych sytuacjach. Zaangażowanie podczas wykładów (aktywne uczestnictwo, dyskusja) może pozytywnie wpłynąć na ostateczną ocenę z egzaminu.

Egzamin pisemny w dwóch formach. Pierwsza forma przeznaczona dla doktorantów niezwiązanych bezpośrednio z zagadnieniami chemii fizycznej i materiałowej (chemia organiczna, chemia analityczna) będzie miała prostszą konstrukcję niż druga forma dedykowana dla studentów, których badania w ramach realizacji pracy doktorskiej są zbliżone do chemii fizycznej i materiałowej (chemia fizyczna, chemia teoretyczna).