CH II pol pierwsza strona - chemia.us.edu.plchemia.us.edu.pl/chemia/attachments/4295_STUDIA II...

UPGOW – Uniwersytet Partnerem Gospodarki Opartej na Wiedzy Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Uniwersytet Śląski Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii ECTS Europejski System Transferu i Akumulacji Punktów Kierunek: chemia

Specjalność: � chemia w zakresie chemii podstawowej

� chemia środowiska � chemia leków � chemia informatyczna

Rodzaj studiów: studia II stopnia Czas trwania: dwa lata

Rekrutacja: wpisana na dyplomie końcowa ocena ukończenia studiów I stopnia, na podstawie której tworzy się listę rankingową kandydatów

Tytuł zawodowy/naukowy:

magister

Kontynuacja: studia III stopnia (doktoranckie) Koordynator ECTS: dr hab. Rafał Sitko

2

SPIS TREŚCI SYLWETKA ABSOLWENTA ……………………….………..………………………………................... 4 Chemia w zakresie chemii podstawowej ………….………………………………..…………………... 4 Chemia środowiska …………………………………….……………………………...………………... 5 Chemia leków …………………………………….…………………………………...………………... 6 Chemia informatyczna …………………………………………………………………...……………... 7 ECTS – WPROWADZENIE ……………………………………..………………………….…................... 8 Informacje o Uniwersytecie Śląskim ………………......………………………………….……………. 9 Informacje o Instytucie Chemii ………………………………………………………….…................... 11 Informacje o kierunku ………………………………………....……………………………................... 12 SIATKA STUDIÓW …………………………………………………………………...….……................... 13 Chemia w zakresie chemii podstawowej ………….………………………………..…………………... 13 Chemia środowiska …………………………………….……………………………...………………... 15 Chemia leków …………………………………….…………………………………...………………... 17 Chemia informatyczna …………………………………………………………………...……………... 19 GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH ………...…………………………………..……..……………… 21 Analiza instrumentalna ……………………………………….…..……………...…….…….................. 22 Chromatografia ………………………..……………………………………………….…….................. 23 Chemia teoretyczna ………………....……………………………………….........…….………………. 24 GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH …………………………………………………….……………... 25 Spektroskopia …………………...………………………………………………………..……………... 26 Krystalografia …………………..………………………………………………………..……………... 27 INNE WYMAGANIA ……...………………………………………………………………….……………. 28 Informacja naukowa ……………………………………………………………………….…………… 29 Laboratorium projektowania molekularnego …………………………………………............................ 30 PRZEDMIOTY FAKULTATYWNE …………………………………………………………................... 31 Chemia w zakresie chemii podstawowej …………………………………………….…….................. 31 Termodynamika ………...…………………………….……………............…............................... 32 Chemometria ………………………………...……………………….…….…….…..…………… 33 Chemia środowiska …………………….....…….……………………………….........…………... 34 Chemia środowiska ……………………………………………………………………......................... 35 Geochemia środowiska ………...…………………………….….............….......…........................ 36 Toksykologia środowiska …………………………...…………….….……..……......................... 37 Chemia atmosfery …………………….....………….………………………...….…...................... 38 Chemia leków ……………………………………………………………………………….................. 39 Chemia medyczna ………………………………………….……......................…....…................. 40 Biochemia z elementami genetyki …………………………………….…….…..…....................... 41 Chemoinformatyka …………………………………………………………………...................... 42 Chemia informatyczna ……………………………………..……….…………………….................... 43 Programowanie w języku Fortran …………………………………………….………………….. 44 Systemy operacyjne i sieci komputerowe …………………………………….……….................. 45 Chemia obliczeniowa. Zastosowania …………………………………….…………...................... 46 PRZEDMIOT SPECJALIZACYJNY …………………………………………………………................... 47 Specjalizacja I: Chemia Analityczna ………………………………………………............................ 47 Pobieranie i przygotowanie próbek do analizy chemicznej ……………………………………… 48 Walidacja metod analitycznych …………………………………………………………………... 49 Planowanie i optymalizacja eksperymentu ……….…….….…………........................................... 50 Chemometria w chemii analitycznej ……………………………………………………………... 51 Opracowanie sygnałów instrumentalnych ………………………………………………………... 52 Automatyzacja w chemii analitycznej ……………………………………………………………. 53 Laboratorium specjalizacyjne …………………………………………………………………….. 54 Specjalizacja II: Synteza i fizykochemia związków organicznych i nieorganicznych …………….. 55 Elementy chemii metaloorganicznej i bionieorganicznej ………………………………………… 56 Mechanizmy reakcji w chemii organicznej ………………………………………………………. 57 Wybrane problemy zastosowań spektroskopii w badaniach strukturalnych w chemii organicznej

i nieorganicznej – część I …………………………………………………………………………. 58

Wybrane problemy zastosowań spektroskopii w badaniach strukturalnych w chemii organicznej i nieorganicznej – część II ………………………………………………………………………...

59

Kataliza w chemii organicznej i nieorganicznej ………………………………………………….. 60 Związki kompleksowe metali przejściowych w chemii bionieorganicznej ……………………… 61 Laboratorium specjalizacyjne …………………………………………………………………….. 62

3

Specjalizacja III: Teoretyczne metody w chemii ……………………………………………………. 63 Teoria korelacji elektronowej w atomach i cząsteczkach ………………………………………… 64 Metody HF i DFT ……………………………………………………………………………….... 65 Metody chemii obliczeniowej w zastosowaniu do duŜych molekuł ……………………………... 66 Stany zjonizowane i wzbudzone w atomach i molekułach ………………………………………. 67 Elektryczne i optyczne własności cząsteczek ……………………………………………………. 68 Oddziaływania międzymolekularne ……………………………………………………………… 69 Laboratorium specjalizacyjne …………………………………………………………………….. 70 Specjalizacja IV: Fizykochemia faz skondensowanych …………………………………………….. 71 Oddziaływania międzycząsteczkowe w fazach skondensowanych ………………………………. 72 Reakcje w fazie stałej …………………………………………………………………………….. 73 Elementy akustyki molekularnej …………………………………………………………………. 74 Właściwości magnetyczne i elektryczne związków o strukturze spinelowej …………………….. 75 Termodynamiczne właściwości mieszanin ciekłych ……………………………………………... 76 Wybrane problemy chemii koordynacyjnej ………………………………………………………. 77 Laboratorium specjalizacyjne …………………………………………………………………….. 78 Specjalizacja V: Fizykochemiczne metody w analizie chemicznej …………………………………. 79 Fizykochemiczne podstawy chromatografii cieczowej …………………………………………... 80 Fizykochemiczne podstawy chromatografii gazowej …………………………………………….. 81 Chromatograficzny rozdział związków chiralnych ………………………………………………. 82 Planowanie eksperymentu w chromatografii ……………………………………………………... 83 Specjalne techniki chromatograficzne ……………………………………………………………. 84 Zastosowania technik chromatograficznych w badaniach produktów naturalnych ……………… 85 Laboratorium specjalizacyjne …………………………………………………………………….. 86 WYKŁAD MONOGRAFICZNY …………………………….…………………………….….................... 87 Polimery - materiały XXI wieku ……………………………………………………………………….. 88 Bioinformatyka …………………………………………………..………………………..……………. 89 Modelowanie QSAR ……………….…………………………………………………….……………... 90 Przemysł farmaceutyczny …………………….…………………………………………..….................. 91 Chemia kosmetyków ……………………………..………………………………….……..…………… 92 Chemia bionieorganiczna ………………………………………………………….…………………… 93 Metody diagramatyczne w chemii kwantowej …………………………………………………………. 94 Chemia kwantowa biomolekuł ………………………….……………………………………................ 95 Metoda sprzęŜonych klasterów ……………………………………………………………………......... 96 Metody obliczeniowe w projektowaniu nowych materiałów ……………………………....................... 97 Spektroskopia w podczerwieni układów wodorowo związanych ……………………………………… 98 Związki optycznie czynne – otrzymywanie, zastosowania …………………………………………….. 99 Relacje pomiędzy strukturą molekuł a ich reaktywnością ……………………………………………… 100 Metody rozdzielania i zagęszczanie w analizie chemicznej ……………………………………………. 101

4

SYLWETKA ABSOLWENTA: CHEMIA W ZAKRESIE CHEMII PODSTAWOWEJ

Absolwenta studiów II stopnia cechuje pogłębiona znajomość chemii w porównaniu z wymaganą na studiach I stopnia. Jest kompetentny zwłaszcza w wybranej specjalności. Potrafi myśleć krytycznie, samodzielnie znajdować braki w swojej wiedzy i je uzupełniać. Umie rozwiązywać niestandardowe problemy zawodowe, w tym wymagające konsultacji z fachowcami z innych dziedzin. Posiada ogólną wiedzę z zakresu chemii środowiska, potrafi przewidywać skutki obecności w środowisku substancji szkodliwych i toksycznych. Zna podstawowe techniki chemometryczne, a takŜe potrafi je wykorzystać w analizie wielowymiarowych danych chemicznych. Posiada wiedzę na temat modelowania molekularnego, a takŜe projektowania efektorów biologicznych w oparciu o dane opisujące budowę receptora i szeregu ligandów. Potrafi posługiwać się naukowymi bazami danych, korzystać z zasobów literaturowych w zakresie chemii. W dyskusji potrafi jasno przedstawić swoje stanowisko i zrozumieć argumenty innych. Formułując opinie, bierze pod uwagę wszystkie dostępne mu informacje. Absolwent jest przygotowany do pracy zespołowej, takŜe na stanowisku kierowniczym po zdobyciu niezbędnego doświadczenia praktycznego. Absolwent znajdzie zatrudnienie w tych samych instytucjach, co absolwent studiów I stopnia, lecz na stanowiskach wyŜszych i bardziej odpowiedzialnych. MoŜe pracować w ramach interdyscyplinarnych projektów naukowo-badawczych w kraju i poza granicami. Ponadto moŜe podjąć pracę nauczyciela chemii, po uzupełnieniu studiów zgodnie z wymaganiami standardów kształcenia nauczycieli. Absolwent moŜe takŜe kontynuować edukację na studiach III stopnia (doktoranckich).

5

SYLWETKA ABSOLWENTA: CHEMIA ŚRODOWISKA Absolwent studiów II stopnia posiada szerszą znajomość przedmiotu chemii w porównaniu z absolwentem studiów I stopnia. Jest kompetentny zwłaszcza w ramach wybranej specjalności. Potrafi myśleć krytycznie, samodzielnie znajdować i uzupełniać braki w swojej wiedzy, a takŜe rozwiązywać niestandardowe problemy zawodowe, w tym wymagające konsultacji z fachowcami z innych dziedzin pokrewnych chemii. Absolwenta cechuje pogłębiona znajomość procesów, jakie zachodzą w środowisku. Posiada fundamentalną wiedzę z geochemii. Zna rolę, jaką pełnią w ekosystemach pierwiastki główne i śladowe, rozumie mechanizmy ich wprowadzania do środowiska przyrodniczego, a takŜe wie, jaki wpływ mają te pierwiastki na środowisko i organizmy Ŝywe. Posiada ogólną wiedzę nt. podstawowych trucizn i ich oddziaływania na komórki, tkanki i narządy organizmu; potrafi zrozumieć i ocenić ich potencjalne zagroŜenie dla atmosfery, wody, gleby, fauny i flory, a takŜe stosować adekwatne metody analizy, monitoringu, markerów i biomarkerów do oceny aktualnego stanu środowiska i oceny zagroŜeń perspektywicznych. Zna i potrafi interpretować procesy chemiczne, jakie zachodzą w atmosferze ziemskiej, przewiduje potencjalne zagroŜenia i skutki, które są następstwem obecności w atmosferze substancji szkodliwych i toksycznych. Zna techniki analizy instrumentalnej, które są stosowane do oceny stanu środowiska. Potrafi posługiwać się naukowymi bazami danych, korzystać z zasobów literaturowych w zakresie chemii. Absolwent moŜe kontynuować edukację na studiach III stopnia (doktoranckich). Jest przygotowany do pracy zespołowej, takŜe na stanowisku kierowniczym (po zdobyciu niezbędnego dodatkowego doświadczenia praktycznego). Ponadto moŜe podjąć pracę nauczyciela chemii po uzupełnieniu studiów zgodnie z wymaganiami standardów kształcenia nauczycieli. Znajdzie pracę jako chemik w laboratorium badawczym lub kontroli jakości, ponadto w placówkach administracji państwowej i samorządowej (np. wydziały ochrony środowiska), przedsiębiorstwach produkcyjnych i handlowych działających na rzecz ochrony środowiska, przedsiębiorstwach chemicznych lub związanych z przemysłem spoŜywczym, w jednostkach dozorujących stan toksykologiczny środowiska naturalnego, warunki bytowe i warunki pracy oraz w słuŜbach ochrony konsumenta przed zagroŜeniami toksykologicznymi.

6

SYLWETKA ABSOLWENTA: CHEMIA LEKÓW W porównaniu do absolwenta studiów I stopnia absolwent studiów II stopnia dysponuje szerszą znajomością przedmiotu chemii, wykazując kompetencję zwłaszcza w ramach obranej specjalności. Potrafi krytycznie myśleć i samodzielnie uzupełnienia wiedzę. Umie rozwiązywać niestandardowe problemy zawodowe, w tym wymagające interdyscyplinarnych studiów i konsultacji z ekspertami w zakresie dziedzin pokrewnych chemii. Posiada podstawową wiedzę z zakresu chemii medycznej, zna współczesne metody organizacji i prowadzenia badań w zakresie chemii leków i kosmetyków oraz komercjalizacji wyników takich badań. Zna problematykę testowania i otrzymywania preparatów farmaceutycznych i kosmetycznych. Posiada wiedzę na temat procesów związanych z metabolizmem komórkowym i ich powiązania ze stanami chorobowymi, co ułatwia zrozumienie mechanizmów działania leków oraz metod ich projektowania. Dzięki znajomości zagadnień chemoinformatyki, potrafi interpretować wyniki symulacji in silico, a takŜe rozumie podstawowe metody kodowania danych chemicznych. Posiada ogólną wiedzę na temat planowania syntezy organicznej na drodze analizy retrosyntetycznej. Zna podstawowe klasy leków, metody ich badania i działania w organizmie. Potrafi posługiwać się współczesnymi metodami analizy instrumentalnej w celu poznania i kontroli składu preparatów farmaceutycznych. Ma wiedzę z zakresu modelowania molekularnego in silico, projektowania efektorów biologicznych w oparciu o dane opisujące budowę receptora oraz szeregu aktywnych ligandów charakteryzujących receptor. Absolwent studiów II stopnia moŜe kontynuować edukację na studiach III stopnia (doktoranckich). Jest przygotowany do pracy zespołowej, takŜe na stanowisku kierowniczym (po zdobyciu niezbędnego dodatkowego doświadczenia praktycznego). MoŜe podjąć pracę nauczyciela chemii po uzupełnieniu studiów zgodnie z wymaganiami standardów kształcenia nauczycieli. Znajdzie pracę jako chemik w laboratorium badawczym lub kontroli jakości leków i suplementów diety, w placówkach administracji państwowej i samorządowej (np. wydziały zdrowia publicznego) oraz przedsiębiorstwach produkujących leki i suplementy diety. Ponadto, moŜe pracować w charakterze przedstawiciela handlowego w firmach o profilu farmaceutycznym.

7

SYLWETKA ABSOLWENTA: CHEMIA INFORMATYCZNA

Absolwent studiów II stopnia posiada szerszą znajomość przedmiotu chemii w porównaniu z absolwentem studiów I stopnia. Jest kompetentny zwłaszcza w wybranej specjalności. Potrafi myśleć krytycznie, samodzielnie znajdować braki w swojej wiedzy i je uzupełniać, a takŜe rozwiązywać niestandardowe problemy zawodowe, w tym wymagające konsultacji z fachowcami z innych dziedzin. Posiada: wiedzę z zakresu chemii obliczeniowej oraz praktycznej analizy instrumentalnej, umiejętność zastosowania właściwych metod obliczeniowych do rozwiązywania problemów chemicznych przy pomocy komputerów; wiedzę odnośnie budowy i funkcjonowania współczesnych systemów i sieci komputerowych; umiejętność programowania w jednym powszechnie uŜywanym języku programowania wraz z podstawowymi umiejętnościami w zakresie programowania systemowego i sieciowego. Posiada podstawową wiedzę oraz praktyczne umiejętności w zakresie kodowania struktur chemicznych, uŜywania prostych edytorów molekularnych oraz analizy danych uzyskiwanych metodami chemoinformatycznymi. Potrafi posługiwać się naukowymi bazami danych i korzystać z zasobów literaturowych w zakresie chemii. Absolwent moŜe kontynuować edukację na studiach III stopnia (doktoranckich). Jest przygotowany do pracy zespołowej, takŜe na stanowisku kierowniczym (po zdobyciu niezbędnego dodatkowego doświadczenia praktycznego). MoŜe takŜe podjąć pracę nauczyciela chemii po uzupełnieniu studiów zgodnie z wymaganiami standardów kształcenia nauczycieli. Znajdzie pracę jako chemik w placówkach badawczych i jako chemik analityk w laboratorium. MoŜe znaleźć zatrudnienie na uczelniach wyŜszych, w placówkach naukowo-badawczych, prowadzących badania z zakresu chemii jako znawca technik obliczeniowych (np. placówki o profilu chemo- i bioinformatycznym), a takŜe w placówkach interdyscyplinarnych.

8

ECTS – WPROWADZENIE

Komisja Europejska promuje współpracę pomiędzy uczelniami, uznając jej znaczenie dla podnoszenia poziomu kształcenia - tak z myślą o studentach, jak i instytucjach szkolnictwa wyŜszego - a dominującym elementem tej współpracy są wyjazdy studentów na studia zagraniczne. W tym celu opracowany został tzw. Europejski System Transferu Punktów (European Credit Transfer and Accumulation System ECTS), mający się przyczynić do udoskonalenia procedur i szerszego uznawania studiów odbywanych za granicą. Podstawą systemu ECTS są trzy elementy „rdzeniowe”: informacja (o programie zajęć i osiągnięciach studenta w nauce), porozumienie o programie zajęć (pomiędzy współpracującymi uczelniami i studentem) oraz stosowanie punktów ECTS. Punkty ECTS są wartością liczbową od 1 do 60. Odzwierciedlają one ilość pracy, jakiej wymaga kaŜdy przedmiot w stosunku do całkowitej ilości pracy, jaką musi wykonać student, aby zaliczyć pełny rok akademicki na danej uczelni, a zatem obejmuje: wykłady, ćwiczenia, laboratoria, prace terenowe, seminaria, pracę indywidualną - w bibliotece lub w domu oraz egzaminy lub inne formy oceny. Do uzyskania tytułu licencjata (I stopień studiów) konieczne jest uzyskanie 180, natomiast do otrzymania tytuł magistra (II stopień studiów) - 120 punktów. Punkty z danego przedmiotu przyznaje się, jeśli student uzyska z niego ocenę pozytywną. Oceny ECTS i ich polskie odpowiedniki liczbowe podane są poniŜej. Osoby odpowiedzialne za program ECTS w Uniwersytecie Śląskim: koordynator ds. ECTS w Instytucie Chemii: dr hab. Rafał Sitko, Instytut Chemii, UŚ ul. Szkolna 9 40-006 Katowice

tel.: +48 32 359 15 56, e-mail: [email protected]

9

Informacje o Uniwersytecie Śląskim Uniwersytet Śląski powstał w roku 1968 jako dziewiąty uniwersytet w kraju. Dzisiaj ma swoje wydziały w kilku miastach regionu: Katowicach, Sosnowcu, Chorzowie, Cieszynie, Rybniku i Jastrzębiu Zdroju. Większość obiektów UŚl znajduje się w Katowicach. Uniwersytet składa się z 12 wydziałów: • Artystycznego • Biologii i Ochrony Środowiska • Etnologii i Nauk o Edukacji • Filologicznego • Informatyki i Nauki o Materiałach • Matematyki, Fizyki i Chemii • Nauk Społecznych • Nauk o Ziemi • Pedagogiki i Psychologii • Prawa i Administracji • Radia i Telewizji • Teologicznego. Ponadto, w Uniwersytecie działają następujące jednostki dydaktyczne: • Międzywydziałowe Indywidualne Studia Matematyczno–Przyrodnicze (MISMP) • Międzywydziałowe Indywidualne Studia Humanistyczne (MISH) • Studium Wychowania Fizycznego i Sportu • Szkoła Języka i Kultury Polskiej • Szkoła Zarządzania • Studium Praktycznej Nauki Języków Obcych • Uniwersytet Trzeciego Wieku • Międzynarodowa Szkoła Nauk Politycznych • Centrum Studiów nad Człowiekiem i Środowiskiem • Studium Intensywnej Nauki Języka Angielskiego – English Language Centre • Ośrodek Polskiego Komitetu Współpracy z Alliance Française przy Uniwersytecie

Śląskim • Międzywydziałowa Pracownia Badań Strukturalnych • Ośrodek Działalności Dydaktycznej w Jastrzębiu • Ośrodek Dydaktyczny w Rybniku • Centrum Technik Kształcenia na Odległość w Uniwersytecie Śląskim • Wszechnica Śląska - Uniwersyteckie Centrum Umiejętności oraz jednostka

wspólna: • Śląska Międzynarodowa Szkoła Handlowa Zasoby Biblioteki Uniwersytetu to ponad 1 000 000 ksiąŜek i ponad 2 313 prenumerowanych na bieŜąco czasopism dostępnych w 15 bibliotekach specjalistycznych. Biblioteka wyposaŜona jest w sieć komputerów PC, dostępnych jest 58 baz danych i ok. 16 tysięcy czasopism elektronicznych. W Internecie udostępniony jest katalog online (OPAC) zbiorów bibliotecznych zakupionych po

10

1996 roku oraz zeskanowane katalogi tradycyjne umoŜliwiający zamawianie nowych pozycji oraz przedłuŜanie wypoŜyczonych na czas określony. Szczegółowe informacje dotyczące funkcjonowania biblioteki moŜna znaleźć pod adresem: www.bg.us.edu.pl Na Uniwersytecie studiuje łącznie ok. 41000 studentów studiów stacjonarnych, niestacjonarnych, podyplomowych oraz uczestników studium doktoranckiego. Informacje związane z naborem na studia moŜna uzyskać w Dziale Kształcenia Uniwersytetu Śląskiego , (ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice; tel. (32) 359 20 47) lub na stronie www.us.edu.pl w zakładce Rekrutacja. Rektor Uniwersytetu (i prorektorzy) oraz dziekani wydziałów (i prodziekani) wyłaniani są w wyborach, które odbywają się co cztery lata. Obecnie funkcje pełnią:

REKTOR prof. zw. dr hab. Wiesław Banyś

ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice tel.: (32) 258 71 19 fax: (32) 259 96 05

Prorektor ds. Finansów i Rozwoju

prof. zw. dr hab. Stanisław Kucharski

tel.: (32) 359 14 50 fax: (32) 359 20 40

Prorektor ds. Nauki i Współpracy z Gospodarką

prof. dr hab. Andrzej Kowalczyk

tel.: (32) 258 65 51 fax: (32) 259 73 98

Prorektor ds. Studenckich, Promocji i Współpracy z Zagranicą

prof. dr hab. Barbara KoŜusznik

tel.: (32) 258 97 39 fax: (32) 259 73 99

Prorektor ds. Kształcenia prof. dr hab. Czesław Martysz

tel.: (32) 258 97 39 fax: (32) 259 73 99

Dziekan Wydziału Matematyki, Fizyki i Chemii

prof. UŚ, dr hab. Maciej Sablik

ul. Bankowa 14, 40-007 Katowice tel.: (32) 258 44 12

Prodziekan kierunku Chemia dr hab. Piotr Kuś tel.: (32) 258 15 50

Rok akademicki reguluje zarządzenie Rektora Uniwersytetu Śląskiego w sprawie organizacji roku akademickiego – ostatnie: nr 21/2010 z 15 kwietnia 2010r. Rok akademicki podzielony jest na dwa semestry. Semestr zimowy rozpoczyna się pierwszego października i trwa do połowy stycznia, kiedy to zaczyna się sesja egzaminacyjna. Semestr letni trwa od połowy lutego do początku czerwca. W czasie roku akademickiego występują dwie krótkie przerwy: jedna w grudniu (Święta BoŜego Narodzenia i Nowy Rok), a druga w okresie Świąt Wielkanocnych. Od połowy czerwca do końca sierpnia studenci nie mają zajęć dydaktycznych, mogą jednak brać udział w organizowanych dla nich kursach letnich oraz odbywać praktyki.

11

Uniwersytet Śląski dysponuje ok. 2600 miejscami zakwaterowania w 10 domach studenta (w większości w pokojach dwuosobowych). Opłatę za zakwaterowanie reguluje się co miesiąc. Wszyscy studenci zarówno polscy jak i zagraniczni mają zapewnioną bezpłatną opiekę medyczną. W Uniwersytecie Śląskim działają równieŜ aktywnie koła naukowe zrzeszające studentów danego wydziału lub kierunku. Wolny czas studenci mogą spędzać w klubach studenckich takich jak: „Straszny dwór”, „Antidotum” oraz „Panopticum”, które oferują zainteresowanym muzykę, taniec, sport i inne rozrywki. Na terenie Katowic i Sosnowca funkcjonują dwie studenckie rozgłośnie radiowe: „Rezonans” nadające na częstotliwości 99,1 MHz oraz „Egida” nadająca na zasadzie radiowęzła o zasięgu osiedla akademickiego w Katowicach–Ligocie, dostępna równieŜ przez Internet. Przydatne informacje: Informacje ogólne o Uniwersytecie Śląskim: www.us.edu.pl • strukturze - zakładka Struktura • rekrutacji - zakładka Rekrutacja • ogłoszenia i informacje dla studentów - zakładka Student • informacje o programach stypendialnych, w tym o programie LLP/ERASMUS -

zakładka Nauka • Informacje o bibliotece: www.bg.us.edu.pl • katalog biblioteki online - zakładka Katalog.

Informacje o Instytucie Chemii Instytut Chemii ul. Szkolna 9 40-006 Katowice tel. +48 32 359 15 45 fax. +48 32 259 99 78 strona domowa: www.chemia.us.edu.pl Samodzielni pracownicy Instytutu Chemii Pracownicy z tytułem profesora: T. Kowalska, S. Krompiec (zastępca Dyrektora), S. Kucharski, J. Polański (Dyrektor Instytutu) i B. Walczak. Pracownicy ze stopniem dr hab.: M. Daszykowski (zastępca Dyrektora), M. Dzida, H. Flakus, M. Jaworska, P. Kuś, B. Machura, J. Małecki, W. Marczak, M. Matlengiewicz, H. Mrowiec, M. Musioł, W. Pisarski, R. Sitko i W. Sułkowski. Instytut zatrudnia 48 pracowników naukowych z doktoratem, 23 pracowników inŜynieryjno-technicznych (w tym 5 pracowników z tytułem doktora). Studiuje ponad 400 studentów. W Instytucie działa 12 grup badawczych (zakładów), laboratorium analiz chemicznych oraz pracownia techniczna: • Zakład Chemii Analitycznej • Zakład Chemii Fizycznej

12

• Zakład Chemii Nieorganicznej i Koordynacyjnej • Zakład Chemii Ogólnej i Chromatografii • Zakład Chemii Organicznej • Zakład Chemii Polimerów • Zakład Chemii i Technologii Środowiska • Zakład Chemii Teoretycznej • Zakład Dydaktyki Chemii • Zakład Fizyki Chemicznej • Zakład Krystalografii • Zakład Syntezy Organicznej • Laboratorium Analiz Chemicznych • Pracownia Techniczna Szczegółowa charakterystyka działalności naukowej i dydaktycznej poszczególnych zakładów jest dostępna na stronie: www.chemia.us.edu.pl Od 31 lat Instytut organizuje coroczne sympozja chromatograficzne nt. „Chromatograficzne Metody Badania Związków Organicznych”. Od 1992 Instytut Chemii wydaje międzynarodowe czasopismo Acta Chromatographica znajdujące się na Liście Filadelfijskiej (współczynnik oddziaływania IF=0,621), poświęcone wszystkim aspektom chromatografii. Przy Instytucie od wielu lat działa Koło Naukowe Chemików, w ramach którego studenci (wszystkich roczników) mają moŜliwość prowadzenia swoich indywidualnych programów badawczych. Informacje o działalności Koła Naukowego Chemików moŜna znaleźć pod adresem: www.knch.us.edu.pl. Instytut Chemii organizuje Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych. Współorganizatorami Konkursu są: Oddział Katowicki Polskiego Towarzystwa Chemicznego oraz Pałac MłodzieŜy w Katowicach. Od 2007 Instytut Chemii uczestniczy w organizowaniu imprezy popularyzującej nauki ścisłe o nazwie Święto Liczby Pi, odbywającej się w obrębie Wydziału Matematyki Fizyki i Chemii. Uczestnicy tej imprezy - wszyscy zainteresowani naukami ścisłymi, bez względu na poziom swojej wiedzy, mogli wysłuchać wykładów popularnonaukowych, uczestniczyć w pokazach eksperymentów fizycznych i chemicznych oraz zwiedzić wybrane pracownie naukowe.

Informacje o kierunku Na kierunku chemia moŜna studiować w następujących specjalnościach – studia I stopnia (licencjackie) i II stopnia (magisterskie), studia stacjonarne (3 + 2 lata): chemia w zakresie chemii podstawowej, chemia leków, chemia informatyczna oraz chemia środowiska, Dyplom: mgr chemii, licencjat

13

SIATKA STUDIÓW: Chemia w zakresie chemii podstawowej

studia II stopnia studia stacjonarneod roku akademickiego 2010/2011

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

1 Analiza instrumentalna E 90 45 45 7 45 45 7

2 Chromatografia E 60 15 30 15 6 15 45 6

3 Chemia teoretyczna E 75 30 45 7 30 45 7

225 90 0 120 15 0 20 60 90 13 30 45 7 0 0 0 0 0 0

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

4 Spektroskopia E 60 30 30 4 30 30 4

5 Krystalograf ia E 45 15 30 5 15 30 5

105 45 0 60 0 0 9 30 30 4 15 30 5 0 0 0 0 0 0

15 ty g.

RAZEM B:

Raz

emEC

TS

15 ty g. 15 ty g. 15 ty g.

Nazw a przedmiotu E/Z

Raz

emw tym

I rok II roksemestr 1 semestr 2 semestr 3 semestr 4

E/Z

Raz

em

15 ty g. 15 ty g.w tym

Raz

emE

CT

S

15 ty g. 15 ty g.

Wydział Matematyki, Fizyki i ChemiiKierunek chemiaSpecjalność: chemia w zakresie chemii podstawowej

GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCHI rok

semestr 1 semestr 2

Lp

AII rok

RAZEM A:

B GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH

semestr 3 semestr 4

Lp Nazw a przedmiotu

E – egzamin, Z – zaliczenie

14

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

6 Informacja naukow a Z 15 15 1 15 1

7 Laboratorium projektow ania molekularnego Z 30 15 15 2 15 15 2

8 Przedmioty fakultatywne CHP:

8a Termodynamika Z 45 30 15 5 30 15 5

8b Chemometria Z 45 30 15 5 30 15 5

8c Chemia środow iska Z 45 15 30 5 15 30 5

9 Przedmiot specjalizacyjny E 225 60 135 30 14 30 15 4 30 90 7 60 3

10 Wykład monograf iczny Z 75 75 5 15 1 30 2 30 2

11 Pracow nia magisterska Z 240 240 35 120 15 120 20

12 Seminarium magisterskie Z 90 90 19 30 4 30 5 30 10

810 225 0 390 105 90 91 90 60 13 90 135 18 45 240 30 0 150 30

1 140 360 0 570 120 90 120 30 30 30 30

P R A K T Y K I

285 150

OGÓŁEM 1 140

RAZEM C:

RAZEM SEMESTRY (A+B+C) 360 345

RAZEM ROCZNIE 705 435


Raz

emE

CTS

15 ty g. 15 ty g.

Lp Nazw a przedmiotu E/Z

Raz

em

C INNE WYMAGANIAI rok II rok

semestr 1 semestr 2 semestr 3 semestr 4

Przedmioty 11 i 12, tj. Pracownia magisterska i Seminarium magisterskie są realizowane w ramach pracy magisterskiej

15

SIATKA STUDIÓW: Chemia środowiska


wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS




225 90 0 120 15 0 20 60 90 13 30 45 7 0 0 0 0 0 0

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

4 Spektroskopia E 60 30 30 4 30 30 4


105 45 0 60 0 0 9 30 30 4 15 30 5 0 0 0 0 0 0

Lp

AII rok

RAZEM A:


semestr 3 semestr 4


Wydział Matematyki, Fizyki i ChemiiKierunek chemiaSpecjalność: chemia środowiska


semestr 1 semestr 2

E/Z

Raz

em


Raz

emE

CT

S

15 ty g. 15 ty g.


15 ty g.

RAZEM B:

Raz

emEC

TS

15 ty g. 15 ty g. 15 ty g.

Nazw a przedmiotu E/Z

Raz

emw tym

E – egzamin, Z - zaliczenie

16

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS



8 Przedmioty fakultatywne CH Ś:

8a Geochemia środow iska Z 45 30 15 5 30 15 5

8b Toksykologia środow iska Z 45 15 30 5 30 15 5

8c Chemia atmosfery Z 45 15 30 5 15 30 5





810 210 0 420 90 90 91 90 60 13 90 135 18 45 240 30 0 150 30

1 140 345 0 600 105 90 120 30 30 30 30




Raz

em


Raz

emE

CTS

15 ty g. 15 ty g.

RAZEM C:



P R A K T Y K I

285 150

OGÓŁEM 1 140


17

SIATKA STUDIÓW: Chemia leków


wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS




225 90 0 120 15 0 20 60 90 13 30 45 7 0 0 0 0 0 0

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

4 Spektroskopia E 60 30 30 4 30 30 4


105 45 0 60 0 0 9 30 30 4 15 30 5 0 0 0 0 0 0

Lp

AII rok

RAZEM A:


semestr 3 semestr 4


Wydział Matematyki, Fizyki i ChemiiKierunek chemiaSpecjalność: chemia leków


semestr 1 semestr 2

E/Z

Raz

em


Raz

emE

CTS

15 ty g. 15 ty g.


15 ty g.

RAZEM B:

Raz

emE

CT

S

15 ty g. 15 ty g. 15 ty g.

Nazw a przedmiotu E/ZR

azem

w tym


18

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS



8 Przedmioty fakultatywne CHL:

8a Chemia medyczna Z 45 15 15 15 5 15 30 5

8b Biochemia z elementami genetyki Z 45 30 15 5 30 15 5

8c Chemoinformatyka Z 45 15 30 5 15 30 5





810 210 0 435 75 90 91 75 75 13 90 135 18 45 240 30 0 150 30

1 140 345 0 615 90 90 120 30 30 30 30

P R A K T Y K I

1 140OGÓŁEM




Raz

em

w tym

Raz

emE

CT

S

15 ty g. 15 ty g.

705 435

15 ty g. 15 ty g.

RAZEM C:

RAZEM SEMESTRY (A+B+C) 360 345 285 150

RAZEM ROCZNIE

Przedmioty 11 i 12, tj. Pracownia magisterska i Seminarium magisterskie są realizowane w ramach pracy magisterskiej.

19

SIATKA STUDIÓW: Chemia informatyczna


wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS




225 90 0 120 15 0 20 60 90 13 30 45 7 0 0 0 0 0 0

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

4 Spektroskopia E 60 30 30 4 30 30 4


105 45 0 60 0 0 9 30 30 4 15 30 5 0 0 0 0 0 0

Nazw a przedmiotu E/ZR

azem

w tym


Raz

em


Raz

emE

CTS

15 ty g. 15 ty g.

Wydział Matematyki, Fizyki i ChemiiKierunek chemiaSpecjalność: chemia informatyczna


semestr 1 semestr 2A

II rok

RAZEM A:


semestr 3 semestr 4


Lp

15 ty g.

RAZEM B:

Raz

emE

CT

S

15 ty g. 15 ty g. 15 ty g.


20

wyk

łady

ćw

icz.

labo

rat.

konw

er.

sem

in.

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS

wyk

ł.

ćw

icz.

EC

TS



8 Przedmioty fakultatywne CHI:

8a Programow anie w języku Fortran Z 45 15 30 5 15 30 5

8b Systemy operacyjne i sieci komputerow e Z 45 30 15 5 30 15 5

8c Chemia obliczeniow a. Zastosow ania Z 45 15 30 5 15 30 5





810 210 0 465 45 90 91 75 75 13 90 135 18 45 240 30 0 150 30

1 140 345 0 645 60 90 120 30 30 30 30285 150


P R A K T Y K I

RAZEM C:



Raz

emE

CT

S

15 ty g. 15 ty g.


Raz

em



1 140OGÓŁEM


21

GRUPA TREŚCI PODSTAWOWYCH � chemia w zakresie chemii podstawowej � chemia środowiska � chemia leków � chemia informatyczna

22

Analiza instrumentalna Wykładowca: dr hab. Rafał Sitko Kod przedmiotu: 0310-2.03.1.001 Rodzaj przedmiotu: Podstawowy ECTS: 7 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 1 Liczba godzin: 45 + 45 = 90 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Chemia analityczna (Studia

pierwszego stopnia) Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, ćwiczenia laboratoryjne, praca w małych grupach,

rozwiązywanie problemów, ćwiczenia rachunkowe Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, praca w grupach, egzamin

końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Charakterystyka metod instrumentalnych i ich podział. Metody spektroskopowe, podstawy teoretyczne: widma absorpcyjne i emisyjne, prawa absorpcji. Monochromatyzacja, detekcja i rejestracja widm. Spektrofotometria cząsteczkowa, turbidymetria, nefelometria, polarymetria, refraktometria – podstawy teoretyczne, aparatura i przykłady oznaczeń. Spektroskopia atomowa: emisyjna i absorpcyjna – podstawy teoretyczne, techniki pomiarowe i zastosowania analityczne. Spektrometria rentgenowskiej fluorescencji i spektrometria mas. Metody elektroanalityczne – podstawy fizykochemiczne i zastosowania. Potencjometria, elektrograwimetria, polarografia, woltamperometria i konduktometria, elektroforeza oraz metody radiometryczne. Precyzja i dokładność pomiaru w technikach instrumentalnych. Efekty interferencyjne, kalibracje. Czułość, selektywność i specyficzność metod instrumentalnych. Analiza specjacyjna i wieloskładnikowa. Techniki łączone. Cele przedmiotu: Zapoznanie z najwaŜniejszymi technikami instrumentalnymi, ich podstawami teoretycznymi, aparaturą i zastosowaniami analitycznymi. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiąść umiejętność wyboru metod i aparatury do wykonania określonego zadania analitycznego, posługiwania się wybranym sprzętem, poprawnego wykonania analizy i interpretacji otrzymanych wyników. Powinien takŜe umieć uzasadnić wybór metody pod względem wymogów analitycznych i ekonomicznych. Zalecana literatura: 1. W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa, 2002, 2. A. Cygański, Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, WNT, Warszawa, 2002, 3. A. Cygański, Podstawy metod elektroanalitycznych, WNT, Warszawa, 1999, 4. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Fundamentals of analytical chemistry, Thomson Learning

Company, Brooks Cole, 2004.

23

Chromatografia Wykładowca: prof. dr hab. Teresa Kowalska Kod przedmiotu: 0310-2.03.1.002 Rodzaj przedmiotu: Podstawowy ECTS: 6 Wykład + konwersatorium +

laboratorium Numer w siatce studiów: 2

Liczba godzin: 15 + 15 + 30 = 60 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, ćwiczenia

laboratoryjne, praca w małych grupach, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, praca w

grupach, przegląd literatury, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Podstawy teoretyczne chromatografii. Ogólna charakterystyka układu chromatograficznego oraz poszczególnych jego składników. Definicja procesu retencji. Mechanizm rozdziału chromatograficznego - chromatografia adsorpcyjna, podziałowa, jonowa itp. Podział technik chromatograficznych: chromatografia planarna, chromatografia kolumnowa. Podział ze względu na fazę ruchomą. Detekcja w róŜnych technikach chromatograficznych ze szczególnym uwzględnieniem technik sprzęŜonych LC/MS i GC/MS. Dobór warunków rozdziału chromatograficznego. Metody identyfikacji związków chemicznych – analiza jakościowa. Zastosowanie technik chromatograficznych do analizy ilościowej. Zastosowanie technik chromatograficznych w analizie próbek środowiskowych, farmaceutycznych, biologicznych i Ŝywności. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych procesów zachodzących w rozdziale chromatograficznym. Omówienie moŜliwości zastosowanie technik chromatograficznych we współczesnych laboratoriach chemicznych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiąść odpowiednią wiedzę teoretyczną z zakresu chromatografii. Powinien równieŜ wykazać się umiejętnościami samodzielnego rozdziału chromatograficznego prostych mieszanin związków chemicznych. Zalecana literatura: 1. F. Geiss, Fundamentals of thin-layer chromatography (Planar Chromatography), Dr. Alfred Hőthig Verlag,

Heidelberg, 1987, 2. L.R. Snyder, J.J. Kirkland, Introduction to modern liquid chromatography, Wiley, New York, 1979, 3. Z. Witkiewicz, Podstawy chromatografii, WNT, Warszawa, 2005.

24

Chemia teoretyczna Wykładowca: prof. dr hab. Stanisław Kucharski Kod przedmiotu: 0310-2.03.1.012 Rodzaj przedmiotu: Podstawowy ECTS: 7 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 3 Liczba godzin: 30 + 45 = 75 Semestr: Letni (2) Wymagania wstępne: Matematyka i Fizyka (Studia



laboratoryjne, praca w małych grupach, rozwiązywanie problemów, ćwiczenia rachunkowe

Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, praca w grupach, przegląd literatury, egzamin końcowy (ustny)

Treści merytoryczne: Metody przybliŜonego rozwiązywania równania Schroedingera. Podstawy teoretyczne metod ab initio (metoda pola samouzgodnionego (SCF), Moeller Plesset (MPn), oddziaływanie konfiguracji (CI), sprzęŜone klastery (CC)) i półempirycznych (NDDO, INDO, CNDO, AM1, PM3). Podział na metody wariacyjne i perturbacyjne. Granice przybliŜenia jednoelektronowego. Pojęcie korelacji elektronowej. Konieczność wyjścia poza przybliŜenie jednoelektronowe. Teoria funkcjonału gęstości elektronowej. Definicja funkcji gęstości. Twierdzenie Hohenberga-Kohna. Równania Kohna-Shama. Funkcjonał i potencjał wymienno-korelacyjny. WaŜniejsze funkcjonały (przybliŜenie lokalnej gęstości (LDA), przybliŜenie lokalnej gęstości spinowej (LSDA), przybliŜenie nielokalne (NLDA), przybliŜenie gradientowe (GGA), przybliŜenie hybrydowe (B3LYP)). Oddziaływania międzycząsteczkowe na gruncie chemii kwantowej – niespecyficzne i specyficzne – elektronowo-donorowo-akceptorowe oraz wiązania wodorowe. Kwantowo-mechaniczny opis układów o symetrii translacyjnej. Funkcja Blocha. Dynamika molekularna – określanie struktury oraz zmian konformacyjnych makrocząsteczek. Równania ruchu Newtona. Modelowanie molekularne. Symulacje komputerowe. Mechanika molekularna (MM). Wirtualny eksperyment. Metoda FFM (Force Field Method). Termodynamika statystyczna w opisie zachowania układów gazowych i krystalicznych. Termodynamika i kinetyka reakcji chemicznych na gruncie chemii kwantowej. Teoria pasmowa i jej zastosowanie praktyczne (m.in. przy badaniu i wyjaśnianiu struktury molekularnej i wiązań chemicznych). Krzywe energii potencjalnej cząsteczek w stanach podstawowych i wzbudzonych. Przewidywanie charakterystyk widmowych metodami chemii kwantowej. Zastosowania teorii grup w chemii kwantowej i spektroskopii molekularnej. Operacje symetrii, elementy symetrii, grupy punktowe, reprezentacje i bazy reprezentacji. Rola symetrii i jej konsekwencje dla atomów i cząsteczek. Reguły wyboru w spektroskopii molekularnej z zastosowaniem teorii grup. Klasyfikacja drgań. Cele przedmiotu: Przedstawienie metod chemii kwantowej, termodynamiki statystycznej, mechaniki i dynamiki molekularnej. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu podstaw chemii teoretycznej w stopniu pozwalającym na jej praktyczne zastosowanie w określaniu struktury, charakterystyk spektralnych, właściwości oraz zachowania związków chemicznych w róŜnych stanach skupienia jak równieŜ opisu reakcji chemicznych na gruncie chemii teoretycznej. Zalecana literatura: 1. L. Piela, Idee Chemii Kwantowej, PWN, Warszawa, 2003, 2. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 1982, 3. K. Gumiński, Elementy Chemii Teoretycznej, PWN, Warszawa, 1964, 4. I. N. Levine, Quantum Chemistry, Prentice Hall, 5 ed., 1999.

25

GRUPA TREŚCI KIERUNKOWYCH

� chemia w zakresie chemii podstawowej � chemia środowiska � chemia leków � chemia informatyczna

26

Spektroskopia Wykładowca: prof. UŚ., dr hab. Henryk Flakus Kod przedmiotu: 0310-2.03.2.003 Rodzaj przedmiotu: Kierunkowy ECTS: 4 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 4 Liczba godzin: 30 + 30 = 60 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Chemia kwantowa i Chemia

fizyczna A (Studia pierwszego stopnia)

Język: Polski lub angielski

Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, ćwiczenia laboratoryjne, praca w małych grupach, rozwiązywanie problemów

Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, praca w grupach, egzamin końcowy (ustny)

Treści merytoryczne: Ogólne podstawy spektroskopii. Widma oscylacyjne molekuł. Spektroskopia w podczerwieni. Spektroskopia Ramana. Zastosowania spektroskopii oscylacyjnych. Spektroskopia rotacyjna w zakresie mikrofalowym. Spektroskopia oscylacyjno- rotacyjna w podczerwieni. Wibracyjno-rotacyjne widma gazowych substancji. Spektroskopia elektronowa. Widma absorpcyjne w świetle widzialnym i nadfiolecie. Emisyjna spektroskopia elektronowo–oscylacyjna. Fluorescencja i fosforescencja. Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego. Magnetyczny rezonans jądrowy protonów. Spektroskopia 1H-NMR. Magnetyczny rezonans jądrowy węgla 13C. Spektroskopia 13C-NMR. Elektronowy Rezonans Paramagnetyczny (Rezonans spinu elektronowego). Spektroskopia EPR (ESR). Budowa współczesnej aparatury spektralnej. Metodyka badań spektralnych. Przykłady zastosowań metod spektroskopowych w badaniach naukowych, w ramach róŜnych dziedzin chemii, fizyki i biologii. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych metod spektroskopii molekularnej, podstawy teoretyczne najbardziej popularnych metod spektroskopii, mechanizmy generacji widm, związki pomiędzy widmami a strukturą molekuł, wpływ róŜnorodnych oddziaływań wewnątrz jak i między cząsteczkowych na widma molekularne, prawa rządzące przejściami spektralnymi i reguły wyboru rządzące nimi, interpretacja standardowych widm prostych układów molekularnych, zrozumienie roli badań spektralnych w rozwiązywaniu konkretnych problemów badawczych i twórcze wykorzystanie metod spektroskopowych w naukach przyrodniczych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu podstawowych pojęć spektroskopii molekularnej oraz posiadać zrozumienie i umiejętność wykorzystania ich do rozwiązywania problemów związanych z budową, reaktywnością oraz wzajemnymi oddziaływaniami molekuł a takŜe interpretacją widm prostych układów molekularnych. Zalecana literatura: 1. Z. Kęcki, Spektroskopia molekularna, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 1992, 2. R.M. Silverstein, F.X. Webster, D.J. Kiemle, Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych,

Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 2007, 3. W. Zieliński, A. Rajca, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych,

WNT, Warszawa, 1995.

27

Krystalografia Wykładowca: prof. UŚ, dr hab. Barbara Machura Kod przedmiotu: 0310-2.03.2.013 Rodzaj przedmiotu: Kierunkowy ECTS: 5 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 5 Liczba godzin: 15 + 30 = 45 Semestr: Letni (2) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, praca w grupach, egzamin końcowy (pisemny)

Treści merytoryczne: Kryształ jako faza uporządkowana. Proces krystalizacji. Metody otrzymywania monokryształów z fazy gazowej, ciekłej i stałej. Krystalizacja makromolekuł i białek. Otrzymywanie i właściwości promieni rentgenowskich. Geometria dyfrakcji promieni rentgenowskich - teoria Lauego, teoria Braggów-Wulfa. Sieć odwrotna a zjawisko dyfrakcji promieni rentgenowskich. NatęŜenie rentgenowskich refleksów dyfrakcyjnych. Atomowy czynnik rozpraszania. Czynnik struktury. Systematyczne wygaszanie refleksów dyfrakcyjnych. Metody rentgenowskiej analizy strukturalnej monokryształów - metoda Lauego, metoda obracanego kryształu, metody z zastosowaniem przesuwu błony fotograficznej i czterokołowy dyfraktometr monokrystaliczny. Rozwiązywanie struktury kryształu - wstępne badania sieci i symetrii; przekształcenie Fouriera, poszukiwanie struktury przybliŜonej, udokładnianie modelu struktury kryształu i interpretacja wyników. Metody badań substancji polikrystalicznych - metoda Debye’a-Scherrera-Hulla, metody z ogniskowaniem promieniowania i dyfraktometr polikrystaliczny. Wskaźnikowanie refleksów dyfrakcyjnych ciał polikrystalicznych. Analiza fazowa. Elektronografia i neutronografia. Struktury pierwiastków oraz związków. Rzeczywista budowa ciał krystalicznych. Strukturalne bazy danych. Cele przedmiotu: Zaznajomienie studentów z podstawowymi metodami otrzymywania monokryształów, wyjaśnienie geometrii dyfrakcji promieni rentgenowskich na ciałach krystalicznych i zaleŜności natęŜenia wiązki ugiętej od rodzaju i połoŜenia atomów w komórce elementarnej, omówienie podstawowych metod rentgenowskiej analizy strukturalnej monokryształów i ciał polikrystalicznych, zapoznanie z etapami wyznaczania struktury kryształu, wprowadzenie elementów elektronografii i neutronografii oraz omówienie strukturalnych baz danych. Efekty kształcenia: Po zakończeniu przedmiotu student powinien wykazać się zrozumieniem podstawowych pojęć krystalografii rentgenowskiej, elektronografii i neutronografii, znać i umieć zastosować poznane metody otrzymywania monokryształów, umieć wybrać monokryształ i przygotować próbkę polikrystaliczną do badań strukturalnych, stosować technikę dyfrakcyjną do rozwiązywania problemów analitycznych, identyfikacyjnych i strukturalnych, korzystać ze strukturalnych baz danych oraz opisać strukturę na podstawie standardowego pliku CIF (crystal information file). Zalecana literatura: 1. P. Luger, Rentgenografia strukturalna monokryształów, PWN, Warszawa, 1989, 2. Z. Bojarski, E. Łągiewka, Rentgenowska analiza strukturalna, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego,

Katowice, 1995, 3. A. Oleś, Metody doświadczalne fizyki ciała stałego, WNT, Warszawa 1998.

28

INNE WYMAGANIA

� chemia w zakresie chemii podstawowej � chemia środowiska � chemia leków � chemia informatyczna

29

Informacja naukowa Wykładowca: dr Tomasz Magdziarz Kod przedmiotu: 0310-2.03.3.004 Rodzaj przedmiotu: Inne ECTS: 1 Konwersatorium Numer w siatce studiów: 6 Liczba godzin: 15 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, praca w małych

grupach Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, przegląd literatury, egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Zasady dokumentacji i raportowania badań naukowych. Dokumentacja naukowo-techniczna. Rodzaje literatury chemicznej. Literatura źródłowa. Patenty. Prawa autorskie. Opis patentowy i jego elementy. Znany stan wiedzy. ZastrzeŜenie patentowe. Wzory Markusha. Publikacje naukowe. Literatura bibliograficzna. Chemische Zentralblatt. Encyklopedia związków organicznych Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie. Encyklopedia związków nieorganicznych i metaloorganicznych Gmelins Handbuch der anorganischen chemie. Chemical Abstracts Service (CAS). System indeksowania CAS. Specyfika danych chemicznych. Bazy danych. Przeszukiwanie baz danych. Sposoby kodowania cząsteczek chemicznych. Wzór cząsteczkowy i strukturalny. Edytory molekularne. System baz danych discoverygate. Chemiczna baza danych crossfire Beilstein. Crossfire Gmelin. Bazy patentów. Patent Chemistry Database. System baz danych pubmed (www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/). Katalogi związków chemicznych jako encyklopedie danych chemicznych (www.sigmaaldrich.com). Bazy danych Science Citation Index. Journal Citation Report. ISI Web of Knowledge. Scopus. Inne internetowe zasoby danych naukowych. Wykorzystanie Google Book Search do przeszukiwania ksiąŜkowej literatury chemicznej. Wykorzystanie księgarni internetowych (np. Amazon.com) do przeszukiwania ksiąŜkowej literatury chemicznej. Katalogi bibliotek polskich. Zasoby ksiąŜek i czasopism. Metody zamawiania literatury chemicznej z bibliotek krajowych i międzynarodowych. Prawne uwarunkowania wykorzystania literatury obcej we własnych badaniach naukowych. Kontekstowe przeszukiwanie baz danych chemicznych. Zasady formułowania zapytań do baz danych. Poszukiwania faktów, związków, reakcji, metod syntezy. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowej literatury źródłowej, bibliograficznej oraz baz danych w zakresie chemii. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać wiedzę na temat zasobów literaturowych w zakresie chemii oraz posiadać praktyczne umiejętności ich wykorzystania, w szczególności formułowania prostych i kontekstowych zapytań do baz danych. Zalecana literatura: 1. MDL, materiały do nauki online, http://www.mdl.com/solutions/videos, 2. J. March, Chemia organiczna, WNT, Warszawa, 1975, 3. Beilstein Crossfire, materiały pomocnicze online.

30

Laboratorium projektowania molekularnego Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Jarosław Polański

prof. dr hab. Beata Walczak prof. dr hab. Stanisław Kucharski

Kod przedmiotu: 0310-2.03.3.005

Rodzaj przedmiotu: Inne ECTS: 2 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 7 Liczba godzin: 15 + 15 = 30 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, praca w grupach, przegląd literatury, egzamin końcowy (zaliczenie)

Treści merytoryczne: Chemia organiczna a chemoinoformatyka. Chemoinformatyka vs. Chemometria. Dane. Informacja. Wiedza. Reprezentacja cząsteczek chemicznych. Reprezentacja macierzowa. Tablica połączeń. Kody SMILES. Operacje na strukturach chemicznych in silico. Formaty danych. Bazy danych struktur chemicznych. Rozwiązywanie problemów budowy struktur chemicznych. Reakcja chemiczna. Projektowanie syntez chemicznych. Chemia syntonów. Koncepcja rozłączeń Corey’a. Symulowanie reakcji chemicznych. Metoda projektowania molekularnego. Deskryptory molekularne. Indeksy topologiczne. Edytory molekularne. Metody analizy wielowymiarowych danych: metody projekcji danych, kompresja i wizualizacja danych. Metody kalibracji, dyskryminacji (dyskryminacyjna metoda Częściowych Najmniejszych Kwadratów, CART) i klasyfikacji (SIMCA). Metody wyboru istotnych deskryptorów (metody jednoparametrowe, typu krokowego oraz wieloparametrowe). Statystyczne metody oceny istotności zmiennych (testy randomizacyjne). Przykłady liniowego i nieliniowego modelowania aktywności biologicznej. Reprezentatywność danych i metody walidacji modeli. Stabilne metody modelowania. Ogólna charakterystyka metod obliczeniowych chemii opartych na mechanice molekularnej i chemii kwantowej. Hierarchia przybliŜeń w stosowanych metodach obliczeniowych. Charakterystyka metod opartych na teorii funkcjonałów gęstości. Przegląd podstawowych pakietów programów chemii obliczeniowej: GAUSSIAN, GAMESS, HYPERCHEM, MOLCAS i ACES. Elementy dynamiki molekularnej. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych koncepcji i pojęć chemoinformatyki w szczególności problemów reprezentacji obiektów molekularnych in silco, ich kodowania oraz przekształceń. Zadaniem zajęć laboratoryjnych jest praktyczne wprowadzenie studentów w problemy chemoinformatyki. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu studenci powinni posiadać podstawowa wiedzę oraz praktyczne umiejętności w zakresie kodowania struktur chemicznych, uŜywania prostych edytorów molekularnych oraz analizy danych uzyskiwanych metodami chemoinformatycznymi. Zalecana literatura: 1. J. Gasteiger, Chemoinformatics. A textbook, Wiley, 2003, 2. B.G.M. Vandeginste, D.L. Massart, L.M.C. Buydens, S. de Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers-Verbeke, Handbook

of chemometrics and qualimetrics: part B, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 1998.

31

PRZEDMIOTY FAKULTATYWNE: Chemia w zakresie chemii podstawowej

32

Termodynamika Wykładowca: prof. UŚ., dr hab. Wojciech Marczak Kod przedmiotu: 0310-2.01.3.006 Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 8a Liczba godzin: 30 + 15 = 45 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Chemia fizyczna A (Studia

pierwszego stopnia) Język: Polski

Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, ćwiczenia rachunkowe

Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, praca w grupach, przegląd literatury, egzamin końcowy (zaliczenie)

Treści merytoryczne: Zerowa zasada termodynamiki, równowaga termiczna, procesy adiabatyczne, temperatura empiryczna, gazowa skala temperatury. Pierwsza zasada termodynamiki, energia wewnętrzna, pojęcia pracy i ciepła w termodynamice. Procesy quasi-statyczne i odwracalne. Entalpia. Druga zasada termodynamiki, pojęcie entropii, zmiany entropii w procesach odwracalnych i nieodwracalnych (samorzutnych), zmiany entropii w układach izolowanych. Trzecia zasada termodynamiki. Związki między funkcjami termodynamicznymi. Stany makro układu i prawdopodobieństwo termodynamiczne. Cząsteczkowa funkcja rozdziału. Związek energii wewnętrznej z cząsteczkową funkcją rozdziału. Entropia statystyczna. Kanoniczna funkcja rozdziału i jej związki z funkcjami termodynamicznymi. Zastosowania termodynamiki statystycznej: średnie energie róŜnych rodzajów ruchu, pojemności cieplne, równania stanu, entropie resztkowe, stałe równowagi. Cele przedmiotu: Ukazanie związku pomiędzy termodynamiką fenomenologiczną i teorią molekularną. Teoretyczne uzasadnienie podstawowych pojęć z zakresu termodynamiki fenomenologicznej na gruncie termodynamiki statystycznej. Przedstawienie zastosowań termodynamiki w rozwiązywaniu zagadnień chemii fizycznej. Efekty kształcenia: Student zna podstawowe pojęcia z zakresu termodynamiki fenomenologicznej i statystycznej. Rozumie sens fizyczny funkcji termodynamicznych i potrafi go objaśnić w oparciu o pojęcia z zakresu termodynamiki statystycznej. Potrafi zastosować metody termodynamiczne do zagadnień z chemii fizycznej. Zalecana literatura: 1. P. Atkins, J. De Paula, Atkins’ physical chemistry, Oxford University Press, Oxford, 2006, 2. H. Buchowski, W. Ufnalski, Podstawy termodynamiki, WNT, Warszawa, 1994, 3. P. Atkins, C. Trapp, M. Cady, C. Giunta, Student's solutions manual to accompany Atkins' Physical

Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 2006, 4. K. Gumiński, Termodynamika, PWN, Warszawa, 1982.

33

Chemometria Wykładowca: prof. dr hab. Beata Walczak Kod przedmiotu: 0310-2.01.3.014 Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 8b Liczba godzin: 30 + 15 = 45 Semestr: Letni (2) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, rozwiązywanie

problemów, ćwiczenia rachunkowe Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, praca w grupach, przegląd literatury,

egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Analiza danych (uczenie bez nadzoru i z nadzorem). Typy danych. Główne kroki modelowania danych: reprezentatywność zbiorów uczących i testowych, wstępne transformacje danych. Eksploracja danych (kompresja, wizualizacja i detekcja obiektów odległych), wybór metody modelowania, konstrukcja modelu, analiza reszt, walidacja modelu, ocena dopasowania modelu oraz jego mocy predykcyjnej. Metody kalibracji wielowymiarowych danych: Liniowa Regresja Wielokrotna, Regresja Czynników Głównych oraz Regresja Częściowych Najmniejszych Kwadratów. Przykłady zastosowania w modelowaniu zaleŜności typu struktura – aktywność biologiczna. Metody klasyfikacji i dyskryminacji: SIMCA, metoda k-sąsiadów, drzewa klasyfikacji i regresji, dyskryminacyjna metoda Częściowych Najmniejszych Kwadratów. Przykłady zastosowania w diagnostyce medycznej. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych etapów analizy danych: kompresji i wizualizacji danych, modelowania bez nadzoru i z nadzorem, walidacji modeli, oraz interpretacji uzyskanych wyników. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu podstawowych metod chemometrycznych oraz umiejętność ich wykorzystania do rozwiązywania problemów związanych z analizą wielowymiarowych danych. Zalecana literatura: 1. B.G.M. Vandeginste, D.L. Massart, L.M.C. Buydens, S. de Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers-Verbeke, Handbook of chemometrics and qualimetrics: part B, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 1998.

34

Chemia środowiska Wykładowca: dr hab. Jan Małecki Kod przedmiotu: 0310-2.01.3.021 Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 8c Liczba godzin: 15 + 30 = 45 Semestr: Zimowy (3) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, rozwiązywanie

problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, praca w grupach, przegląd literatury,

egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Chemia środowiska; skład środowiska; procesy chemiczne w środowisku; czynniki antropogeniczne; agencje zajmujące się gromadzeniem danych o stanie środowiska; pierwiastki wchodzące w skład Ŝywych organizmów; cykle obiegu wybranych pierwiastków w przyrodzie. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z problemami środowiskowymi pod względem chemicznych podstaw działania środowiska tak naturalnego jak i zmienionego w ujęciu globalnym; zaznajomienie ze składem środowiska, procesami w nim przebiegającymi oraz rodzajami zmian wynikającymi z działalności człowieka; analiza składu chemicznego, zachodzących procesów chemicznych i obserwowanych zaburzeń wynikających z działalności naturalnej i antropogenicznej; zapoznanie z elementami „zielonej chemii” i toksykologii środowiska; wskazanie na powiązania i zaleŜności występujące pomiędzy elementami środowiska. W takim ujęciu problemy poruszane w ramach przedmiotu dotyczą: atmosfery, hydrosfery oraz środowiska lądowego. Efekty kształcenia: Student po ukończeniu przedmiotu posiada znajomość i rozmienienie zaleŜności pomiędzy elementami środowiska; potrafi przewidywać skutki obecności w środowisku substancji szkodliwych i toksycznych; zna podstawowe pojęcia, metody badań, kontroli oraz oceny stanu środowiska; zna agencje monitorujące stan środowiska oraz normy środowiskowe; potrafi praktycznie zastosować posiadaną wiedzę do oceny działalności człowieka na środowisko. Ukończenie studiów umoŜliwia absolwentom zatrudnienie w przemyśle chemicznym, instytucjach związanych z ochroną środowiska oraz interdyscyplinarnych zespołach badających lub monitorujących środowisko. Zalecana literatura: 1. G.W. VanLoon, S.J. Duffy, Chemia środowiska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007, 2. S.E. Manahan, Toksykologia środowiska, aspekty chemiczne i biologiczne, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa,

2006, 3. J.E. Andrew i in., Wprowadzenie do chemii środowiska, WNT, Warszawa, 1999, 4. B.J. Alloway, D.C. Ayres, Chemiczne podstawy zanieczyszczania środowiska, PWN, Warszawa, 1999.

35

PRZEDMIOTY FAKULTATYWNE: Chemia środowiska

36

Geochemia środowiska Wykładowca: prof. UŚ, dr hab. Łukasz Karwowski

dr Maria Racka Kod przedmiotu: 0310-2.02.3.007

Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 8a Liczba godzin: 30 + 15 = 45 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, praca w grupach, przegląd literatury,

egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Geochemia jako dziedzina nauki. Budowa i skład Ziemi, zakres poznania. Środowiska geochemiczne i procesy migracji pierwiastków chemicznych w poszczególnych środowiskach. Geosfery – litosfera, hydrosfera, atmosfera. Biosfera i antroposfera. Fizykochemiczne podstawy geochemii. Podstawowe wiadomości z krystalochemii. Krystalochemiczne kryteria występowania pierwiastków w przyrodzie. Ekosystemy, krajobraz geochemiczny. Biomasa i produktywność ekosystemów. Fotosynteza i chemosynteza. Rozkład substancji organicznej. Skład chemiczny Ŝywej materii. Cykle biogeochemiczne. Znaczenie wody w biosferze. Migracja pierwiastków chemicznych w biosferze. Geochemiczna rola biosfery. Antroposfera i rozmieszczenie pierwiastków chemicznych w biosferze. Równowaga chemiczna środowiska naturalnego. Zanieczyszczenia środowiska pierwiastkami śladowymi. Cele przedmiotu: Uświadomienie i poznanie środowiska przyrodniczego nieoŜywionego i oŜywionego od strony wzajemnych ich powiązań chemicznych. Logiczne poznanie przyczyn zróŜnicowania chemicznego róŜnorodnych środowisk przyrodniczych. Szczególna uwaga zostanie zwrócona na poznanie prawideł rządzących rozmieszczeniem pierwiastków chemicznych w obrębie poszczególnych środowisk w zewnętrznych sferach naszej planety z uwzględnieniem otaczającego nas środowiska z naciskiem połoŜonym na biosferę. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu podstaw geochemii, rozumieć środowiska geochemiczne nieorganiczne i związane z biosferą, poznać rolę pierwiastków chemicznych głównych i śladowych w poszczególnych ekosystemach, rozumieć mechanizmy wprowadzania pierwiastków śladowych w środowisko przyrodnicze, szczególnie wywoływane przez antropopresję oraz wpływ pierwiastków śladowych na organizmy Ŝywe. Zalecana literatura: 1. A. Polański, K. Smulikowski, Geochemia, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1969, 2. A. Kabata-Pendias, H. Pendias, Pierwiastki Śladowe w Środowisku Biologicznym, Wydawnictwa

geologiczne, Warszawa, 1979, 3. A. Kabata-Pendias, H. Pendias, Biogeochemia Pierwiastków Śladowych, PWN, Warszawa, 1999, 4. Z. M. Migaszewski, A. Gałuszka, Podstawy Geochemii Środowiska, Wyd. TWN, 2007, 5. G.W. van Loon, S.J. Duffy, Geochemia Środowiska (tłum. Boczoń W., Wachowski L.), Wydawnictwo

Naukowe PWN, Warszawa, 2008, 6. P. O’Nelik, Chemia Środowiska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1997.

37

Toksykologia środowiska Wykładowca: prof. dr hab. Paweł Migula

dr Alina Kafel Kod przedmiotu: 0310-2.02.3.015

Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 8b Liczba godzin: 30 + 15 = 45 Semestr: Letni (2) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, ćwiczenia laboratoryjne, praca w małych grupach,

rozwiązywanie problemów Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, praca w grupach, egzamin

końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Elementy toksykologii ogólnej: trucizna, biocyd, ksenobiotyk, czynniki warunkujące toksyczność. Przemiany trucizn w organizmie. Mechanizmy działania toksycznego, działanie odległe trucizn. Toksykologia metali i niemetali i ich połączeń, rozpuszczalników, środków ochrony roślin, tworzyw sztucznych. Potencjalne działanie toksyczne artykułów gospodarstwa domowego, kosmetyków i Ŝywności. SkaŜenie chemiczne powietrza atmosferycznego i pomieszczeń komunalnych, wód i gleby. Akty prawne i normy regulujące problemy zanieczyszczenia środowiska. Cele przedmiotu: Zdobycie przez absolwenta wiedzy w zakresie: chemicznej, fizykochemicznej i fizycznej charakterystyki podstawowych grup trucizn, dróg wnikania ksenobiotyków i dystrybucji w organizmie; zagadnienia rezydencji i kumulacji trucizn; podstawowych przemian metabolicznych i oddziaływania ksenobiotyków na składniki komórek, tkanki i narządy organizmu; problemy oddziaływań wielopokoleniowych; zagadnienia epidemiologiczne toksykologii środowiskowej; ocena stanu aktualnego i potencjalnych zagroŜeń dla atmosfery, wody, gleby, fauny i flory; stosowanie adekwatnych środków analizy, monitoringu, markerów i biomarkerów w ocenie stanu aktualnego i zagroŜeń perspektywicznych. Efekty kształcenia: Umiejętność działania w jednostkach dozorujących stan toksykologiczny środowiska naturalnego, warunki bytowe i pracy oraz w słuŜbach ochrony konsumenta przed zagroŜeniami toksykologicznymi. Zalecana literatura: 1. S.F. Zakrzewski, Podstawy toksykologii środowiska, PWN, Warszawa, 2000, 2. C.H. Walker, S.P. Hopkin i in., Podstawy ekotoksykologii, PWN, Warszawa, 2002, 3. B.J. Alloway, D.C. Ayres, Chemiczne podstawy zanieczyszczenia środowiska, PWN, Warszawa, 1999.

38

Chemia atmosfery Wykładowca: dr hab. Michał Daszykowski Kod przedmiotu: 0310-2.02.3.022 Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 8c Liczba godzin: 15 + 30 = 45 Semestr: Zimowy (3) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, rozwiązywanie


egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Atmosfera ziemska: skład chemiczny atmosfery, warstwy atmosfery; typy reakcji chemicznych w atmosferze; promieniowanie słoneczne, wpływ promieniowania słonecznego na skład atmosfery oraz Ŝycie roślin i zwierząt, promieniowanie typu UV-B, absorpcja światła przez molekuły; chemia stratosfery - ozon: warstwa ozonowa, dziura ozonowa, proces katalityczny rozkładu ozonu, związki chemiczne i ich wpływ na redukcję grubości warstwy ozonowej, pomiar grubości warstwy ozonowej, procesy chemiczne w niŜszych partiach stratosfery, chemia tlenu, przemiany chlorofluorowęglowodorów; chemia troposfery - smog: smog klasyczny i fotochemiczny, chemia smogu fotochemicznego, gazy będące produktami procesów spalania w silnikach spalinowych; chemia troposfery - opady atmosferyczne: skład chemiczny deszczu, powstawanie w atmosferze kwasu azotowego (V) i kwasu siarkowego (VI), czynniki mające wpływ na pH deszczu, chemia deszczu, śniegu i mgły; aerozole; właściwości chemiczne atmosfery obszarów miejskich i pomieszczeń; globalne zagroŜenia: gazy cieplarniane, efekt cieplarniany, dziura ozonowa. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z podstawowymi procesami chemicznymi, które zachodzą w atmosferze ziemskiej oraz głównymi zagroŜeniami związanymi z jej zanieczyszczeniem. Efekty kształcenia: Umiejętność rozumienia i interpretacji procesów chemicznych, jakie zachodzą w atmosferze ziemskiej; przewidywanie potencjalnych zagroŜeń i skutków, które są następstwem obecności w atmosferze substancji szkodliwych i toksycznych. Zalecana literatura: 1. G.W. VanLoon, S.J. Duffy, Chemia środowiska, PWN, Warszawa, 2007, 2. C. Bard, Environmental chemistry, W.H. Freeman and Company, New York, 1995.

39

PRZEDMIOTY FAKULTATYWNE: Chemia leków

40

Chemia medyczna Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Jarosław Polański

dr Robert Musioł Kod przedmiotu: 0310-2.05.3.009

Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + laboratorium +

konwersatorium Numer w siatce studiów: 8a

Liczba godzin: 15 + 15 + 15 = 45 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Chemia organiczna A (Studia



laboratoryjne, praca w małych grupach, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, praca w

grupach, egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Przedmiot badań i podstawowe pojęcia chemii medycznej. Chemia leków vs. Chemia medyczna. Makromolekularne miejsca działania leków. Enzymy. Receptory. Agonista. Antagonista. Rodziny receptorów. Kwasy nukleinowe. Problemy poszukiwania, projektowania i wdraŜania nowych leków. Struktura wiodąca. Metody modyfikacji strukturalnych: wymiana podstawników, powiększanie cząsteczki, grupy izosteryczne. Upraszczanie struktury cząsteczki. Usztywnianie struktury cząsteczki. Analiza rentgenostrukturalna. Modelowanie molekularne. Projektowanie i badania metodą fragmentów molekularnych. Projektowanie w oparciu o strukturę znanych leków. Koncepcja ADMET (Adsorption, Distribution, Metabolism, Excretion, Toxicity). Reguła Lipinskiego. Metody instrumentalne NMR, MS w poszukiwaniu nowych leków. Chemia kombinatoryczna. Dynamiczna chemia kombinatoryczna. Nieoczekiwane i racjonalne odkrycia leków. Cymetydyna. Metody chemoinformatyczne w chemii leków. Farmakokinetyka. Badania i testy biologiczne. Podstawowe klasy leków. Leki przeciwwirusowe, przeciwdepresyjne, cholinergiczne, antycholinergiczne, inhibitory acetylocholinoesterazy. Adrenergiczny układ nerwowy. Narkotyczne leki przeciwbólowe. Leki i terapie przeciwnowotworowe. Fotodynamiczna terapia nowotworów. Badania kliniczne. Patenty. Przemysł farmaceutyczny i kosmetyczny. Pojęcie produktu kosmetycznego. Chemiczne problemy budowy skóry oraz uwarunkowania kinetyki transportu przez skórę. Formy leków i kosmetyków. Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych pojęć chemii medycznej, chemii leków oraz chemii kosmetycznej. Zapoznanie studentów z problemami projektowania, testowania i otrzymywania preparatów farmaceutycznych i kosmetycznych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać wiedzę na temat współczesnych metod organizacji i prowadzenia badań oraz komercjalizacji wyników badań w zakresie chemii leków i kosmetyków. Zalecana literatura: 1. G. Patrick, Chemia medyczna. Podstawowe zagadnienia, WNT, Warszawa, 2003, 2. G. Patrick, Chemia leków, PWN, Warszawa, 2004, 3. M.C. Martini, Kosmetologia i farmakologia skóry, PZWL, Warszawa, 2007.

41

Biochemia z elementami genetyki Wykładowca: prof. dr hab. Sylwia ŁabuŜek

dr Izabela Greń Kod przedmiotu: 0310-2.05.3.017

Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 8b Liczba godzin: 30 + 15 = 45 Semestr: Letni (2) Wymagania wstępne: Chemia organiczna A (Studia


angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, rozwiązywanie


egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Przemiany białek, cukrów i tłuszczy - integracja i regulacja metabolizmu. Mechanizmy działania enzymów. Blokery enzymatyczne. Regulacja działania enzymów. Wpływ leków na działanie enzymów. Enzymy o działaniu terapeutycznym. Procesy wolnorodnikowe w organizmach. Biochemia witamin. Metabolizm nienasyconych kwasów tłuszczowych, eikozanoidów i sterydów. Biochemia i farmakologia błony biologicznej. Mechanizmy transportu substancji do/z komórki. Budowa i rodzaje receptorów. Rodzaje ligandów. Mechanizmy molekularnego przekazywania sygnałów w komórce. Leki jako ligandy. Procesy genetyczne u pro- i eukariota. Leki działające na kwasy nukleinowe. Leki spokrewnione z kwasami nukleinowymi. Chemia antybiotyków. Genetyczne podstawy i mechanizmy oporności na antybiotyki. Biochemiczne i genetyczne podłoŜe choroby (mutacje, zaburzenia chromosomowe, terapia genowa). Molekularne podstawy procesów nowotworzenia, onkogeny, czynniki wzrostowe, geny supresorowe. Leki stosowane w chemioterapii nowotworów. Biochemiczne podstawy procesów starzenia się komórek. Biochemiczne i genetyczne podstawy apoptozy. Cele przedmiotu: Zapoznanie z biochemicznymi i genetycznymi podstawami działania leków. Wykazanie współzaleŜności pomiędzy podstawowymi szlakami i cyklami metabolicznymi a zaburzeniami w funkcjonowaniu organizmu. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę dotyczącą metabolizmu komórkowego i jego powiązań z procesami chorobowymi, jako niezbędnego aspektu we właściwym projektowaniu leków. Opanowanie wiedzy z biochemii i podstaw genetyki pozwoli studentowi na zrozumienie mechanizmów działania leków. Zalecana literatura: 1. R.K. Murray i in., Biochemia Harpera, PZWL, Warszawa, 2004, 2. A. Chmiel, S. Grudziński, Biotechnologia i chemia antybiotyków, PWN, Warszawa, 1998, 3. G.L. Patrick, Chemia medyczna, WNT, Warszawa, 2001.

42

Chemoinformatyka Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Jarosław Polański

dr Rafał Gieleciak Kod przedmiotu: 0310-2.05.3.024

Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 8c Liczba godzin: 15 + 30 = 45 Semestr: Zimowy (3) Wymagania wstępne: Chemia organiczna A (Studia



laboratoryjne, praca w małych grupach, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, praca w grupach, przegląd

literatury, egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Chemoinformatyka przedmiot badań i źródła. Chemoinformatyka i chemometria. Dane. Informacja. Model. Przestrzeń chemiczna. Przestrzeń biologiczna. Informatyka a chemia. Kodowanie cząsteczek chemicznych. Reprezentacja i przeszukiwanie struktur chemicznych. Topologia (konektywność) molekularna. Notacja liniowa. Kody SMILES. Edytory molekularne. Kodowanie reakcji chemicznych. Notacja B+R=E Dugundji-Ugi’ego. Generowanie nazw związków chemicznych. Operatory: od struktury do nazwy oraz od nazwy do struktury. Modelowanie molekularne. Generatory struktur chemicznych 2D i 3D. Modelowanie struktur 3D. Mechanika molekularna. Semiempiryczne metody chemii kwantowej. Dynamika molekularna. Bazy danych chemicznych. Przeszukiwanie struktur i podstruktur. Grafika molekularna. Synteza i retrosynteza chemiczna (rozłączenia). Nomenklatura syntonów. Operacje na syntonach. Modyfikacje syntonów, umpolung, synton i reagent. Komputerowo wspomagane projektowanie molekularne. Drzewo syntez. Komputerowo wspomagane projektowanie syntez chemicznych (CASD). CHMTRN (chemistry translator). LHASA. WODCA. Symulacje reakcji chemicznych. EROS. Komputerowo wspomagana identyfikacja struktur chemicznych. Przeszukiwanie baz danych chemicznych i eksploracja danych (knowledge discovery). Synteza chemiczna zorientowana na określone właściwości związku. Metody kombinatoryczne w technologiach nowych leków. Metody z wykorzystaniem docelowego białka. Projektowanie leków oparte na strukturze liganda i receptora. Modelowanie QSAR. Model Hanscha. Deskryptory molekularne. Wielowymiarowość QSAR, od 1D do 6D QSAR. Problemy analizy danych w QSAR. Porównawcza analiza pola cząsteczkowego (COMFA). Porównawcza analiza energii wiązania (COMBINE). Koncepcje drug-likeness, druggability oraz molecular diversity. Bioinformatyka. Farmakogenomika. Genetyka chemiczna genetyka. Proteomika oraz inne koncepcje –omik. Chemiczne zasoby w internecie. Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych pojęć chemoinformatyki. Zapoznanie studentów z problemami kodowania cząsteczek i reakcji chemicznych, modelowania oraz projektowania molekularnego in silico. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien rozumieć podstawowe operacje kodowania danych chemicznych oraz prowadzenia i interpretowania wyników symulacji chemii in silico. Zalecana literatura: 1. J. Gasteiger, T. Engel (Eds.), Chemoinformatics. A textbook, Wiley-VCH, 2003, 2. J. Polański, Chemoinformatics, w: Comprehensive chemometrics, S. Brown, R. Tauler, B. Walczak (Eds.),

Elsevier, 2008, 3. R. Kudowski (Ed.) Informatyka medyczna, PWN, Warszawa, 2003.

43

PRZEDMIOTY FAKULTATYWNE: Chemia informatyczna

44

Programowanie w języku Fortran Wykładowca: dr Maciej Kołaski Kod przedmiotu: 0310-2.04.3.008 Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 8a Liczba godzin: 15 + 30 = 45 Semestr: Zimowy (1) Wymagania wstępne: Matematyka A (Studia pierwszego

stopnia) Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, ćwiczenia laboratoryjne, praca w małych grupach,

rozwiązywanie problemów, ćwiczenia rachunkowe Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Języki programowania, algorytm, schemat blokowy, projektowanie algorytmów, symbole słuŜące do budowania schematów blokowych, typy obiektów geometrycznych w schemacie blokowym, Czym jest Fortran?, składnia, schemat programu, nagłówek, część deklaracyjna, część wykonywalna, typy danych, typ całkowity, typ rzeczywisty, typ znakowy, typ podwójnej precyzji, typ zespolony, typ logiczny, zmienne, stałe, wyraŜenia arytmetyczne I funkcje, wyraŜenia arytmetyczne dla typu rzeczywistego, wyraŜenia arytmetyczne dla typu całkowitego, wyraŜenia arytmetyczne dla typów mieszanych, priorytet działań, funkcje w Fortranie, instrukcja przypisania, instrukcje wejścia-wyjścia, instrukcje wejścia-wyjścia dla plików, specyfikacja formatu, pętle, pętla typu DO, pętla typu WHILE, pętla typu UNTIL, deklaracja tablic, przypisanie wartości początkowych elementom tablic, instrukcja warunkowa, instrukcja warunkowa typu IF … THEN, operatory arytmetyczne, operatory logiczne, funkcje i procedury, funkcje wewnętrzne, funkcje zewnętrzne, deklaracja typu BLOCK DATA, kompilacja, kompilacja pojedynczego pliku, kompilacja wielu plików, tworzenie i uŜywanie bibliotek, uruchomienie programu napisanego w języku Fortran, oprogramowanie numeryczne, BLAS, ATLAS, LAPACK, programowanie równoległe. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych i zaawansowanych pojęć dotyczących programowania w języku Fortran: algorytm, schemat blokowy, typy danych, typ całkowity, typ rzeczywisty, typ znakowy, typ zespolony, arytmetyka, instrukcja warunkowa, pętle, instrukcje wejścia-wyjścia, specyfikacja formatu, kompilacja, biblioteki numeryczne. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu programowania w języku Fortran oraz nabyć umiejętność tworzenia, kompilowania, odpluskwiania i uruchamiania prostych programów związanych z algebrą macierzy, układami równań liniowych, analizą regresyjną, róŜniczkowaniem i całkowaniem numerycznym. Zalecana literatura: 1. D. Chrobak, Fortran – praktyka programowania, Mikon, Warszawa, 2003, 2. W. Pachelski, Programowanie strukturalne w języku Fortran 77 dla IBM PC, WNT, Warszawa, 1993 3. J. Piechna, Programowanie w języku Fortran 90 i 95, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa,

2000, 4. S. J. Chapman, Fortran 90/95 for Scientists and Engineers, McGraw-Hill Science/Engineering/Math, 2ed,

2003.

45

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Wykładowca: dr Joachim Włodarz Kod przedmiotu: 0310-2.04.3.016 Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 8b Liczba godzin: 30 + 15 = 45 Semestr: Letni (2) Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


laboratoryjne, praca w małych grupach, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, praca w grupach, egzamin

końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: System operacyjny jako rozszerzenie sprzętu i zarządca zasobów, ewolucja i taksonomia, podstawowe pojęcia i abstrakcje, odwołania systemowe i struktura wewnętrzna, systemy operacyjne w sieciach komputerowych. Procesy i wątki: aktywne jednostki systemowe, komunikacja międzyprocesowa, szeregowanie. Zasoby i zakleszczenia: pasywne jednostki systemowe, zakleszczenia: wykrywanie i odtwarzanie, unikanie i zapobieganie, zagłodzenie. Zarządzanie pamięcią: segmentacja, wymiana i stronicowanie, pamięć wirtualna, algorytmy zamiany stron, zagadnienia implementacyjne. Zarządzanie wejściem/wyjściem: zagadnienia sprzętowe i programowe, warstwowa struktura obsługi wejścia/wyjścia, dyski, urządzenia zorientowane znakowo i blokowo, interfejsy uŜytkownika i sieci. Systemy plikowe: pliki jako abstrakcje zbiorów danych, systemy katalogowe, przykładowe implementacje. Obsługa multimediów: wprowadzenie, szeregowanie przetwarzania, składowanie i pamięć podręczna. Systemy wieloprocesorowe: wsparcie sprzętowe, synchronizacja i oprogramowanie sieciowe, modele referencyjne i standaryzacja, przykłady. Systemy wielokomputerowe. Komunikacja w warstwie fizycznej: transmisja przewodowa i bezprzewodowa, komunikacja satelitarna, systemy telefoniczne i telewizyjne. Warstwa łącza: abstrakcja kanału komunikacyjnego, wykrywanie i korekcja błędów, sterowanie dostępem do medium, mostowanie i przełączanie, wybrane technologie (Ethernet, WiFi Bluetooth). Warstwa sieci: abstrakcja komunikacji host-to-host, algorytmy trasowania i sterowania ruchem, protokół IP. Warstwa transportu: abstrakcja komunikacji jednostka-jednostka, transmisja połączeniowa i bezpołączeniowa, protokoły TCP i UDP. Warstwa aplikacji: usługi nazewnicze i katalogowe, usługi zorientowane plikowo, poczta elektroniczna, rozproszone systemy komputerowe i middleware, klastery komputerowe, grid/cloud computing. Bezpieczeństwo i ochrona danych: (nie)bezpieczne środowisko, uwierzytelnianie i autoryzacja, bezpieczeństwo komunikacji, mechanizmy ochrony i kryptografia, zaufane systemy komputerowe. Cele przedmiotu: Przedstawienie struktury i zasad funkcjonowania współczesnych systemów operacyjnych oraz sieci komputerowych ze szczególnym uwzględnieniem ich wspólnej, warstwowej organizacji. Dyskusja kluczowych algorytmów i protokołów, istotnych dla poprawnego funkcjonowania i wydajności. Wprowadzenie do programowania systemowego i sieciowego. Wiedza odnośnie budowy i funkcjonowania typowego systemu operacyjnego i sieci komputerowej. Rozumienie wpływu poszczególnych algorytmów, protokołów i wartości parametrów na wydajność i własności uŜytkowe systemu sieci. Podstawowe umiejętności w zakresie programowania systemowego i sieciowego. Zalecana literatura: 1. A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne, Podstawy systemów operacyjnych, WNT, 2006, 2. A.S. Tanenbaum, Sieci komputerowe, Helion, 2004, 3. A.S. Tanenbaum, Modern operating systems, 2nd Ed., Prentice Hall, 2004.

46

Chemia obliczeniowa. Zastosowania Wykładowca: prof. UŚ, dr hab. Maria Jaworska Kod przedmiotu: 0310-2.04.3.023 Rodzaj przedmiotu: Fakultatywny ECTS: 5 Wykład + laboratorium Numer w siatce studiów: 8c Liczba godzin: 15 + 30 = 45 Semestr: Zimowy (3) Wymagania wstępne: Chemia kwantowa (Studia




Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, praca w grupach, egzamin końcowy (zaliczenie)

Treści merytoryczne: Modele w chemii obliczeniowej. Dobór modelu i metody obliczeniowej do badanego zagadnienia. Struktura molekularna. Powierzchnia energii potencjalnej (PES). Znajdowanie minimów na powierzchni energii potencjalnej. Minimum lokalne i globalne. Współrzędne kartezjańskie i wewnętrzne. Przykłady optymalizacji geometrii dla wybranych układów: zastosowanie metody DFT, mechaniki molekularnej dla duŜych molekuł organicznych. Oddziaływanie ze środowiskiem. Model dyskretny – reszty aminokwasowe białek, cząsteczki rozpuszczalnika w metodach kwantowochemicznych (QM). Metoda QM/MM. Podział układu na część QM i MM. Przykłady: solwatowane jony, molekuły w otoczeniu białka. Modele ciągłe rozpuszczalnika – PCM i COSMO. Analiza konformacyjna. Wyznaczanie struktury i energii róŜnych izomerów. Obliczanie widma IR. Wyznaczanie energii reakcji chemicznych. Stan przejściowy. Charakterystyka stanu przejściowego. Metody znajdowania stanu przejściowego na PES. Przykłady obliczania energii reakcji enzymatycznych i reakcji katalizy homogenicznej. Teoretyczne badanie mechanizmu reakcji – wyznaczanie energii aktywacji konkurencyjnych mechanizmów. Poprawki termiczne i energia punktu zerowego. Obliczanie energii wiązania wodorowego metodami QM (DFT i MP2). Struktura elektronowa molekuł. Diagramy orbitalne. Orbitale graniczne a reaktywność. Potencjały elektrostatyczne w badaniu reaktywności i oddziaływań molekularnych. Metoda Monte Carlo (MC) w zastosowaniu do badania struktury. Przykłady dla duŜych biomolekuł. Metody dynamiki molekularnej (MD) w zastosowaniu do badania duŜych układów. Kataliza heterogeniczna. Model klasterowy. Metody periodyczne w zastosowaniu do badania katalizy heterogenicznej. Reakcje katalityczne na powierzchni metali. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych zagadnień w chemii obliczeniowej. Badanie struktury i reakcji chemicznych przy uŜyciu metod teoretycznych. Przedstawienie zastosowania metod obliczeniowych do wybranych problemów chemicznych. Struktura elektronowa, potencjały elektrostatyczne. Prezentacja zastosowań metod teoretycznych w problemach biologicznych i chemii materiałów. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu podstawowych pojęć chemii obliczeniowej oraz posiadać umiejętność doboru właściwej metody do badanego problemu i rozmiaru układu. Zalecana literatura: 1. A. R. Leach, Molecular Modelling principles and applications, Longman, Singapore, 1996, 2. D. Frenkiel, B. Smit, Understanding molecular simulations, Academic Press, 1996.

47

PRZEDMIOT SPECJALIZACYJNY: Specjalizacja I: Chemia Analityczna

Numer w siatce studiów: 9 Forma zajęć: Wykład + konwersatorium + laboratorium Liczba godzin:* 4×15 + 4×7,5 + 135 Semestr: Zimowy (1) + letni (2) + zimowy (3) ECTS: 4×2 (wykład + konwersatorium) + 6 (laboratorium) * wykłady z konwersatorium do wyboru: 4 × (15 + 7,5)

48

Pobieranie i przygotowanie próbek do analizy chemicznej Wykładowca: dr Barbara Mikuła Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.031 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


grupach, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, praca w grupach, przegląd literatury,

prezentowanie wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (ustny)

Treści merytoryczne: Zakresy stęŜeń oznaczanych składników we współczesnej analizie chemicznej. WyposaŜenie i technika pracy w laboratorium analiz chemicznych. Źródła kontaminacji. Pobieranie próbek materiałów sypkich (gleba, minerały, materiał roślinny, środki spoŜywcze itp.) ciekłych (woda, ścieki) i gazowych. Przygotowanie próbek do analizy nowoczesnymi technikami spektroskopowymi i elektrochemicznymi Metody rozkładu próbek. odczynniki i materiały stosowane w procedurach rozkładu próbek. Odczynniki stosowane w analizie, sposoby ich oczyszczania. Roztwory wzorcowe i materiały odniesienia. Błędy systematyczne w analizie chemicznej. Cele przedmiotu: Poznanie poszczególnych etapów procesu analitycznego, specyfikę problemu analitycznego wykonanie pomiaru i interpretację wyniku Efekty kształcenia: Umiejętność posługiwania się opracowaniami monograficznymi , normatywnymi oraz literaturą oryginalną. Zalecana literatura: 1. J. Minczewski, J. Chwastowska, R. Dybczyński, Analiza śladowa, WNT, Warszawa, 1973, 2. Mizuike: Enrichment techniques for inorganic trace analysis, Springer, Berlin, 1983, 3. R. Łoziński, Z. Marczenko, Spectrochemical Trace Analysis for metals and Metalloids, vol. 30, Wilson &

Wilson, Comprehensive Analytical Chemistry, Elsevier, 1996, 4. J. Namieśnik, W. Chrzanowski, P. śmijewska, New horizons and challenges in environmental analysis and

monitoring, Centre of Excellence in Environmental Analysis and Monitoring, Gdańsk, 2003, 5. J. Namieśnik, Z. Jamrózgiewicz, M. Pilarczyk, M. Pisarczyk, L. Torres, Przygotowanie próbek środowiskowych do analizy, WNT, 2000,

6. J. Namiernik, J. Łukasiak, Z. Jamrózgiewicz, Pobieranie próbek środowiskowych do analizy, PWN, Warszawa, 1995.

49

Walidacja metod analitycznych Wykładowca: dr Beata Zawisza Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.032 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



prezentowanie wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (ustny)

Treści merytoryczne: Terminologia i definicje. Zakres stosowania metody analitycznej, dokładność metody, sposoby wyznaczania granic wykrywalności i oznaczalności pierwiastków, precyzja metody. Określenie składników wpływających na wynik analizy. Problem matrycy i próbki ślepej w metodach analitycznych. Kalibracja. Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych pojęć związanych z walidacją metody analitycznej, w szczególności parametrów walidacyjnych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat parametrów walidacyjnych i walidacji metod analitycznych. Zalecana literatura: 1. B.M. Wenclawiak, M. Koch, E. Hadjicostas, Quality assurance in analytical chemistry, Springer, Berlin,

2004, 2. A. Hulanicki, Współczesna chemia analityczna, Wybrane zagadnienia, PWN, Warszawa, 2001, 3. Articles from the specialized literature, ISO and EURO materials.

50

Planowanie i optymalizacja eksperymentu Wykładowca: dr Ivana Stanimirova-Daszykowska Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.033 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski

lub angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, praca w małych


prezentowanie wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (pisemny)

Treści merytoryczne: Cel metod planowania eksperymentów. Kroki planowania eksperymentu. Strategie optymalizacji eksperymentu. Funkcja odpowiedzi układu. Kodowanie czynników. Rodzaje odpowiedzi układów, które podlegają optymalizacji. Rodzaje planów eksperymentów. Regresja liniowa. Współczynniki regresji. Współczynnik korelacji. Regresja wieloraka. Ograniczenia zastosowań regresji wielorakiej. Plan kompletny eksperymentu. Macierz planu. Ocena efektów czynników i ich interakcji. Idea ułamkowego planu selekcyjnego i praktyczne zastosowanie. Macierz planu. Przykład planu połowa 23. Plan Placketta i Burmana. Główne zastosowania. Zastosowania planów trójpoziomowych. Centralny plan kompozycyjny. Rodzaje planów kompozycyjnych. RóŜne kryteria optymalności planów. D-optymalność. Zalety planu Doehlerta. Plany mieszanin i ich zastosowanie. Wprowadzenie do zagadnień optymalizacji: poszukiwanie minimum w przedziale, metoda optymalizacji wielowymiarowej sympleks, techniki gradientowe podejście Pareto. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi planowania i optymalizacji eksperymentu. Efekty kształcenia: Umiejętność wyboru odpowiedniej metodyki planowania eksperymentu w zaleŜności od problemu badawczego i jej zastosowanie w praktyce. Zalecana literatura: 1. M. Korzyński, Metodyka eksperymentu, WNT, Warszawa, 2006, 2. J. Kusiak, A. Danielewska-Tułecka, P. Oprocha, Optymalizacja, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa,

2009, 3. D.C. Montgomery, Design and analysis of experiments, John Wiley & Sons, Arizona, USA, 2005, 4. L. Eriksson, E. Johansson, N. Kettaneh-Wold, C. Wikström, S. Wold, Design of experiments, 3rd edition,

Umetrics Academy, Umeå, Sweden, 2008.

51

Chemometria w chemii analitycznej Wykładowca: dr hab. Michał Daszykowski Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.034 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski

lub angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, rozwiązywanie

problemów Metody oceny: Prezentacje ustne, egzamin końcowy (ustny) Treści merytoryczne: Rola chemii analitycznej. Główne kroki procesu analitycznego. Wprowadzenie do chemometrii. Statystyka, a chemometria. Rola chemometrii w procesie analitycznym począwszy od sformułowania problemu badawczego do weryfikacji hipotezy. Wprowadzenie do planowania eksperymentu. Typy problemów analitycznych - uczenie z nadzorem i bez. Nowoczesne techniki instrumentalne wykorzystywane w analizie i badaniach systemów i próbek złoŜonych. Typy sygnałów analitycznych. Komponenty sygnałów analitycznych. Jedno- i dwuwymiarowe sygnały analityczne, przykłady detektorów jedno- i wielokanałowych i sygnałów, które rejestrują. Proste techniki eliminacji linii bazowej i szumu. RóŜne typy danych analitycznych. Gromadzenie danych analitycznych. Rodzaje błędów pomiarowych. Weryfikacja jakości danych - zagadnienie próbek odległych. Podejście odcisku palca i ukierunkowana analiza. Proteomika i metabolomika jako przykłady dziedzin, w których uzyskuje się bardzo złoŜone dane analityczne. Eksploracja wielowymiarowych danych chemicznych. Konstrukcja modeli kalibracyjnych i klasyfikacyjnych/dyskryminacyjnych. Zastosowania metod uczenia z nadzorem i bez w rozwiązywaniu problemów analitycznych. Przykłady niewłaściwego uŜycia metod chemometrycznych. Cele przedmiotu: Przedstawienie roli chemometrii w chemii analitycznej i dziedzinach pokrewnych gdzie są uŜywane techniki instrumentalne (np. proteomika i metabolomika). Zwrócenie uwagi na róŜne aspekty związane z gromadzeniem, przetwarzaniem i analizą złoŜonych danych analitycznych. Uświadomienie, Ŝe kaŜdy etap procesu analitycznego ma fundamentalne znaczenie i wpływa na uzyskanie wiarygodnej interpretacji badanego problemu. Efekty kształcenia: Kończąc kurs, studenci powinni: być świadomi roli chemometrii w chemii analitycznej, robić róŜnicę pomiędzy technikami problemami wymagającymi uczenia z nadzorem i bez, być zaznajomieni z głównymi etapami procesu analitycznego i ich wpływu na jakość danych, planować racjonalnie eksperyment biorąc pod uwagę rozmaite czynniki i potrafić wyszukać literaturę na temat zastosowań chemometrii w chemii analitycznej. Zalecana literatura: 1. Zbiór wybranych artykułów na temat nowoczesnych metod instrumentalnych i zastosowań chemometrii do

rozwiązywania problemów analitycznych i analizy danych, 2. S.D. Brown, R. Tauler, B. Walczak, Comprehensive chemometrics, Elsevier, 2009 (vol. 1-4), 3. D.L. Massart, B.G.M. Vandeginste, L.M.C. Buydens, S. de Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers-Verbeke, Handbook

of Chemometrics and Qualimetrics; Part A, Elsevier, Amsterdam, 1998, 4. B.G.M. Vandeginste, D.L. Massart, L.M.C. Buydens, S. de Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers-Verbeke, Handbook

of chemometrics and qualimetrics: Part B, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 1998.

52

Opracowanie sygnałów instrumentalnych Wykładowca: prof. dr hab. Beata Walczak Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.035 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Prezentacje ustne, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Definicja sygnału instrumentalnego. Przykłady sygnałów 1- i 2-wymiarowych. Komponenty sygnału i ich charakterystyka. Typy sygnałów (stacjonarne i niestacjonarne) oraz typy szumu (szum biały, proporcjonalny do sygnału oraz skorelowany). Metody eliminacji linii bazowej: metoda niesymetrycznych najmniejszych kwadratów z funkcja kary. Metody eliminacji szumu: filtry klasyczne, Transformacja Fouriera oraz Transformacje Falkowe (Dyskretna Transformacja Falkowa i Pakiet Transformacji Falkowych). Metody nakładania sygnałów 1 i 2-wymiarowych (COW i FW). Przykłady zastosowania ww. metod w analizie danych proteomicznych oraz danych z LC-MS. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z nowoczesnymi metodami wzmocnienia sygnałów instrumentalnych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien być świadom istniejących moŜliwości poprawy jakości sygnałów instrumentalnych oraz zakresu stosowalności poszczególnych metod. Zalecana literatura: 1. Rozdział 2 (Data preprocessing) w: Comprehensive Chemometrics, (Eds. S.D. Brown, R. Tauler,

B. Walczak), Elsevier, Amsterdam, 2009.

53

Automatyzacja w chemii analitycznej Wykładowca: dr Andrzej Kita Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.036 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Prezentacje ustne, egzamin końcowy (ustny) Treści merytoryczne: Modernizacja technik postępowania z próbką. Przepływowe metody analizy. Teoretyczne podstawy wstrzykowej analizy przepływowej. Elementy składowe zestawu do wstrzykowej analizy przepływowej. Detektory wykorzystywane do wstrzykowej analizy przepływowej. Optymalizacja pomiaru. Przykłady zastosowania wstrzykowej analizy przepływowej. Analiza procesowa. Zastosowanie technik sprzęŜonych w chemii analitycznej. Czujniki chemiczne. Miniaturyzacja w analizie chemicznej. Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych pojęć z zakresu automatyzacji technik analitycznych. Przedstawienie problemu przygotowanie próbek do analizy i optymalizacji procesu pomiaru. Przedstawienie nowych trendów w procesie automatyzacji pomiaru analitycznego. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat problemów automatyzacji w analityce chemicznej. Zalecana literatura: 1. B. Karlberg , G. E. Pacey, Wstrzykowa analiza przepływowa dla praktyków, WNT, Warszawa, 1994, 2. A. Hulanicki, Współczesna chemia analityczna. Wybrane zagadnienia, PWN, Warszawa, 2001, 3. M. Trojanowicz, Automatyzacja w analizie chemicznej, WNT, Warszawa, 1992. 4. M. Trojanowicz, Flow injection analysis, World Scientific, Singapore, 2000.

54

Laboratorium specjalizacyjne Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.075

0310-2.03.4.076 Rodzaj przedmiotu: Przedmiot specjalizacyjny ECTS: 6 Laboratorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 135 Semestr: 2 oraz 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: Ćwiczenia laboratoryjne, praca w małych grupach, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Sprawozdania laboratoryjne, rozwiązywanie zagadnień, praca grupach, przegląd

literatury, egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Tematyka laboratorium jest bezpośrednio związana z podstawowymi zagadnieniami poruszanymi w ramach wybranych wykładów specjalizacyjnych. Cele przedmiotu: Rozwijanie praktycznych umiejętności pracy laboratoryjnej (np.: zapoznawanie się z zasadami dobrej praktyki laboratoryjnej, analitycznej i produkcyjnej; przygotowanie próbek do pomiaru, prowadzenie i planowanie reakcji syntezy złoŜonych preparatów, zapoznawanie się z aparaturą badawczą i pomiarową i jej moŜliwościami). Nabywanie umiejętności korzystania z fachowego oprogramowania i języków programowania (w przypadku obrania specjalności lub zadań o charakterze obliczeniowym). Wpajanie konieczności krytycznego spojrzenia na uzyskanie wyniki i uczenie umiejętności identyfikacji potencjalnych błędów w stosowanej procedurze. Efekty kształcenia: Umiejętność posługiwania się sprzętem laboratoryjnym, aparaturą naukową i badawczą. Umiejętność wskazania błędów w przyjętej procedurze w przypadku zaobserwowania wyników odbiegających od oczekiwanych.

55

PRZEDMIOT SPECJALIZACYJNY: Specjalizacja II: Synteza i fizykochemia związków

organicznych i nieorganicznych


56

Elementy chemii metaloorganicznej i bionieorganicznej Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Stanisław Krompiec Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.037 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


grupach, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, przegląd literatury, prezentowanie

wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Przegląd głównych klas związków metaloorganicznych: alkilo- i arylometale, kompleksy alkenowe, allilowe, cyklopentadienylowe i inne. Budowa, nazewnictwo, otrzymywanie właściwości wybranych związków metaloorganicznych. Wiązania chemiczne w związkach metaloorganicznych. Reakcje elementarne związków metaloorganicznych. Związki metaloorganiczne jako substraty i katalizatory reakcji. Mechanizmy wybranych reakcji z udziałem związków metaloorganicznych jako substratów i katalizatorów. Biopierwiastki, bioligandy; metale - formy związane chemicznie w organizmach Ŝywych. Znaczenie jonów metali i ich form skompleksowanych w procesach Ŝyciowych. Mechanizmy wybranych procesów biochemicznych zachodzących z udziałem metali. Cele przedmiotu: Przedstawienie wybranych klas związków metaloorganicznych i ich reaktywności. Pokazanie roli połączeń metal-biomolekuła dla funkcjonowania organizmów Ŝywych. Efekty kształcenia: Student posiada wiedzę na temat znaczenia, otrzymywania i zastosowań związków metaloorganicznych, rozumie znaczenie metali w procesach Ŝyciowych. Zalecana literatura: 1. J. SkarŜewski, Wprowadzenie do syntezy organicznej, PWN, Warszawa, 1999, 2. C. Willis, M. Willis, Synteza organiczna, Wyd. UJ, Kraków, 2004, 3. M.B. Smith, J. March, Advanced organic chemistry, Wiley – Interscience, 2007, 4. P. Kafarski, B. Lejczak, Chemia bioorganiczna, PWN, Warszawa, 1994, 5. F.P. Pruchnik, Chemia metaloorganiczna, PWN, Warszawa, 1991, 6. S.F.A. Kettle, Fizyczna chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa, 1999, 7. D. Astruc, Organometallic chemistry and catalysis, Springer, 2007.

57

Mechanizmy reakcji w chemii organicznej Wykładowca: dr Halina Niedbała Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.038 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


grupach, rozwiązywanie problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, przegląd literatury, egzamin końcowy

(ustny) Treści merytoryczne: Omówienie mechanizmów róŜnego typu reakcji w chemii organicznej oraz metod badania tych mechanizmów. Podstawowe typy mechanizmów: reakcje rodnikowe i jonowe. Reakcje substytucji nukleofilowej SN1 i SN2 przy tetragonalnym atomie węgla. Reakcje z udziałem grupy sąsiadującej. Wewnątrzcząsteczkowe podstawienie nukleofilowe SNi. Reakcje eliminacji E1 i E2. Substytucja nukleofilowa przy trygonalnym atomie węgla. Mechanizmy reakcji addycji do wiązań C=C i C=O. Przyłączanie do układów sprzęŜonych. Mechanizm aromatycznej substytucji elektrofilowej; wpływ podstawników; ilościowe ujęcie reaktywności substratu – współczynniki reaktywności cząstkowych dla poszczególnych pozycji. Równanie Hammetta i jego zastosowanie. Mechanizmy reakcji aromatycznej substytucji nukleofilowej, sole Meisenheimera, mechanizm polegający na tworzeniu arynu, podstawienie w aromatycznych solach diazoniowych. Mechanizmy wybranych reakcji przegrupowania na atomach : węgla, tlenu i azotu. Cele przedmiotu: Na etapie, gdy studenci mają juŜ wystarczające przygotowanie i opanują język właściwy dla chemii organicznej konieczne jest dokonanie pewnych podsumowań, które dotyczą przebiegu poznanych reakcji. Celem przedmiotu jest uzmysłowienie studentom, Ŝe wystarcza stosunkowo niewielka liczba reguł, aby wyjaśnić przebieg większości rekcji, pomimo ich ogromnej ilości. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat znajomości mechanizmów reakcji w chemii organicznej i metod ich badania. Zalecana literatura: 1. J. March, Chemia organiczna. Reakcje, mechanizmy, budowa, PWN, Warszawa, 1990, 2. R.W. Alder, R. Baker, J.M. Brown, Mechanizmy reakcji w chemii organicznej, PWN, Warszawa, 1977, 3. N.S. Isaacs, Fizyczna chemia organiczna. Ćwiczenia, PWN, Warszawa, 1974,J. McMurry, Chemia

organiczna, PWN, Warszawa, 2000.

58

Wybrane problemy zastosowań spektroskopii w badaniach strukturalnych w chemii organicznej i nieorganicznej - Część 1

Wykładowca: prof. UŚ, dr hab. Henryk Flakus

prof. UŚ, dr hab. inŜ. Marek Matlengiewicz dr inŜ. Jacek Nycz


Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, przegląd literatury, egzamin końcowy

(ustny) Treści merytoryczne: Znaczenie IR, NMR, EPR, MS w rozwiązywaniu struktur związków organicznych, nieorganicznych czy biologicznych oraz procesów zachodzących w układach biologicznych. IR podstawowe pojęcia dotyczące spektroskopii IR, podstawy fizyczne. Analiza widm wybranych związków. Zastosowanie techniki ATR (Spektroskopia osłabionego całkowitego wewnętrznego odbicia w podczerwieni). NMR podstawowe pojęcia dotyczące spektroskopii NMR, przedmiot badań tj. ciała stałe, ciecze i gazy oraz substancje diamagnetyczne czy paramagnetyczne. Przykłady widm i róŜnice wynikające ze specyfiki substancje. Pojęcia podstawowe dotyczące podstaw fizycznych takich jak spin jądra, I, systemy spinowe, czas relaksacji, intensywność linii, integracja, wartość przesunięcia chemicznego, stała sprzęŜenia, J. Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego protonów 1H NMR, węgla 13C NMR, fosforu 31P NMR czy fluoru 19F NMR. Wykorzystywanie przesunięć chemicznych do interpretacji widm 1H NMR. SprzęŜenia spinowo- spinowe w interpretacji struktury związków organicznych. Stałe sprzęŜenia a struktura molekuł. Model widm I-go rzędu. Przewidywanie widm znanych układów molekularnych i określanie struktury molekularnej w oparciu o widma 1H NMR. Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego węgla 13C. Specyfika widm 13C NMR. Widma „odsprzęgnięte” od protonów a struktura molekuł. Informacje strukturalne przenoszone przez strukturę multipletową sygnałów i przez wartości stałych sprzęŜenia spinowo- spinowego 13C - 1H. Rozwiązywanie problemów strukturalnych z wykorzystaniem widm 13C NMR. Przykłady zastosowań w rozwiązywaniu problemów chemicznych, grupy funkcyjne. EPR podstawowe pojęcia i definicje dotyczące techniki EPR (zwanej równieŜ ESR, EMR); efekt Zeemana, dublet Kramera, zero-field splitting (ZFS), najwaŜniejsze równania EPR, relaksacja protonu lub elektronu, typy spektrometrów, Historia EPR, sygnał absorpcyjny, pierwsza pochodna, sprzęŜenie subtelne, nadsubtelne (A), wartości czynnika g dla układów paramagnetycznych oraz wolnych rodników, spin jądra, I, intensywność linii, trójkąt Pascala, pułapki, rodnik Gomberga, badanie metabolitów, kontrola czystości leków]. MS podstawowe pojęcia i definicje dotyczące MS; typy jonizacji, sygnały izotopowe, intensywność, jonizacja, fragmentacja. Interpretacja widm MS. Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych pojęć związanych ze zrozumieniem podstaw nowoczesnych metod analizy instrumentalnej takich jak: IR, NMR, EPR oraz MS. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę pozwalająca na samodzielne rozwiązywanie prostych struktur organicznych, czy nieorganicznych. Zalecana literatura: 1. P. Atkins, W. Atkins, P. William, Chemia Fizyczna, rozdział 18, 2. G. Gauglitz, T. Vo-Dinh, Solid-state NMR, w: Handbook of Spectroscopy, volume: Methods 2: NMR

Spectroscopy, Wiley-VCH, Weinheim, 2003, 3. L.A. Kazicyna, N.B. Kuplerska, Metody spektroskopowe wyznaczania struktury związków organicznych,

Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 1976. 4. R.M. Silverstein, F.X. Webster, D.J. Kiemle, Spektroskopowe Metody Identyfikacji Związków

Organicznych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007, 5. R. Mazurkiewicz, A. Rajca, E. Salwińska, A. Skibiński, J. Suwiński, W. Zieliński, Metody Spektroskopowe i

ich Zastosowanie do Identyfikacji Związków Organicznych, W. Zieliński and A. Rajca (Eds.), WNT, Warszawa, 1995.

59

Wybrane problemy zastosowań spektroskopii w badaniach strukturalnych w chemii organicznej i nieorganicznej - Część 2

Wykładowca: prof. UŚ, dr hab. Henryk Flakus

prof. UŚ, dr hab. inŜ. Marek Matlengiewicz dr inŜ. Jacek Nycz


Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



(ustny) Treści merytoryczne: Rozwiązywaniu struktur związków organicznych, nieorganicznych czy biologicznych oraz procesów zachodzących w układach biologicznych za pomocą technik IR, NMR, EPR, MS. IR Analiza widm wybranych związków (część II). Zastosowanie techniki ATR (Spektroskopia osłabionego całkowitego odbicia w podczerwieni). NMR Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego węgla 31P oraz 19F. Specyfika widm 31P NMR oraz 19F NMR. Widma „odsprzęgnięte” od protonów a struktura molekuł. Informacje strukturalne przenoszone przez strukturę multipletową sygnałów i przez wartości stałych sprzęŜenia spinowo- spinowego 31P - 1H. Rozwiązywanie problemów strukturalnych z wykorzystaniem widm 31P NMR. Przykłady zastosowań w rozwiązywaniu problemów chemicznych. Zastosowanie DEPT w widmach 13C. Zastosowanie technik dwuwymiarowych w spektroskopii NMR; poprzez wiązania: COSY, TOCSY (spektroskopia korelacyjna), TOCSY. Korelacja heteronuklearna (HSQC, HMBC, HMQC), poprzez przestrzeń: NOESY (ang. Nuclear Overhause Effect Spectroscopy), ROESY (ang. Rotating frame Overhause Effect Spectroscopy), HOESY. NMR w ciele stałym. EPR Porównanie spektroskopii NMR z ESR. Przewidywanie widm znanych układów molekularnych i określanie struktury molekularnej w oparciu o widma EPR. MS pozostałe typy analizy mas, Mass Spektrometry / Mass, Spektrometry (MS/MS), HRMS, określanie składu pierwiastkowego na podstawie intensywności sygnałów izotopowych, naturalna zawartość izotopów, masa atomowa i molekularna, obliczanie masy właściwej, defekt masy, chlor i brom, sygnały izotopowe, intensywność, jonizacja, fragmentacja, reguła azotu, jony metastabilne, reguła Stevensona, utrata obojętnej cząsteczki, -rozpad, podobne fragmentacje, waŜne przegrupowania: McLaffertego, Retro Dielsa–Aldera. Techniki komputerowe Zastosowanie programów komputerowych takich jak Mestrec, ChemDraw, ChemSketch oraz darmowych baz danych takich jak np. SDBS do interpretacji oraz rozwiązywania struktur związków organicznych. Cele przedmiotu: Przedstawienie nowoczesnych metod analizy instrumentalnej takich jak: IR, NMR, EPR oraz MS. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać wiedzę pozwalająca na samodzielne rozwiązywanie struktur organicznych, czy nieorganicznych. Zalecana literatura: 1. P. Atkins, W. Atkins, P. William, Chemia fizyczna, rozdział 18, 6. G. Gauglitz, T. Vo-Dinh, Solid-state NMR, w: Handbook of Spectroscopy, tom: Methods 2: NMR

Spectroscopy, Wiley-VCH, Weinheim, 2003, 7. L.A. Kazicyna, N.B. Kuplerska, Metody spektroskopowe wyznaczania struktury związków organicznych,

Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 1976. 8. R.M. Silverstein, F.X. Webster, D.J. Kiemle, Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych,

Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007, 9. R. Mazurkiewicz, A. Rajca, E. Salwińska, A. Skibiński, J. Suwiński, W. Zieliński, Metody spektroskopowe i

ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, praca zbiorowa pod redakcją W. Zielińskiego i A. Rajcy, WNT, Warszawa, 1995.

60

Kataliza w chemii organicznej i nieorganicznej Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Stanisław Krompiec Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.041 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



(pisemny) Treści merytoryczne: Definicje podstawowe. Wybrane procesy przemysłowe z udziałem katalizatorów: typy reaktorów, warunki prowadzenia, recykl ktalizatora. Katalizatory w syntezie leków: biokatalizatory, chiralne związki metali i metaloidów jako katalizatory. Projektowanie struktury katalizatorów homo- i heterogenicznych. Kataliza w ochronie środowiska. Katalizatory immobilizowane. Mechanizmy wybranych reakcji katalitycznych organicznych i nieorganicznych (metateza, utlenianie, sprzęganie, hydroformylacja, PTC, hydrogenacja, epoksydacja i inne). Metody obliczeniowe w katalizie. Jak znaleźć odpowiedni katalizator do wybranej reakcji. Cele przedmiotu: Przedstawienie stanu wiedzy na temat zastosowania katalizy we współczesnej syntezie i technologii organicznej i nieorganicznej. Pokazanie znaczenia katalizy dla rozwoju cywilizacji. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien umieć dobrać katalizator do wybranej reakcji oraz zaproponować sposób realizacji procesu katalitycznego. Zalecana literatura: 1. J. SkarŜewski, Wprowadzenie do syntezy organicznej, PWN, Warszawa, 1999, 2. C. Willis, M. Willis, Synteza organiczna, Wyd. UJ, Kraków, 2004, 3. M.B. Smith, J. March, Advanced organic chemistry, Wiley – Interscience, 2007, 4. D. Astruc, Organometallic Chemistry and Catalysis, Springer, 2007, 5. STREM Catalog, No 23, Metal catalysts for organic synthesis, 2010, 6. M. Benaglia (Edytor), Recoverable and recyclable catalysts, John Wiley & Sons, 2009, 7. P. Kafarski, B. Lejczak, Chemia bioorganiczna, PWN, Warszawa, 1994, 8. F. Pruchnik, Kataliza homogeniczna, PWN, Warszawa, 1993, 9. E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych, WNT, Warszawa, 2000, 10. K. Schmidt-Szałowski, J. Setek, J. Raabe, E. Bobryk, Podstawy technologii chemicznej. Procesy w

przemyśle nieorganicznym, Oficyna Wydawnicza Pol. Warszawskiej, Warszawa, 2004.

61

Związki kompleksowe metali przejściowych w chemii bionieorganicznej Wykładowca: dr hab. Barbara Machura Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.042 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, praca w małych


(ustny) Treści merytoryczne: Chemia koordynacyjna układów biologicznych – aspekty termodynamiczne i kinetyczne. Elektronowe i geometryczne struktury jonów metali w biologii. Wiązanie się jonów metali i kompleksów z centrami aktywnymi biocząsteczek. Metaloproteiny, metaloenzymy. Oddziaływania jonów metali i kwasów nukleinowych. Funkcje metali w metaloproteinach – transport tlenu, przeniesienie elektronu, strukturalne role jonów metali. Kompleksy modelowe i pojęcie spontanicznego samoskładania. Komunikacyjne role metali w biologii. Wybrane zagadnienia z chemii i biochemii tlenku azotu(II). Nitrozylowe związki kompleksowe jako donory i zmiatacze NO. Cisplatyna i jej dystrybucja w organizmie. Kierunki poszukiwania nowych leków na bazie cisplatyny. Radiofarmaceutyki oparte na kompleksach renu i technetu w diagnozie i terapii chorób nowotworowych. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych problemów chemii bionieorganicznej, a w szczególności funkcji najwaŜniejszych bio-metali, roli i budowy centrów aktywnych, funkcji biologicznych biocząsteczek wiąŜących jony oraz roli kompleksów metali w diagnostyce i terapii medycznej. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat roli pierwiastków nieorganicznych występujących w układach biologicznych lub wprowadzanych do tych układów jako sond i leków. Zalecana literatura: 1. R.W. Hay, Chemia bionieorganiczna, PWN, Warszawa, 1990, 2. S.J. Lippard, J.M. Berg, Podstawy chemii bionieorganicznej, PWN, Warszawa, 1998, 3. G. Stochel, M. Pawalec, Z. Stasicka, Wybrane aspekty chemii i biochemii tlenku azotu, Wiadomości

Chemiczne, 51 (1997) 163, 4. M. Wysokiński, Poszukiwanie nowych leków na bazie cisplatyny, Wiadomości Chemiczne, 52 (1998) 529, 5. E. Mikiciuk-Olasik, K. Błaszczak-Świątkiewicz, Kierunki poszukiwania preparatów

przeciwnowotworowych, Wiadomości Chemiczne, 54 (2000) 707, 6. L. Królicki, Medycyna nuklearna, Fundacja im. Ludwika Rydygiera, Warszawa, 1996, 7. K. Samochocka, Radiochemia w medycynie nuklearnej. Radiofarmaceutyki, Wiadomości Chemiczne, 53

(1999) 661.

62




literatury, egzamin końcowy: zaliczenie Treści merytoryczne: Tematyka laboratorium jest bezpośrednio związana z podstawowymi zagadnieniami poruszanymi w ramach wybranych wykładów specjalizacyjnych. Cele przedmiotu: Rozwijanie praktycznych umiejętności pracy laboratoryjnej (np.: zapoznawanie się z zasadami dobrej praktyki laboratoryjnej, analitycznej i produkcyjnej; przygotowanie próbek do pomiaru, prowadzenie i planowanie reakcji syntezy złoŜonych preparatów, zapoznawanie się z aparaturą badawczą i pomiarową i jej moŜliwościami). Nabywanie umiejętności korzystania z fachowego oprogramowania i języków programowania (w przypadku obrania specjalności lub zadań o charakterze obliczeniowym). Wpajanie konieczności krytycznego spojrzenia na uzyskanie wyniki i uczenie umiejętności identyfikacji potencjalnych błędów w stosowanej procedurze. Efekty kształcenia: Umiejętność posługiwania się sprzętem laboratoryjnym, aparaturą naukową i badawczą. Umiejętność wskazania błędów w przyjętej procedurze w przypadku zaobserwowania wyników odbiegających od oczekiwanych.

63

PRZEDMIOT SPECJALIZACYJNY: Specjalizacja III: Teoretyczne metody w chemii


64

Teoria korelacji elektronowej w atomach i cząsteczkach Wykładowca: prof. dr hab. Stanisław Kucharski Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.043 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



(pisemny) Treści merytoryczne: Model cząstek niezaleŜnych. Jednowyznacznikowa funkcja falowa. Równania Hartree-Focka. Pojęcie energii korelacji. Energia korelacji jako składnik całkowitej energii atomów i molekuł. Wkłady korelacyjne do własności molekularnych, energii dysocjacji, energii stanów przejściowych. Podstawowe metody wyznaczania korelacji elektronowej w atomach i cząsteczkach. Wyjście poza przybliŜenie jednoelektronowe. Operatory drugiej kwantyzacji, reguły komutacji, wektor stanu w formalizmie liczby obsadzeń. Metoda oddziaływania konfiguracji (CI). Funkcja falowa w metodzie pełnego mieszania konfiguracji (FCI). Ograniczona metoda CI: CID - konfiguracje dwukrotnie wzbudzone, CISD – metoda CI ze wzbudzeniami pojedynczymi i podwójnymi, metoda CI uwzględniająca wyŜsze wzbudzenia elektronowe. Wyprowadzane równań sekularnych w metodzie CI. Metoda Davidsona diagonalizacji duŜych macierzy. Energia stanu podstawowego i stanów wzbudzonych w róŜnych modelach metody CI. Metoda bezpośredniego mieszania konfiguracji (DCI). Operatory wzbudzeń w ujęciu operatorów kreacji - anihilacji. Schemat iteracyjny w metodzie DCI. Rachunek zaburzeń w teorii korelacji elektronowej. Rachunek zaburzeń w ujęciu Brillouina-Wignera (BW) i w ujęciu Rayleigha-Schroedingera (RS). Poprawki perturbacyjne do funkcji falowej i do energii. Wyrazy renormalizacyjne w metodzie RS i sposoby ich generowania (bracketing technique). Wielociałowy rachunek zaburzeń i podział Moellera-Plesseta (MP). Operator korelacji elektronowej. Poprawki korelacyjne dla stanów Hartree-Focka. Pierwsza poprawka MP jako składnik energii Hartree-Focka. Drugi rząd rachunku zaburzeń Moellera-Plesseta dla stanów hartree-fockowskich i niehartree-fockowskich. WyŜsze rzędy rachunku zaburzeń. Reguła 2n+1. Metoda sprzęŜonych klasterów (CC). Eksponencjalna parametryzacja funkcji falowej. Rozwinięcie klasterowe. Operatory klasterowe wzbudzeń. Modele metody CC. Ogólna postać równań na amplitudy. Schemat iteracyjny w metodzie CC. Model CCSD(T), zastosowania i przykłady obliczeń metodą CC. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z najwaŜniejszymi metodami wyznaczania korelacji elektronowej, przedstawienie zalet i wad poszczególnych schematów obliczeniowych. Efekty kształcenia: Student powinien umieć scharakteryzować poszczególne metody, rozumieć ich wzajemne powiązania i zaleŜności oraz umieć zinterpretować wyniki obliczeń. Zalecana literatura: 1. L. Piela, Idee chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 2004. 2. F. Jensen, Introduction to computational chemistry, J. Wiley & Sons, 2004.

65

Metody HF i DFT Wykładowca: prof. UŚ, dr hab. Maria Jaworska Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.044 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



(pisemny) Treści merytoryczne: Równanie Schrödingera. Operator Hamiltona. Zakaz Pauliego. Antysymetryzacja funkcji falowej. NieodróŜnialność elektronów. Zasada wariacyjna. Model cząstek niezaleŜnych. Funkcja falowa wyznacznikowa. Reguły Slatera-Condona. Energia funkcji jednowyznacznikowej. Równania metody Hartree-Focka. Operator kulombowski i wymienny. Operator Focka. Całki kulombowskie i wymienne. Notacja Diraca. Metosa LCAO-MO. Metoda Roothana-Halla. Funkcje bazowe. Funkcje gaussowskie i funkcje Slatera. Części kątowe kartezjańskie i sferyczne harmoniczne w bazach typu Gaussa. Kontrakcja orbitali bazy. Ortogonalizacja funkcji bazy metodą Löwdina. Całki jedno i dwuelektrodowe. Obliczanie całek w bazie orbitali Gaussa. Równania macierzowe HF. Rozwiązywanie iteracyjne równań Hartree-Focka. Diagramy orbitalne. Nieograniczona metoda HF. Macierz gęstości. Wartość oczekiwana operatora kwadratu spinu dla funkcji jednowyznacznikowej. Rzutowanie spinowe. Analiza populacyjna Mullikena i NBO. Funkcje gęstości jedno i dwuelektronowe. Gęstości spinowe. Twierdzenia Koopmansa. Korelacja elektronowa. Metody DFT. Twierdzenie Hohenberga-Kohna. Energia jako funkcjonał gęstości elektronowej. Funkcjonał wymienno-korelacyjny. Przejście adiabatyczne. Układ nieoddziaływających cząstek, Wyprowadzenie równań Kohna-Shama. Rozwiązywanie równań Kohna-Shama. Funkcja gęstości elektronowej w metodzie DFT. Potencjał wymienno-korelacyjny w równaniach Kohna-Shama. Dziura kulombowska i wymienna w metodzie DFT. Funkcjonały lokalne. Funkcjonały gradientowe. Nieograniczona metoda DFT. Funkcjonały hybrydowe. Funkcjonał B3LYP. Właściwości asymptotyczne potencjałów wymienno-korelacyjnych. Energia korelacji w metodzie DFT. Metoda TDDFT. ZaleŜne od czasu równania Kohna-Shama. PrzybliŜenia adiabatyczne. Energie wzbudzeń w metodzie TDDFT. Wybrane przykłady obliczeń metodą DFT i TDDFT. Dokładność metod. Cele przedmiotu: Prezentacja zagadnień dotyczących metod Hartree-Focka, DFT i TDDFT. Wyprowadzenie równań metod HF i DFT. Zastosowanie metod do obliczeń właściwości molekuł i widm elektronowych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę dotyczącą podstawowych zagadnień metod HF, DFT i TDDFT. Powinien rozumieć załoŜenia metod i mieć umiejętność ich zastosowania w obliczeniach teoretycznych. Zalecana literatura: 1. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 1982, 2. W. Kołos, Chemia kwantowa, PWN, Warszawa, 1978, 3. L. Piela, Idee chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 2003.

66

Metody chemii obliczeniowej w zastosowaniu do duŜych molekuł Wykładowca: prof. UŚ, dr hab. Maria Jaworska Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.045 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



(pisemny) Treści merytoryczne: Przedmiot i podstawowe pojęcia chemii obliczeniowej. Modele chemiczne. Podział metod obliczeniowych. Metody chemii kwantowej (QM). Równanie Schrıdingera. PrzybliŜenie Borna-Opphenheimera. PrzybliŜenie cząstek niezaleŜnych. Metoda Hartree-Focka. Metoda DFT. Równania Kohna-Shama. Polaryzacja spinowa. Metoda UDFT. Funkcjonały gęstości. Funkcje bazy. Metody mieszania konfiguracji i metody wielokonfiguracyjne. Metoda CASSCF i CASPT2. Metody mechaniki molekularnej (MM). Metody mieszane MM/QM. Modelowanie efektów rozpuszczalnika. Model PCM. Przykłady zastosowań metod obliczeniowych. Wyznaczanie struktury molekularnej. Powierzchnia energii potencjalnej. Optymalizacja geometrii. Obliczanie energii wiązań chemicznych. Błąd superpozycji bazy. Wyznaczanie energii reakcji. Bariera reakcji. Stan przejściowy. Stany spinowe kompleksów metali przejściowych. Magnetyzm molekularny. Drabina Heisenberga. Stała sprzęŜenia Heisenberga. Obliczanie potencjału redoks. Wyznaczanie widm elektronowych. Metoda TDDFT. Energia przejścia elektronowego, moc oscylatora. Energia fluorescencji i fosforescencji. Reakcje w stanach wzbudzonych elektronowo. Wyznaczanie mechanizmów reakcji enzymatycznych. Dobór odpowiedniej metody do problemu obliczeniowego. Obliczenia metodami wielokonfiguracyjnymi dla układów modelowych. Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych metod chemii obliczeniowej w zastosowaniu do duŜych układów molekularnych i ich zastosowania do róŜnych zagadnień chemicznych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat zastosowania odpowiednich metod obliczeniowych w zaleŜności od układu molekularnego i problemu chemicznego. Zalecana literatura: 1. A.R. Leach, Molecular modelling principles and applications, Addison Wesley Longman,1996 2. L. Piela, Idee chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 2006, 3. D. Young, Computational Chemistry: A practical guide for applying techniques to real world problems, John Wiley & Sons, 2001.

67

Stany zjonizowane i wzbudzone w atomach i molekułach Wykładowca: dr hab. Monika Musiał Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.046 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, rozwiązywanie

problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, przegląd literatury, prezentowanie

wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (ustny) Treści merytoryczne: Wzbudzone stany elektronowe. Charakterystyka elektronowych energii wzbudzeń, intensywność, moc oscylatora, wzbudzenia wertykalne i adiabatyczne, zasada Franka-Condona, równanie Schroedingera dla stanów wzbudzonych. Metody uzyskiwania funkcji falowych dla stanów wzbudzonych: metoda mieszania konfiguracji (CI), metoda sprzęŜonych klasterów (CC) w połączeniu z metodą równań ruchu (EOM). Stosowane modele obliczeniowe, diagramatyczny obraz równań EOM-CC, metody diagonalizacji wielkich macierzy - metoda Davidsona. Wykonanie obliczeń wertykalnych energii wzbudzeń dla małych cząsteczek. Porównanie dokładności wyników w ramach róŜnych modeli metody CC. Stany zjonizowane. Równanie Schroedingera dla stanów zjonizowanych. Metoda równań ruchu w połączeniu z metodą CC. Konstruowanie równań na amplitudy dla stanów zjonizowanych. Stany zjonizowane dodatnio - wyznaczanie potencjałów jonizacji (IP); stany zjonizowane ujemnie – wyznaczanie powinowactwa elektronowego (EA). Konstrukcja równań EOM-CC dla metod wyznaczających potencjały jonizacji i powinowactwa elektronowe. Stosowane modele obliczeniowe. Wykonanie testowych obliczeń wyznaczających potencjały jonizacji (pierwszy, drugi i kolejne). Analiza dokładności wyników w zaleŜności od stosowanego modelu. Zastosowanie poznanych metod do wyznaczania powinowactwa elektronowego. Przykłady molekuł z dodatnim powinowactwem elektronowym. Analiza dokładności uzyskanych wyników powinowactwa elektronowego w zaleŜności od zastosowanego modelu obliczeniowego. Cele przedmiotu: Umiejętność zdefiniowania wielkości: wzbudzenie elektronowe, potencjał jonizacji, powinowactwo elektronowe. Umiejętność wyprowadzania ogólnych równań definiujących metody wyznaczające powyŜsze wielkości. Umiejętność wyboru odpowiedniej metody obliczeniowej w zaleŜności od oczekiwanej dokładności rezultatów oraz wykonania obliczeń. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę w zakresie metod chemii kwantowej, pozwalających na obliczanie energii wzbudzeń oraz efektów energetycznych dodatniej i ujemnej jonizacji molekuły lub atomu. Zalecana literatura: 1. L. Piela, Idee chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 2003, 2. R.J. Bartlett, M. Musiał, Rev. Mod. Phys., 79 (2007) 291-352.

68

Elektryczne i optyczne własności cząsteczek Wykładowca: dr Tadeusz Pluta Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.047 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, rozwiązywanie


wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Podstawy elektrostatyki klasycznej: ładunki punktowe, gęstość ładunku, oddziaływanie Coulomba, pole elektryczne, potencjał elektrostatyczny, rozwinięcie multipolowe. Definicja multipoli: dipola, kwadrupola, oktupola, 2Npola, konwencje Buckinghama, własności symetrii multipoli, zaleŜność od układu współrzędnych, interpretacja fizyczna. Hamiltonian cząsteczki w zewnętrznym polu elektrycznym, rozwinięcie energii potencjalnej w szereg Taylora, definicje statycznej polaryzwalności dipolowej, polaryzowalności multipolowej, hiperpolaryzowalności. Molekularne własności elektryczne w spektroskopii, opisie oddziaływań międzycząsteczkowych, optyce nieliniowej. Perturbacyjny opis statycznych własności elektrycznych, podstawy rachunku zaburzeń Rayleigha-Schrödingera (RSPT), twierdzenie Hellmanna-Feynmana, metoda sumowania po stanach (SOS), metoda skończonego zaburzenia, róŜniczkowanie numeryczne. Dynamiczne własności elektryczne, zjawisko rezonansu, przejścia elektronowe, krzywe dyspersyjne. Metoda rachunku zaburzeń w teorii Hartree-Focka: równania Coupled Perturbed Hartree-Focka (CPHF). Pochodne zaburzonej energii cząsteczki, techniki oparte na formalizmie mnoŜników Lagrange'a. ZaleŜne od czasu równania Hartree-Focka (TDHF). Podstawy formalizmu teorii odpowiedzi. Cele przedmiotu: Przegląd najistotniejszych własności elektrycznych i optycznych cząsteczek oraz podstawowych metod ich teoretycznego wyznaczania. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien znać definicje i podstawowe cechy własności elektrycznych i umieć uzasadnić wybór konkretnej metody wyznaczania własności. Zalecana literatura: 1. L. Piela, Idee chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 2006, 2. P. Lazzeretti, Handbook of molecular physics and quantum chemistry, tom 3, S. Wilson (Edytor), Wiley,

2003.

69

Oddziaływania międzymolekularne Wykładowca: dr Rafał Podeszwa Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.048 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych, rozwiązywanie

problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, przegląd literatury, egzamin końcowy (ustny) Treści merytoryczne: Oddziaływania międzymolekularne (van der Waalsa). Dimer, monomery, energia oddziaływania dimeru. Metody supermolekularne, supermolekularny Hartree-Fock, rachunek zaburzeń Møllera-Plesseta, metoda sprzęŜonych klasterów. Metody perturbacyjne, rozwinięcie polaryzacyjne, rachunek zaburzeń o adaptowanej symetrii. Oddziaływania elektrostatyczne, wymienne, indukcyjne, dyspersyjne, indukcyjno-wymienne, dyspersyjno-wymienne. Wiązanie wodorowe. Rozwinięcie multipolowe. Oddziaływanie trwałych momentów multipolowych. Polaryzowalności statyczne i dynamiczne. Asymptotyczne oddziaływanie indukcyjne i dyspersyjne, współczynniki Cn. Trymery i większe klastry molekularne. Efekty nieaddytywne. Supermolekularne i perturbacyjne metody obliczania efektów nieaddytywnych. Oddziaływania międzymolekularne dla faz skondensowanych (ciecze, ciała stałe). Przykłady układów oddziałujących dyspersyjnie (dimer helu, argonu, benzenu), elektrostatycznie i indukcyjnie (dimer wody). Cele przedmiotu: Przedstawienie podstaw teorii oddziaływań międzymolekularnych, metod obliczania energii oddziaływania, wad i zalet poszczególnych podejść, zastosowań do badań dimerów, klastrów molekularnych oraz faz skondensowanych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu zajęć student powinien znać podstawowe własności oddziaływań van der Waalsa, znać dwie podstawowe techniki modelowania tych oddziaływań (supermolekularną i perturbacyjną), znać fizyczną interpretację poszczególnych składowych energii oddziaływania, znać podstawy teorii asymptotycznej, rozumieć róŜnicę w oddziaływaniu układów polarnych i niepolarnych, znać efekty nieaddytywne i ich znaczenie dla klastrów molekularnych i faz skondensowanych. Zalecana literatura: 1. A.J. Stone, The Theory of Intermolecular Forces, Clarendon Press, Oxford, 1996, 2. B. Jeziorski, R. Moszyński, K. Szalewicz, Perturbation Theory Approach to Intermolecular Potential Energy

Surfaces of van der Waals Complexes, Chem. Rev., 94, 1887 (1994), 3. G. Chałasiński i M.M. Szczęśniak, State of the art and challenges of the ab initio theory of intermolecular

interactions, Chem. Rev., 100, 4227 (2000).

70





71

PRZEDMIOT SPECJALIZACYJNY: Specjalizacja IV: Fizykochemia faz skondensowanych


72

Oddziaływania międzycząsteczkowe w fazach skondensowanych Wykładowca: prof. UŚ. dr hab. Henryk Flakus Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.049 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



(ustny) Treści merytoryczne: Zarys kwantowo - chemicznej teorii oddziaływań międzycząsteczkowych: Teoria partycjonowania energii tworzenia kompleksów molekularnych wg. Morokumy. Wiązanie wodorowe a kompleksy donorowo - akceptorowe. Identyfikacja wiązań wodorowych. Podstawowe efekty obserwowane w widmach w podczerwieni i w widmach 1H-NMR, będące atrybutami wiązań wodorowych. Wybrane termodynamiczne i strukturalne własności układów wodorowo- związanych. RóŜnorodność wiązań wodorowych w przyrodzie i ich klasyfikacja. Wiązania wodorowe w kompleksach molekularnych utworzonych w fazach gazowej i w fazie ciekłej. Kryształy molekularne wodorowo związane. Podstawowe typy sieci krystalicznych. Statyczne efekty kooperatywne w energetyce układów molekularnych związanych wodorowo. Klasyczne efekty izotopowe H/D wiązania wodorowego. Zwykłe i niekonwencjonalne wiązania wodorowe w kryształach i w układach biologicznych. Cele przedmiotu: Wykład poświęcony problematyce oddziaływań międzycząsteczkowych, głównie wiązania wodorowego, w róŜnych stanach skupienia materii. Szczególny nacisk połoŜony będzie na związki własności fizycznych fenomenologicznych i własności spektralnych w zakresie podczerwieni zasocjowanych układów molekularnych, z strukturą agregatów wiązań wodorowych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat oddziaływań międzycząsteczkowych, w tym głównie wiązania wodorowego. Zalecana literatura: 1. P. Schuster, G. Zundel, C. Sandorfy, The hydrogen bond, volumes I, II, III; North-Holland, Amsterdam,

1976, 2. D. HadŜi, Theoretical treatments of hydrogen bonding, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, 1997, 3. Y. Marechal, The hydrogen bond and the water molecule, The Physics and Chemistry of Water, Aqueous and

Bio Media; Elsevier: Amsterdam, Oxford, 2006.

73

Reakcje w fazie stałej Wykładowca: dr Izabela Jendrzejewska Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.050 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Systematyka ogólna reakcji w fazie stałej. Systematyki szczegółowe reakcji w fazie stałej. Dyfuzja w ciałach stałych. Podstawowe definicje i zaleŜności. I i II prawo Ficka. Mechanizmy dyfuzji. Dyfuzja: lukowa, międzywęzłowa, powierzchniowa, międzyfazowa i dyslokacyjna. ZaleŜność współczynników dyfuzji od temperatury. Efekt korelacji. Dyfuzja w układach wielofazowych. Spiekanie i rozrost ziaren. Mechanizm spiekania. Etapy elementarne reakcji między ciałami stałymi. Kinetyka reakcji między ciałami stałymi. Kinetyka reakcji w układach złoŜonych z pastylek. Kinetyka reakcji w mieszaninach proszków. Modele dyfuzyjne. Reakcje otrzymywania spineli w postaci mono- i polikrystalicznej. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych zagadnień i pojęć dotyczących chemii ciała stałego. Zapoznanie z mechanizmami i kinetyką reakcji zachodzących w fazie stałej. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat reakcji chemicznych zachodzących w fazie stałej oraz powinien umieć zaplanować syntezę w oparciu o reakcje w fazie stałej. Zalecana literatura: 1. H. Schmalzried, Reakcje w stanie stałym, PWN, Warszawa, 1978, 2. J. Dereń, J. Haber, R. Pampuch, Chemia ciała stałego, PWN, Warszawa, 1975, 3. J.A. Hedvall, Solid State Chemistry, Elsevier, Amsterdam, 1966.

74

Elementy akustyki molekularnej Wykładowca: dr Edward Zorębski Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.051 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (ustny) Treści merytoryczne: Klasyczny i kwantowy opis zjawisk akustycznych, przedmiot i zakres akustyki molekularnej. Ultradźwięki: podstawowe pojęcia, techniki generacji i odbioru (przetworniki piezoelektryczne i magnetostrykcyjne), zastosowania. Propagacja fal ultradźwiękowych w ośrodkach niedysypatywnych i rzeczywistych. Akustyczne procesy molekularne (chemia, biologia, materiałoznawstwo). Badania termodynamicznych właściwości ośrodków ciekłych w oparciu o pomiary prędkości propagacji fali ultradźwiękowej (ściśliwość adiabatyczna i izotermiczna, izochoryczna pojemność cieplna, ciśnienie wewnętrzne). Podstawy spektroskopii ultradźwiękowej. Relaksacja termiczna i strukturalna (pole fali podłuŜnej), zastosowanie techniki URT (Ultrasonic Resonator Technology). Relaksacja lepkospręŜysta (pole fali poprzecznej/ścinania). Lepkość objętościowa i ścinania (ciecze newtonowskie i nienewtonowskie, podstawowe pojęcia reologii i reologii ultradźwiękowej). Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych pojęć akustyki molekularnej. Podstawy zastosowań ultradźwięków w chemii. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat akustyki molekularnej i kwantowej oraz zastosowania ultradźwięków w chemii. Zalecana literatura: 1. Materiały dotyczące (pewnych) omawianych zagadnień rozdawane w trakcie wykładów, 2. S. Ernst, Zastosowanie spektroskopii ultradźwiękowej w badaniu reakcji chemicznych, Uniwersytet Śląski,

Skrypt 459, Katowice, 1991, 3. A.J. Matheson, Molecular Acoustics, Willey-Interscience, 1971, 4. J. Ferguson, Z. Kembłowski, Reologia stosowana płynów, Marcus sc, Łódź, 1995, 5. G. Sorge, Faszination Ultraschall, Teubner Verlag, 2002.

75

Właściwości magnetyczne i elektryczne związków o strukturze spinelowej Wykładowca: dr Ewa Malicka Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.052 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Rozkład jonów metali w strukturze spinelowej. Jonowy i kowalencyjny model sieci krystalicznej. Model wakansowy. Właściwości magnetyczne chromitów selenkowych. Magnetyczne oddziaływania wymienne. Teoria ferromagnetyzmu. Ferrimagnetyzm. Antyferromagnetyzm. Metamagnetyzm. Szkło spinowe. Makroskopowe i mikroskopowe metody badań materiałów magnetycznych. Teoria pasmowa ciała stałego. Przewodnictwo elektryczne spineli. Półprzewodniki samoistne. Półprzewodniki domieszkowe. Metody pomiaru oporu elektrycznego. Magnetoopór. Właściwości termoelektryczne spineli. Zjawisko Seebecka. Cele przedmiotu:. Zapoznanie studentów z czynnikami wpływającymi na właściwości magnetyczne i elektryczne związków o strukturze spinelowej. Poznanie nowoczesnych metod badań tych właściwości oraz praktycznych aspektów analizy wyników doświadczalnych. Efekty kształcenia: Student powinien posiadać umiejętność analizy danych doświadczalnych i wyciągania wniosków dotyczących korelacji struktury krystalicznej z właściwościami fizycznymi spineli. Zalecana literatura: 1. A. Oleś, Metody doświadczalne fizyki ciała stałego, WNT, Warszawa, 1998, 2. Z. Kleszczewski, Fizyka kwantowa, atomowa ciała stałego, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej Gliwice

1997, 3. C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa, 1976, 4. B. Staliński, Magnetochemia, PWN, Warszawa 1966, 5. P. Haasen, E.I. Kramer, Material Science and Technology Eds. R.W. Cahn, P. Haasen, E.J. Kramer. Vol. 3A.

Part I. Weinheim-New York-Basel-Cambrid, 1991, 6. T. Groń, Wpływ luk sieciowych i mieszanej wartościowości na przewodnictwo elektryczne w roztworach

stałych o strukturze spinelowej, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 1995, 7. J. Krok-Kowalski, Wpływ podstawników kationowych przy róŜnych anionach na uporządkowanie

magnetyczne związków zawierających chrom, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 1998.

76

Termodynamiczne właściwości mieszanin ciekłych Wykładowca: dr hab. Marzena Dzida Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.053 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub



wyników, przygotowanie i prezentacja posterów, egzamin końcowy (ustny) Treści merytoryczne: Charakterystyka stanu ciekłego. Równania stanu cieczy: przykłady i wyznaczanie. Teorie i modele czystych cieczy i ciekłych mieszanin. Termodynamika roztworów: funkcje mieszania, funkcje nadmiarowe, termodynamicznie poprawna definicja układu idealnego. Metody aproksymacji funkcji mieszania i nadmiarowych wraz ze statystyczną charakterystyką dobroci dopasowania. Cząstkowe wielkości molowe i metody ich obliczania. Wielkości gibbsowskie i niegibbsowskie oraz lewisowskie i nielewisowskie. Wpływ temperatury i ciśnienia na właściwości termodynamiczne mieszanin ciekłych. Termodynamiczne modele paliw ciekłych i biopaliw. Metody wyznaczania stałych materiałowych paliw ciekłych. Cele przedmiotu: Przedstawienie związku pomiędzy właściwościami fizykochemicznymi cieczy i ich budową molekularną. Wprowadzenie i usystematyzowanie pojęć termodynamiki roztworów. Pokazanie sposobu wykorzystania właściwości termodynamicznych do opisu układów rzeczywistych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student zna termodynamicznie poprawny sposób zdefiniowania funkcji nadmiarowych. Potrafi wyznaczyć funkcje mieszania, nadmiarowe, parcjalne oraz opisać ich zaleŜność stęŜeniową. Umie wykorzystać dane doświadczalne w powiązaniu z ich opisem modelowym do wnioskowania na temat badanych zjawisk. Zalecana literatura: 1. H. Buchowski, W. Ufnalski, Roztwory, WNT, Warszawa, 1995, 2. J.B. Czermiński, A. Iwasiewicz, Z. Paszek, A. Sikorski, Metody statystyczne dla chemików, PWN, Warszawa, 1992, 3. J.C.R. Reis, M.J. Blandamer, M.I. Davis, G. Douhéret, The concepts of non-Gibbsian and non-Lewisian properties in

chemical thermodynamics, Phys. Chem. Chem. Phys., 2001, 3, 1465, 4. G. Douhéret, M.I. Davis, J.C.R. Reis, M.J. Blandamer, Isentropic compressibilities – experimental origin and the quest

for their rigorous estimation in thermodynamically ideal liquid mixtures, Chem. Phys. Chem., 2001, 2, 148.

77

Wybrane problemy chemii koordynacyjnej Wykładowca: dr hab. Jan G. Małecki Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.054 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, egzamin końcowy (ustny) Treści merytoryczne: Nomenklatura, struktura geometryczna i izomeria związków koordynacyjnych; Trwałość związków koordynacyjnych; Korelacje dotyczące trwałości; Efekty statystyczne i chelatowe; Teoria orbitali molekularnych kompleksów metali przejściowych; Model odpychania się par elektronowych powłoki walencyjnej (VSEPR); Kompleksy oktaedryczne, tetraedryczne, kompleksy o innej geometrii; Symetria a teoria pola krystalicznego; Elementy teorii grup; Rozszczepienie w polu krystalicznym; Kompleksy słabego, silnego i pośredniego pola; Kompleksy płasko-kwadratowe; Teoria pola ligandów; Niskosymetryczne pola ligandów; Widma elektronowe kompleksów metali przejściowych; Przejścia spinowo wzbronione; SprzęŜenie spinowo-orbitalne; Diagramy Tanabe-Sugano; Wyznaczanie parametrów Racah z widm elektronowych; Efekt nefeloauksetyczny; Efekt Jahna-Tellera; Efekt trans; Kontury i intensywność pasm; Pasma przeniesienia ładunku; Właściwości luminescencyjne kompleksów; Magnetyczne właściwości kompleksów metali przejściowych; Magnetyzm klasyczny; Udział orbitalny i spinowy w momencie magnetycznym. Cele przedmiotu: Przedstawienie elementów chemii koordynacyjnej w zakresie pojęć podstawowych jak i zaleŜności pomiędzy strukturą molekularną związku kompleksowego a jego strukturą elektronową i właściwościami fizykochemicznymi. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać wiedzę z zakresu chemii koordynacyjnej pozwalającą na określanie właściwości związków kompleksowych oraz zaleŜności pomiędzy strukturą kompleksu a jego właściwościami spektroskopowymi. Zalecana literatura: 1. J.O. Dzięgielewski, Chemia nieorganiczna. Cz. 3., Uniwersytet Śląski, Katowice, 1989, 2. A.F. Williams, Chemia nieorganiczna - podstawy teoretyczne, PWN, Warszawa, 1986, 3. Y. Jean, Molecular orbitals of transition metal complexes, Oxford University Press, 2005.

78





79

PRZEDMIOT SPECJALIZACYJNY: Specjalizacja V: Fizykochemiczne metody w analizie chemicznej


80

Fizykochemiczne podstawy chromatografii cieczowej Wykładowca: prof. dr hab. Teresa Kowalska Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.055 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Ogólna charakterystyka układu chromatograficznego oraz poszczególnych jego składników w chromatografii cieczowej. Definicja procesu retencji. Krótka systematyka podziału technik chromatograficznych. Adsorpcyjna i podziałowa chromatografia cieczowa w wariancie planarnym i kolumnowym. Podstawowe parametry retencji oraz sprawności rozdzielczej w chromatografii planarnej i kolumnowej. Liczba półek teoretycznych (N) i liczba rozdziału (SN). Równanie van Deemtera. Chromatografia cieczowa w wariancie izokratycznym i gradientowym. Półempiryczne modele retencji w chromatografii cieczowej. Charakterystyka aktywności chromatograficznej sorbentów oraz polarności chromatograficznej rozpuszczalników. Koncepcja mocy elucyjnej oraz indeksu polarności i parametrów selektywności rozpuszczalników wg Snydera. Optymalizacja selektywności rozdziału chromatograficznego. Cele przedmiotu: Tytułowy cykl wykładów powinien zapoznać studentów z terminologią oraz z podstawowymi koncepcjami fizykochemicznymi, stosowanymi do wyjaśnienia na poziomie molekularnym mechanizmów rządzących rozdziałem chromatograficznym mieszanin związków w dwóch uniwersalnych wariantach chromatografii cieczowej, tj. w chromatografii adsorpcyjnej i podziałowej. Efekty kształcenia: Po wysłuchaniu całego cyklu wykładów student powinien umieć wyjaśnić uzyskany rezultat chromatograficzny w kategoriach fizykochemicznych oraz zrozumieć podstawowe zasady prowadzące do praktycznego poprawienia tego rezultatu. Zalecana literatura: 1. Z. Witkiewicz, Podstawy chromatografii, WNT, Warszawa, 2005, 2. L.R. Snyder, J.J. Kirkland, Introduction to Modern Liquid Chromatography, Wiley, New York, 1979, 3. Handbook of Thin-Layer Chromatography, pod red. J. Shermy i B. Frieda, Dekker, New York, 1996, 4. F. Geiss, Fundamentals of Thin-Layer Chromatography (Planar Chromatography), Dr. Alfred Hőthig Verlag,

Heidelberg, 1987, 5. Planar Chromatography, pod red. R.E. Kaisera, Dr Alfred Hőthig Verlag, Heidelberg, 1986, 6. S.T. Balke, Quantitative Column Chromatography. A Survey of chemometric methods, Elsevier, Amsterdam,

1984.

81

Fizykochemiczne podstawy chromatografii gazowej Wykładowca: dr Józef Rzepa Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.056 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Przedmiot i podstawowe pojęcia w chromatografii gazowej. Równanie van Deemtera. Czynniki wpływające na rozdział chromatograficzny. Dane retencyjne i ich wykorzystanie w analizie i badaniach fizykochemicznych. Typy kolumn stosowanych w chromatografii gazowej. Fazy stacjonarne. Kolumny kapilarne. Detektory stosowane w chromatografii gazowej. Szybka i ultraszybka chromatografia gazowa – kolumny i wymogi aparaturowe. SprzęŜenie chromatografu i spektrometru mas. Wykorzystanie widm masowych do identyfikacji substancji i analizy. Chromatografia gazowa z fazą nadkrytyczną. Inwersyjna chromatografia gazowa. Przygotowanie próbek do analizy chromatograficznej. Derywatyzacja analitów. Systemy automatycznego dozowania próbek. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi i rozwiązaniami aparaturowymi w chromatografii gazowej oraz moŜliwością ich wykorzystania w analityce. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat teorii chromatografii gazowej oraz doboru kolumn chromatograficznych i warunków analizy. Powinien wiedzieć takŜe, jaki wybrać detektor i sposób przygotowania próby by moŜliwie najlepiej rozwiązać problem analityczny. Zalecana literatura: 1. Z. Witkiewicz, Podstawy Chromatografii, WNT, Warszawa, 2000, 2. Z. Witkiewicz, J. Hepter, Chromatografia Gazowa, WNT, Warszawa, 2000, 3. K. Bielicka-Daszkiewicz, K. Milczewska, A. Voelkel, Zastosowanie metod chromatograficznych, WPP

Poznań, 2005, 4. R.L. Grob, E.F. Barry, Modern Practice of Gas Chromatography (Fourth Edition), John Wiley & Sons, 2004, 5. M. McMaster, C. McMaster, GC/MS: A practical user’s guide, John Wiley & Sons, 1998, 6. H.J. Hubschmann, Handbook of GC/MS, Wiley – VCH, Weinheim, 2009, 7. W. Jennings, Analytical gas chromatography, Academic Press Inc., London, 1997, 8. E. deHoffmann, J. Charette, V. Stroobant, Spektrometria mas, WNT, Warszawa, 1998.

82

Chromatograficzny rozdział związków chiralnych Wykładowca: prof. dr hab. Teresa Kowalska Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.057 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Bezpośrednie oraz pośrednie rozdziały chromatograficzne enancjomerów – strategia ogólna. Sorbenty robione „na krawiecką miarę”. Chiralne fazy stacjonarne. Trzy generacje chiralnych faz stacjonarnych wg Pirkle’a. Podstawione poliakryloamidy jako chiralne fazy stacjonarne do rozdziału leków. Optycznie czynny poli(metakrylan trifenylometylowy) oraz jego analogi jako chiralne fazy stacjonarne. Pochodne celulozy jako chiralne fazy stacjonarne. Chiralne modyfikatory faz ruchomych. Chromatografia par jonowych z chiralnym heteronem. Cyklodekstryny jako modyfikatory faz ruchomych – tworzenie kompleksów inkluzyjnych. Albuminy jako modyfikatory faz ruchomych. Estry kwasu winowego jako selektory chiralne. Czynniki kompleksujące (jony metali przejściowych) jako modyfikatory faz ruchomych. Analityczne i preparatywne zastosowania rozdziałów chromatograficznych enancjomerów. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z technikami chromatograficznymi, słuŜącymi do rozdziału związków chiralnych. Główny nacisk jest w tym cyklu wykładowym połoŜony na rozwiązywanie jednego z najwaŜniejszych zadań separacyjnych, jakim są rozdziały par enancjomerów. Umiejętność skutecznego rozdziału par enancjomerów (zarówno w skali analitycznej, jak i preparatywnej) jest bardzo istotna dla nauk farmaceutycznych, biologii molekularnej oraz innych tzw. „life sciences”. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat chromatograficznego rozdzielania związków chiralnych, ze szczególnym uwzględnieniem rozdzielania par enancjomerów. Powinien równieŜ umieć w praktyce rozróŜniać róŜne strategie stosowane w tym zakresie, a takŜe orientować się w ich indywidualnej przydatności przy rozwiązywaniu problemów praktycznych. Zalecana literatura: 1. Z. Witkiewicz, Podstawy chromatografii, WNT, Warszawa, 2005, 2. S.G. Allenmark, Chromatographic Enantioseparation, Ellis Horwood Ltd, Chichester, 1988, 3. Liquid Chromatography in Biomedical Analysis, pod red. T. Hanai, Journal of Chromatography Library, Vol.

50, Elsevier, Amsterdam, 1991, 4. Thin Layer Chromatography in Chiral Separations and Analysis, pod red. T. Kowalskiej i J. Shermy,

Chromatographic Science Series, Vol. 98, CRC Press, Boca Raton, 2007.

83

Planowanie eksperymentu w chromatografii

Wykładowca: dr Ivana Stanimirova-Daszykowska Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.058 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Problemy eksperymenalne w chromatografii. Kroki przeprowadzania procedury chromatograficznej. Strategie optymalizacji eksperymentu chromatogaficznego. Funkcja odpowiedzi układu chromatograficznego (rozdzielczość, współczynnik rozdziału, współczynnik selektywności i współczynnik retencji). Wybór kryteriów elementarnych i ilościowy opis chromatogramu. Jednoczynnikowa i wieloczynnikowa optymalizacja. Korelacja. Regresja liniowa i regresja wieloraka. Plany kompletne i typu dwa do f-tej. Macierz planu. Przykłady planów 23 i 24 uŜywanych w chromatografii cieczowej. Zastosowanie ułamkowegu planu selekcyjnego do optymalizacji rozdziału w elektroforezie kapilarnej. Plany Placketta i Burmana i ich zastosowanie do optymalizacji rozdziału tetracykliny w preparatach farmaceutycznych. Plany trójpoziomowe. Centralny plan kompozycyjny i jego zastosowanie w chromatografii gazowej pestycydów. Zastosowanie planu Doehlerta do opracowania szybkiej procedury HPLC z elucją gradientową. RóŜne kryteria optymalności planów. D-optymalność. Plany mieszanin i ich zastosowanie do optymalizacji zawartości modyfikatora i składu fazy ruchomej w HPLC. Wprowadzenie do zagadnień optymalizacji: poszukiwanie minimum w przedziale, metoda optymalizacji wielowymiarowej „sympleks”. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi planowania eksperymentu i optymalizacji rodziału chromatgraficznego. Efekty kształcenia: Umiejętność wyboru odpowiedniej metodyki planowania eksperymentu w zaleŜności od problemu chromatograficznego i jej zastosowanie w praktyce. Zalecana literatura: 1. M. Korzyński, Metodyka eksperymentu, WNT, Warszawa, 2006. 2. D.L. Massart, B.G.M. Vandeginste, L.M.C. Buydens, S. De Jong, P.J. Lewi, J. Smeyers –Verbeke, Handook

of Cemometrics and Qualimetrics: Part A, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, 1997. 3. J. Kusiak, A. Danielewska-Tułecka i P. Oprocha, Optymalizacja, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa,

2009. 4. D.C. Montgomery, Design and analysis of experiments, John Wiley & Sons, Arizona, USA, 2005. 5. L. Eriksson, E. Johansson, N. Kettaneh-Wold, C. Wikström i S. Wold, Design of experiments, 3rd edition,

Umetrics Academy, Umeå, Sweden, 2008.

84

Specjalne techniki chromatograficzne Wykładowca: prof. dr hab. Teresa Kowalska Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.059 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Chromatografia Ŝelowa (zastosowania analityczne i fizykochemiczne). Chromatografia jonowa: chromatografia jonowymienna, chromatografia wykluczania jonowego oraz chromatografia par jonowych. Chromatografia ekstrakcyjna (fazy stacjonarne i ruchome, podstawowe zastosowania). Chromatografia powinowactwa. Chromatografia przeciwprądowa i kroplowa chromatografia przeciwprądowa. Chromatografia kompleksacyjna. Chromatografia fluidalna. Techniki elektroforetyczne (elektroforeza strefowa, elektroforeza przesuwającej się granicy, izotachoforeza, ogniskowanie izoelektryczne). Elektrochromatografia oraz inne techniki mieszane. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z technikami chromatograficznymi, słuŜącymi do rozwiązywania specjalnych, czyli nie uniwersalnych (ogólnych) problemów separacyjnych. Materiał objęty wykładem w szczególności uwzględnia rozdzielanie makromolekuł pochodzenia naturalnego i syntetycznego, rozdzielanie związków chemicznych o budowie jonowej oraz chromatograficzne rozdzielanie izotopów promieniotwórczych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat nauk o rozdzielaniu materii, a bardziej konkretnie, na temat specjalnych technik chromatografii cieczowej oraz specjalnych obszarów ich zastosowania. Powinien równieŜ wiedzieć, którą technikę chromatograficzną najlepiej jest zastosować celem moŜliwie najlepszego rozwiązania danego problemu analitycznego. Zalecana literatura: 1. T. Kremmer, L. Boross, Gel Chromatography, Akademiai Kiado, Budapest, 1979, 2. Extraction Chromatography pod red. T. Brauna i G. Ghersiniego, Journal of Chromatography Library, Vol. 2,

Elsevier, Amsterdam, 1975, 3. J. Turkova, Affinity Chromatography, Journal of Chromatography Library, Vol. 12, Elsevier, Amsterdam,

1978, 4. Electrophoresis, pod red. Z. Deyla, Journal of Chromatography Library, Vol. 18, Elsevier, Amsterdam, 1979, 5. Modern Supercritical Fluid Chromatography, pod red. C.M. White’a, Dr Alfred Hőthig Verlag, Heidelberg,

1988, 6. W.D. Conway, Countercurrent Chromatography, VCH Publishers Inc., New York, 1989, 7. Z. Witkiewicz, Podstawy chromatografii, WNT, Warszawa, 2005, 8. D. Berek, M. Dressler, M. Kubin, K. Marcinka, Chromatografia Ŝelowa, PWN, Warszawa, 1989.

85

Zastosowania technik chromatograficznych w badaniach produktów naturalnych

Wykładowca: dr Mieczyslaw Sajewicz Kod przedmiotu: 0310-2.03.4.060 Rodzaj przedmiotu: Specjalizacyjny ECTS: 2 Wykład + konwersatorium Numer w siatce studiów: 9 Liczba godzin: 15 + 7,5 Semestr: 1 lub 2 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub


problemów Metody oceny: Rozwiązywanie zagadnień, prezentacje ustne, egzamin końcowy (pisemny) Treści merytoryczne: Przygotowanie próbki produktu naturalnego do analizy chromatograficznej. Metody ekstrakcyjne – ekstrakcja ciągła (Soxhlet), przyspieszona ekstrakcja rozpuszczalnikowa ASE, ekstrakcja do fazy stałej (SPE), ekstrakcja w stanie nadkrytycznym (SFE), ekstrakcja w stanie równowagi międzyfazowej. Zastosowanie chromatografii cienkowarstwowej, chromatografii cieczowej i chromatografii gazowej. Zastosowanie technik sprzęŜonych TLC/MS, LC/MS, GC/MS. Zastosowanie technik chromatograficznych w badaniach materiału roślinnego. MoŜliwości stosowania technik chromatograficznych w badaniach biochemicznych, produktach spoŜywczych, produktach farmaceutycznych, produktach petrochemicznych. Badania jakościowe i ilościowe w analizie chromatograficznej. Cele przedmiotu: Zapoznanie studentów z moŜliwościami zastosowania technik chromatograficznych, w analizie produktów naturalnych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę w zakresie przygotowania próbki do analizy chromatograficznej jak równieŜ w zakresie doboru odpowiedniej metody chromatograficznej. Zalecana literatura: 1. J. Namieśnik, Pobieranie próbek środowiskowych do analizy, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa,

1995, 2. Farmakopea Polska, wyd. VII, praca zbiorowa, Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, 2008, 3. Farmakopea polska VIII - suplement praca zbiorowa wydawca: Polskie Towarzystwo Farmaceutyczne, 2009, 4. Z. Witkiewicz, Podstawy chromatografii, WNT, Warszawa, 2005.

86





87

WYKŁAD MONOGRAFICZNY Numer w siatce studiów: 10 Forma zajęć: Wykład Liczba godzin:* 5×15 Semestr: Zimowy (1) + letni (2) + zimowy (3) ECTS: 5×1

* wykłady do wyboru: 5×15 godzin

88

Polimery – materiały XXI wieku Wykładowca: dr hab. inŜ. Ewa Schab-Balcerzak Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.061 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Pojęcie makrocząsteczki. Znaczenie polimerów w Ŝyciu człowieka. Rys historyczny rozwoju polimerów. Pojęcia podstawowe dotyczące makrocząsteczek (średnie masy molowe, temperatura zeszklenia, morfologia). Klasyfikacja polimerów. Budowa makrocząsteczek. Rodzaje polireakcji (polimeryzacja łańcuchowa i stopniowa). Metody polimeryzacji (w masie, w rozpuszczalniku lub zawiesinie, w dyspersjach i na granicy faz). Właściwości polimerów (termiczne, mechaniczne, optyczne). Podstawowe grupy polimerów. Projektowanie polimerów o określonych właściwościach. Polimery ciekłokrystaliczne. Polimery biodegradowalne. Polimery półprzewodzące prąd elektryczny. Kierunki rozwoju badań polimerów. Polimery „inteligentne”. Polimery z pamięcią kształtu (z termiczną pamięcią kształtu indukowaną pośrednio i bezpośrednio, chemomechaniczną i pamięcią kształtu indukowaną światłem). Polimery elektrostrykcyjne. Materiały magnetostrykcyjne. Polimery piezolektryczne. Polimery zmieniające kolor – „polimerowe kameleony” (elektrochromowe, termochromowe). Polimery emitujące światło (elektroluminescencyjne i fotoluminescencyjne). Polimery samonaprawiające się. Polimery amfifilowe (LCST, UCST i schizofreniczne) i ich zastosowanie w medycynie. Polimery w elektronice (tranzystory, kondensatory, sensory). Polimerowe ogniwa słoneczne. Polimery dla fotoniki (holograficzny zapis informacji, struktury fotoniczne). Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych metod syntezy polimerów, badania ich wybranych właściwości fizykochemicznych, strategii projektowania polimerów o określonych właściwościach oraz moŜliwości zastosowania ich w nowoczesnych technologiach. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat polimerów: ich znaczenia, metod otrzymywania, właściwości fizykochemicznych, relacji między strukturą a właściwościami oraz wykorzystania ich w nowoczesnych dziedzinach techniki: elektronice, optoelektronice, fotonie jak i w medycynie. Zalecana literatura: 1. Praca zbiorowa, Chemia polimerów, red. Z. Florjańczyk, S. Penczek, Wydawnictwo Politechniki

Warszawskiej, tom 1-3, Warszawa, 2002, 2. J.F. Rabek, Współczesna wiedza o polimerach, PWN, Warszawa, 2008, 3. H. Galina, Fizyka materiałów polimerowych; makrocząsteczki i ich układy, WNT, Warszawa, 2008, 4. D. Braun, H. Cherdron, M. Ritter, B. Voit, Polymer Synthesis: Theory and Practice, 4th Ed. Springer-Verlag

Berlin Heidelberg, 2005.

89

Bioinformatyka Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Jarosław Polański

dr Andrzej Bąk Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.062

Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Pojęcie bioinformatyki. Chemiczne podstawy bioinformatyki. Informacja kodowana w strukturach biopolimerów kwasów nukleinowych, białek, polisacharydów. Kod genetyczny. Metody analizy sekwencji biopolimerów. Ekspresja genów. Genomika. Proteomika. Metody syntezy biopolimerów. Modelowanie układów biologicznych. Modelowanie oddziaływań lek-receptor. Chemogenomika. Katalogowanie informacji biologicznych. Bazy danych bioinformatyki – sekwencji DNA, białek. Metody obliczeniowe inspirowane strategiami naturalnymi. Sieci neuronowe. Neuron biologiczny i obliczeniowy. Sieć neuronów. Synapsy i sygnały wejściowe. Wagi. Funkcje aktywacji. Graficzne obraz neuronu obliczeniowego. Łączenie neuronów sieci. Architektura sieci. Warstwa ukryta. Warstwa wyjściowa. Podstawowe metody uczenia sieci. Uczenie z nadzorem i bez nadzoru. Sieci samoorganizujące się. Algorytmy uczenia sieci samoorganizujących się. Algorytm Kohonena. Zastosowania sieci Kohonena w projektowaniu leków. Sieci jednokierunkowe wielowarstwowe. Wsteczna propagacja błędów. Algorytmy uczące. Dobór optymalnej architektury. Wybrane zastosowania sieci wielowarstwowych. Obszary zastosowań sieci neuronowych. Przykłady zastosowań sieci neuoronowych uczonych z nadzorem w chemii leków. Przykłady programów komputerowych realizujących algorytmy sieci neuronowych. Podstawy programowania w środowisku MATLAB. Programowanie algorytmów neuronowych w środowisku MATLAB. Drug Design Toolbox (DDT) for MATLAB. Cele przedmiotu: Przedstawienie przedmiotu i podstawowych pojęć bioinformatyki, w szczególności, chemicznych podstaw bioinformatyki, badania i katologowania struktur biopolimerów oraz metod obliczeniowych inspirowanych strategiami naturalnymi. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać wiedzę na temat podstawowych zagadnień bioinformatyki oraz znać zasoby oraz metody korzystania z baz danych bioinformatycznych. Zalecana literatura: 1. P.G. Higgs, T.K. Attwood, Bioinformatyka i ewolucja molekularna, PWN, Warszawa, 2008, 2. A.D. Baxevanis, B.F.F. Ouellette (Eds.), Bioinformatyka Podręcznik do analizy genów i białek, PWN,

Warszawa, 2005, 3. J. Zupan, J. Gasteiger, Neural Networks in Chemistry and Drug Design, Wiley-VCH, Weinheim, 1999.

90

Modelowanie QSAR Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Jarosław Polański Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.063 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Cząsteczka chemiczna. Przestrzeń chemiczna. Wirtualna przestrzeń chemiczna. Faktualna przestrzeń chemiczna. Architektura chemii. Deskryptory molekularne. Ładunki cząstkowe. Efekty elektronowe. Efekty steryczne. Stała Hammetta. Stała Taft. Indeksy topologiczne. Funkcja autokorelacji i podobne deskryptory. Stała hydrofobowości. Metoda Hanscha i Rekkera. Cząsteczkowe pole oddziaływania (MIF). Modelowanie QSAR metodą Hammeta. Modelowanie QSAR metodą Hanscha. Modelowanie QSAR vs Rzeczywiste procesy oddziaływania leku. Transport leku w organizmie. Matematyczne narzędzia modelowania QSAR. Domena QSAR. Model Kubinyi’ego. Wymiarowość QSAR. Formalne klasyfikacje QSAR. Formalizmy 0D – 6D QSAR. Proste i złoŜone modele 1D (0D) QSAR. Modelowanie 2D QSAR. Indeksy topologiczne w modelach QSAR. Modelowanie 3D QSAR. Comparative Molecular Field Analysis (COMFA). Szeregi steroidowi: corticosteroid binding globulin (CBG) i testosterone binding globulin (TBG) w projektowaniu leków. Analiza głównych składowych (PCA). Metoda najmniejszych częściowych kwadratów (PLS). Metody walidacji modeli. Wizualizacja modeli. Redukcja danych. Comparative Molecular Similarity Analysis (COMSIA). Comparative Molecular Surface Analysis (COMSA). Analiza COMSA z formalizmem sektorowym i samoorganizującej się mapy (SOM). Molecular Shape Analysis (MSA). Modelowanie 4D QSAR. Przestrzeń konformacyjna. Grid cell occupancy descriptors (GCOD). Molecular shape spectrum (MSS). Modele 4D QSAR. Modelowanie 5D i 6D QSAR. Programy komputerowe do modelowania QSAR. QSAR a wirtualny skrining. Sukcesy i poraŜki metody QSAR. Cele przedmiotu: Prezentacja podstawowych problemów modelowania QSAR. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat współczesnych schematów modelowania QSAR oraz praktyczne umiejętności zastosowania tych metod w projektowaniu leków. Zalecana literatura: 1. G. Patrick, Chemia medyczna, WNT, Warszawa, 2003, 2. R. Silverman, Chemia organiczna w projektowaniu leków, WNT, Warszawa, 2004, 3. A. Vedani, M. Dobler, MA. Lill, The Challenge of Predicting Drug Toxicity in silico, Basic & Clinical

Pharmacology & Toxicology 2006, 99, 195–208.

91

Przemysł farmaceutyczny Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Jarosław Polański Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.064 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Historia. Penicylina. Leki farmaceutyczne. Sektor badawczo-rozwojowy. Poszukiwanie i projektowanie leków. Poszukiwanie vs Projektowanie. Przemysł i uczelnie. Trendy w sektorze badawczo-rozwojowym na świecie. Badanie jakości w przemyśle leków. Zanieczyszczenia. Problemy poszukiwania i projektowania leków w przemyśle farmaceutycznym. Synteza organiczna. Czynniki ekonomiczne w przemyśle farmaceutycznym. Faramkoekonomika. Synteza organiczna w przemyśle farmaceutycznym. Chromatografia w przemyśle farmaceutycznym. Związki chiralne w przemyśle farmaceutycznym. Biotechnologia w przemyśle farmaceutycznym. Ludzka insulina. Ludzki hormon wzrostu. Rekombinowane DNA i zwierzęta transgeniczne. Formuła leku. Dawkowanie. Bezpieczeństwo. Badania in vitro oraz in vivo. Testy przedkliniczne, kliniczne. Rynek leków. Bestselery faramaceutyczne. Witaminy. Aminokwasy. Suplementy i dodatki do Ŝywności. Syntetyczne środki słodzące. Historia syntetycznych środków słodzących. Historyczne uwarunkowania konsumpcji środków słodzących. Komercyjne syntetyczne środki słodzące. Znaczenie projektowania molekularnego w badaniach syntetycznych środków słodzących. Od odkrycia do produktu komercyjnego. Marketing farmaceutyczny. Prawa autorskie i ich pierwszeństwo. Koszt rozwiązań innowacyjnych. Koszty w przemyśle farmaceutycznym. Zasoby przemysłu farmaceutycznego. Biznes projektowania leków. Leki markowe i generyczne. Uwarunkowania prawne. Agencje ustawodawcze. Food and Drug Agency (FDA). European Medicines Agency. System ubezpieczeń i ochrony zdrowia. Leki w krajach rozwijających się. Leki a styl Ŝycia. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych problemów przemysłu farmaceutycznego oraz pokrewnych przemysłów, w szczególności przemysłu syntetycznych środków słodzących. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę opisującą relację pomiędzy sektorem badawczo-rozwojowym a przemysłem farmaceutycznym oraz znać podstawowe uwarunkowania ekonomiczne determinujące rozwój sektora chemii leków. Zalecana literatura: 1. W.J. Spillane (Ed.), Optimizing sweet taste in foods, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 2006, 2. J. Emsley, Piękni, zdrowi, witalni, CIS, Warszawa, 2006, 3. E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych, WNT, Warszawa, 2008.

92

Chemia kosmetyków Wykładowca: dr Halina Niedbała Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.065 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Kosmetyki – od antyku do czasów współczesnych. Surowce kosmetyczne. Emulgatory. Środki konserwujące. Wypełniacze. Środki powierzchniowo czynne. Barwniki i pigmenty. Witaminy. Stabilizatory. Woski. Składniki aktywne. Środki zmiękczające powierzchnie. Liposomy. Typy kosmetyków. Środki nawilŜające. Szampon. Mydło. Filtr słoneczny. Samoopalacz. Perfumy. Pasty do zębów. Antyperspiranty. Antyseptyki w kosmetyce. Czwartorzędowe sole amoniowe. Kwas borowy. Nadtlenek wodoru. Fenol. Iod. Antyseptyczne dezodoranty. Nomenklatura składników kosmetycznych (oznaczenia). Skóra – jako główny cel działania kosmetyków. Warstwy skóry. Epidermis. Dermis. Składniki skóry. Funkcje skóry. Starzenie skóry. Pigmentacja skóry. Melanina. Melanocyty. Choroby skóry. Dermatologia. Anatomia i fizjologia skóry – jako konsekwencje chemicznej struktury skóry. Gojenie ran. Preparaty wspomagające gojenie ran. Kosmetyki działające na paznokcie. Fitokosmetyki. Lecytyny. Saponiny. Taniny. Antocyjaniny. Hormony. Formy kosmetyczne. Ekstrakty naturalne jako kosmetyki. Uregulowania prawne w dziedzinie kosmetologii i kosmetyków. Dokumentacja kosmetyku. Oznakowanie i metkowanie kosmetyku. Skróty stosowane w oznaczeniu składu kosmetyku. Lek vs. Kosmetyk. Krajowe regulacje prawne. Sektor naukowo-badawczy i przemysł kosmetyków. Kosmetyki a styl Ŝycia. Operacje chemiczne w technologii kosmetycznej. Cele przedmiotu: Przedstawienie chemicznych struktur tworzących skórę, która jest podstawowym obiektem działania kosmetyków. Zapoznanie studentów z podstawowymi problemami preparatyki kosmetycznej oraz surowców stosowanych chemii kosmetycznej. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat budowy skóry oraz mechanizmów działania kosmetyków, zasad preparatyki kosmetyków oraz uwarunkowań prawnych w zakresie chemii kosmetyków. Zalecana literatura: 1. M.C. Martini, Kosmetologia i farmakologia skóry, PZWL, Warszawa, 2007. 2. R.W. Malinka, Zarys Chemii Kosmetycznej, Volumed, 1999. 3. R. Glinka, Receptura kosmetyczna, Oficyna Wydawnicza MA, Łódź, 2003.

93

Chemia bionieorganiczna Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Stanisław Krompiec Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.066 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Przedmiot chemii bionieorganicznej, podstawowe pojęcia. Elementy chemii bionieorganicznej, biocząsteczki jako ligandy wiąŜące metale, porfiryny, koryny, aminokwasy, kwasy nukleinowe, enzymy i koenzymy i inne bioligandy. Wiązanie się jonów metali i kompleksów z centrami aktywnymi biocząsteczek, aspekty termodynamiczne i kinetyczne, efekty koordynacji. Kompleksy modelowe i pojęcie spontanicznego składania. Stabilizacja struktury białka i kwasów nukleinowych przez jony metali. Wybór i włączanie jonów metali w aktywne miejsca białek. Kontrola i wykorzystywanie stęŜenia jonów metali w komórkach, korzystne i niekorzystne działanie jonów metali, Ŝelazo jako metal korzystny, rtęć jako przykład metalu toksycznego. Funkcje metali w metaloproteinach, funkcje metaloenzymów, metaloenzymy jako selektywne biokatalizatory. RóŜnorodność funkcji centrów metalicznych w zaleŜności od otoczenia biologicznego, np. białkowego. Komunikacyjne role metali w biologii, transport i magazynowanie jonów metali. Reakcje przenoszenia atomów i grup, mechanizm transportu ditlenu. Metale, ich jony i związki w medycynie. Dostępność biologiczna jonów metali, farmaceutyki zawierające metale – biodostępność, aktywność farmakologiczna, toksyczność. Metody fizyczne w chemii bionieorganicznej: metody rentgenograficzne, metody rezonansu magnetycznego, spektroskopia mossbauerowska, spektroskopia elektronowa i oscylacyjna, pomiary magnetyczne, pomiary potencjałów redoks, mikrosonda elektronowa. Cele przedmiotu: Pokazanie roli jonów metali i ich związków w biologii, przedstawienie oddziaływań jon metalu – bioligand. Przedstawienie sposobów wiązania metali przez bioligandy, omówienie mechanizmów reakcji z udziałem metali skoordynowanych przez bioligandy. Przedstawienie metod fizycznych badania roli metali w procesach biochemicznych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien znać rolę metali, ich jonów. Ich związków, szczególnie kompleksowych w biologii, biochemii, w prawidłowym funkcjonowaniu organizmów Ŝywych, w medycynie. Powinien mieć świadomość skutków biologicznych obecności metali w środowisku: w wodzie, Ŝywności, lekach. Zalecana literatura: 1. S.J. Lippard, J.M. Berg, Podstawy chemii bionieorganicznej, PWN, Warszawa, 1998. 2. F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus, Chemia nieorganiczna, PWN, Warszawa 1995.

94

Metody diagramatyczne w chemii kwantowej Wykładowca: prof. dr hab. Stanisław Kucharski Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.067 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Operatory kreacji-anihilacji; wektor stanu w ujęciu liczb obsadzeń. Operatory kwantowo - mechaniczne w teorii drugiej kwantyzacji: operator jednoelektronowy, operator dwuelektronowy. WyraŜenie na wartość oczekiwaną dla operatora jedno- i dwu-elektronowego. Porządek (iloczyn) normalny, zwęŜenie (kontrakcja) operatorów. Reguły komutacji. Twierdzenie Wicka. Graficzna reprezentacja operatorów jedno- i dwu-elektronowych. Zasady przyporządkowania diagramów wyraŜeniom algebraicznym. Metody diagramatyczne w wielociałowym rachunku perturbacyjnym. Diagramatyczny obraz wyraŜenia na energię w metodzie Hartree-Focka. Operator zaburzenia Moellera-Plesseta (MP). Pierwszy rząd rachunku zaburzeń MP dla stanów niehartree-fockowskich. Diagramy topologicznie równowaŜne i nierównowaŜne. Diagramy Goldstone'a i diagramy antysymetryzowane. Diagramy Hugenholtza. Przepis na systematycznie generowanie diagramów Hugenholtza w dowolnym rzędzie rachunku zaburzeń. Diagramy spójne, niespójne i niezwiązane. Zasada odpowiedniości poprawek w rachunku zaburzeń Rayleigha-Schroedingera i rachunku wielociałowym. Twierdzenie o diagramach związanych. Eliminacja diagramów niezwiązanych. Drugi, trzeci, czwarty rząd rachunku zaburzeń w ujęciu diagramatycznym dla energii. Rachunek MP dla stanów niehartree-fockowskich. Metoda bezpośredniego mieszania konfiguracji (CI) w ujęciu diagramatycznym. Operatory wzbudzeń. Schemat iteracyjny w metodzie CI. Diagramatyczne sformułowanie metody sprzęŜonych klasterów (CC). WyraŜenie na energię w metodzie CC w formalizmie diagramatycznym. Diagramatyczna postać równań na amplitudy. Równania CC w ujęciu diagramów antysymetryzowanych i w ujęciu diagramów Goldstone'a. Twierdzenie o diagramach związanych w metodzie CC. Cele przedmiotu: Szczegółowe przedstawienie jednego z podstawowych narzędzi współczesnej chemii kwantowej, jakim jest metoda diagramów Feynmana. Efekty kształcenia: Nabycie umiejętności posługiwania się metodą diagramatyczną przy wyprowadzaniu równań pojawiających się w metodach posthartree-fockowskich metodach chemii kwantowej. Zalecana literatura: 1. A. Szabo, N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry, McGraw-Hill, New York, 1989. 2. R. J. Bartlett, M. Musiał, Coupled-Cluster theory in quantum chemistry, Rev. Mod. Phys., 79, 291 (2007).

95

Chemia kwantowa biomolekuł Wykładowca: prof. UŚ, dr hab. Maria Jaworska Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.068 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Obliczenia teoretyczne w spektroskopii elektronowej i fotochemii molekuł biologicznych. Metody teoretyczne stosowane w obliczeniach widm elektronowych – TDDFT, CASPT2, CIS. Opis przejść elektronowych w metodzie CASPT2 i TDDFT. Moc oscylatora. Rodzaje przejść elektronowych. Reguły wyboru w spektroskopii. Widmo elektronowe porfiryny. Model czteroorbitalny Goutermana. Powierzchnie energii potencjalnej stanu podstawowego i stanów wzbudzonych. Diagram Jabłońskiego. Zasada Francka-Condona. Fluorescencja, fosforescencja. Unikanie przecięć i przecięcia stoŜkowe. Teoretyczny opis procesu fotodysocjacji. Modelowanie procesu widzenia - retinal i rodopsyna. Obliczenia CASSCF/CASPT2 dla fotoizomeryzacji retinalu. Retinal+rodopsyna – obliczenia QM/MM, interpretacja przesunięcia opsynowego. Modele ciągłe środowiska (PCM, COSMO). Bioluminescencja – teoretyczna interpretacja działania lucyferyn, chromoforów organizmów świecących. Obliczenia metodami chemii kwantowej struktury i fluorescencji chromoforu zielonego białka fluoryzującego (GFP). Właściwości fotochemiczne zasad nukleinowych –obliczenia TDDFT i CASPT2. Filtry UV – obliczenia widm i teoretyczne objaśnienie działania. Przykłady obliczeń dla kryptochromów, związków reagujących na światło w organizmach Ŝywych. Oddziaływanie stanów o róŜnej multipletowości – sprzęŜenie orbitalno-spinowe. Badanie stanu spinowego metaloenzymów metodami chemii kwantowej. Ferromagnetyzm i antyferromagnetyzm molekularny. Hamiltonian van Vlecka-Heisenberga-Diraca. Obliczanie stałej wymiany Heisenberga metodami UDFT i CASPT2 dla modeli metaloenzymów. Teoretyczne badanie mechanizmów i energetyki reakcji metaloenzymów na przykładzie enzymów hemowych i niehemowych Ŝelaza. Wyznaczanie energii reakcji przeniesienia elektronu w metaloenzymach. Teoria Marcusa. Energia reorganizacji. Obliczenia potencjału redoks cząsteczek biologicznych. Cele przedmiotu: Przedstawienie podstawowych zagadnień w obliczeniach teoretycznych widm elektronowych, reakcji fotochemicznych i właściwości fotofizycznych molekuł o znaczeniu biologicznym, właściwości magnetycznych oraz reaktywności molekuł o znaczeniu biologicznym. Modelowanie reakcji enzymatycznych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu pojęć teoretycznego opisu widm elektronowych, fotofizycznych, fotochemicznych i magnetycznych oraz struktury i reaktywności cząsteczek o znaczeniu biologicznym. Powinien znać metody stosowane do tych zagadnień, oraz umieć zastosować odpowiednią metodę do konkretnego problemu. Zalecana literatura: 1. M. Olivucci, Ed., Computational Photochemistry, Elsevier, 2005. 2. L. Noodleman, T. Lovell, W.-G. Han, J. Li, F. Himo, Quantum Chemical Studies of Intermediates and

Reaction Pathways in Selected Enzymes and Catalytic Synthetic Systems Chem. Rev., 104 (2004) 459-508. 3. P.E.M. Siegbahn, M.R.A. Blomberg, Transition-Metal Systems in Biochemistry Studied by High-Accuracy

Quantum Chemical Methods, Chem. Rev., 100 (2000) 421-438.

96

Metoda sprzęŜonych klasterów Wykładowca: dr hab. Monika Musiał Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.069 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Definicja funkcji falowej w metodzie sprzęŜonych klasterów (CC), rozwinięcie wykładnicze, definicja operatora klasterowego, działanie operatora klasterowego na funkcję referencyjną, ogólna postać równań sprzęŜonych klasterów i wyraŜenie na energię CC, twierdzenie Campella-Bakera-Hausdorffa, pojęcie wymiarowej ekstensywności. Diagramatyczna postać całek jedno- i dwu-elektronowych oraz operatorów klasterowych, ogólne zasady tworzenia diagramów w metodzie CC, diagramatyczna postać równań na T1 i T2 dla stanu hartree-fockowskiego (HF) w standardowym sformułowaniu. NierównowaŜność linii otwartych w antysymetryzowanych diagramach równań sprzęŜonych klasterów. Systematyczne generowanie róŜnych rodzajów diagramów (diagramy spójne, diagramy niespójne, diagramy niezwiązane) pojawiających się w równaniach CC, eliminacja diagramów niespójnych i niezwiązanych. Alternatywna metoda wyprowadzania równań CC. Iteracyjne rozwiązywanie równań CC, generowanie diagramów wielociałowego rachunku zaburzeń (Many Body Perturbation Theory, MBPT) podczas iterowania równań CC. Metoda sprzęŜonych klasterów ze wzbudzeniami pojedynczymi i podwójnymi (model CCSD) dla stanu HF i nie-HF, metoda sprzęŜonych klasterów z pełnym uwzględnieniem wzbudzeń trzykrotnych (model CCSDT) i wzbudzeń czterokrotnych (model CCSDTQ). Pojęcie diagramu pośredniego i rzędu procedury obliczeniowej. Przekształcenie przez podobieństwo, definicja hamiltonianu transformowanego. Kwaziliniowa postać równań. Wyznaczanie własności molekularnych, optymalna geometria, częstości harmoniczne. Wyznaczanie energii wzbudzeń przy uŜyciu metody CC w połączeniu z metodą równań ruchu (Equation of Motion, EOM). Definicja operatora R, równanie Schroedingera dla stanów wzbudzonych, postać równań na amplitudy R i energię wzbudzeń, forma równania własnego. Wykonanie testowych obliczeń energii stanu podstawowego, własności molekularnych i energii wzbudzeń. Cele przedmiotu: Nabycie umiejętności konstruowania równań CC (algebraicznie i diagramatycznie), wykonywania obliczeń, wyboru właściwego modelu CC, wyznaczania własności molekularnych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien opanować wiedzę z zakresu podstaw metody CC w stopniu pozwalającym na jej praktyczne zastosowanie w teoretycznych badaniach małych molekuł jak równieŜ być w stanie rozróŜniać róŜne warianty metody CC. Zalecana literatura: 1. L. Piela, Idee Chemii Kwantowej, PWN, Warszawa, 2003. 2. S.A. Kucharski, R.J. Bartlett, Advances in Quantum Chemistry, 18, 281-345 (1986). 3. R.J. Bartlett, M. Musiał, Rev. Mod. Phys., 79, 291-352 (2007).

97

Metody obliczeniowe w projektowaniu nowych materiałów Wykładowca: dr Tadeusz Pluta Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.070 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Podstawowe pojęcia: modelowanie i symulacje numeryczne w nauce o materiałach. Metoda Monte Carlo: podstawy, rys historyczny, podstawowe zastosowania. Algorytm Metropolisa dla zespołu kanonicznego oraz mikrokanonicznego. Metoda Monte Carlo dla układu spinów: modele Isinga i Heisenberga. Dynamika molekularna: modele potencjałów międzyatomowych, potencjały typu ciasnego wiązania (tight-binding), całkowanie równań ruchu, warunki graniczne. Teoria funkcjonałów gęstości (DFT): równania Kohna-Shama, typu funkcjonałów: lokalne, gradientowe i hybrydowe, zalety metod DFT w nauce o materiałach. Obliczenia równoległe: skalowanie się algorytmu, współczesne strategie obliczeniowe dla układów o duŜej liczbie atomów. Obliczenia numeryczne dla nanorurek węglowych: materiały węglowe, struktura fulerenów i nanorurek, obliczenia tight-binding, geometria i struktura elektronowa nanorurek, pasma energetyczne, spektroskopia Ramana i własności elastyczne nanorurek. Organiczne materiały w optyce nieliniowej (NLO): nieliniowe własności optyczne w skali makro i mikro, optymalne parametry dla materiałów NLO, architektura molekularna typu donor-mostek-akceptor, polieny i polieny w zastosowaniu NLO, cząsteczki oktupolarne dla zastosowań NLO. Wyznaczanie składowych tensorów hiperpolaryzowalności dla materiałów NLO, kryteria doboru najlepszego algorytmu. Cele przedmiotu: Wprowadzenie podstawowych pojęć i metod nauki o materiałach, przegląd metod numerycznych stosowanych dla róŜnych skal modelowania. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien znać podstawowe metody stosowane w nauce o materiałach i umieć dobrać odpowiednią metodę numeryczną dla konkretnego etapu projektowania materiałów. Zalecana literatura: 1. D. Raabe, Computational Materials Science, Wiley-VCH, 1998.

98

Spektroskopia w podczerwieni układów wodorowo związanych Wykładowca: prof. UŚ. dr hab. Henryk Flakus Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.071 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Efekty spektralne w widmach w podczerwieni będące atrybutem wiązań wodorowych. Wybrane zagadnienia z dziedziny ilościowych teorii widm podczerwonych wiązania wodorowego. Model "silnego sprzęŜenia". Efekty izotopowe H/D w widmach podczerwonych układów wiązań wodorowych. Problem wzajemnie oddziaływujących wiązań wodorowych w centrosymetrycznych dimerach wiązań wodorowych (kwasy karboksylowe). Oddziaływania ekscytonowe wibracyjne w stanach wzbudzonych. Elementy teorii widm w podczerwieni kryształów molekularnych. Podstawy spektroskopii w podczerwieni kryształów molekularnych z uŜyciem światła spolaryzowanego. Niekonwencjonalne efekty wiązania wodorowego: Efekty "samoorganizacji izotopowej" H/D w widmach podczerwonych izotopowo rozcieńczonych kryształów. Przykłady. Mechanizm dynamicznych oddziaływań kooperatywnych w układach wiązań wodorowych. Efekty elektronowe w widmach podczerwonych wiązania wodorowego. Łamanie oscylacyjnych reguł wyboru dla przejść dipolowych w centrosymetrycznych dimerach. Cele przedmiotu: Omówienie współczesnych teorii widm w zakresie podczerwieni układów wiązań wodorowych oraz nowych odkryć w dziedzinie badań doświadczalnych w dziedzinie spektroskopii wiązania wodorowego i ich konsekwencje dla rozwoju nowych kierunków badań dziedzinie metabolizmu układów biologicznych w środowisku cięŜkiej wody. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiąść poszerzoną wiedzę w zakresie najnowszych osiągnięć w dziedzinie spektroskopii wiązań wodorowych w zakresie podczerwieni i nowo odkrytych zjawisk w dziedzinie fizyko-chemii wiązania wodorowego. Zalecana literatura: 1. P. Schuster, G. Zundel, C. Sandorfy (Eds.), The Hydrogen Bond, Recent Developments in Theory and

Experiment, Parts I, II and III, North - Holland, Amsterdam, 1976. 2. H. Ratajczak and W.J. Orville - Thomas (Eds.), Molecular Interactions, Vol. I, Wiley, New York, 1980. 3. D. HadŜi (Ed.), Theoretical treatments of hydrogen bonding, Wiley, New York, 1997.

99

Związki optycznie czynne – otrzymywanie, zastosowania Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Stanisław Krompiec Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.072 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Chiralność jako właściwość obiektów materialnych, w tym molekuł. Przyczyny chiralności molekularnej, chiralność a symetria molekuł, konfiguracja względna i absolutna. Czynność optyczna, przyczyny, metody pomiaru, czystość optyczna. Metody otrzymywania chiralnych związków nieorganicznych, kompleksowych, metaloorganicznych i (w szczególności) organicznych. Metody rozdziału racematów: chemiczne i biologiczne, enzymy i preparaty biologiczne w procesach rozdziału racematów. Synteza asymetryczna, metody generowania centrów stereogenicznych. Chiralne katalizatory w syntezie asymetrycznej. Naturalne, chiralne bloki budulcowe. Wybrane zastosowania związków chiralnych: chiralne farmaceutyki, chiralne ligandy. Cele przedmiotu: Pprzedstawienie stanu wiedzy na temat chiralności obiektów materialnych, w tym szczególnie molekuł. Pokazanie roli chiralnych molekuł dla funkcjonowania organizmów Ŝywych. Przedstawienie nowoczesnych metod syntezy i pozyskiwania związków chiralnych. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać wiedzę na temat znaczenia, otrzymywania i zastosowań (szczególnie jako leków) związków chiralnych. Zalecana literatura: 1. J. SkarŜewski, Wprowadzenie do syntezy organicznej, PWN, Warszawa, 1999, 2. J. McMurry, Chemia organiczna, PWN, W-wa, 2000, 3. M.B. Smith, J. March, Advanced organic chemistry, Wiley –Interscience, 2007, 4. C. Willis, M. Willis, Synteza organiczna, Wyd. UJ, Kraków, 2004, 5. STREM Catalog, No 23, Metal catalysts for organic synthesis, 2010, 6. P. Kafarski, B. Lejczak, Chemia bioorganiczna, PWN, Warszawa, 1994, 7. J. Gawroński, K. Gawrońska, K. Kacprzak, M. Kwit, Współczesna synteza organiczna, PWN, Warszawa,

2004.

100

Relacje pomiędzy struktur ą molekuł a ich reaktywnością Wykładowca: prof. dr hab. inŜ. Stanisław Krompiec Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.073 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Związki pomiędzy strukturą molekuł, makromolekuł i wybranych ciał stałych a ich właściwościami fizykochemicznymi, szczególnie reaktywnością chemiczną. Teoria twardych i miękkich kwasów i zasad (ujęcie jakościowe i ilościowe); zastosowania w chemii organicznej i koordynacyjnej. Przewidywanie wyniku reakcji z wykorzystaniem teorii HSAB (np. reakcji kompleksowania, substytucji nuklefilowej). Równanie Hammetta i jego dalsze rozwinięcia w odniesieniu do reakcji organicznych i nieorganicznych oraz problemów spektroskopowych. Dyskusja znaczenia stałych podstawników oraz stałych reakcji w kontekście mechanizmów wybranych reakcji. Reguły symetrii orbitali w odniesieniu do reakcji pericyklicznych, szczególnie cykloaddycji i sigmatropowych. Analiza mechanizmów reakcji organicznych i nieorganicznych w świetle reguł Woodwarda i Hoffmanna. Przewidywanie kierunku reakcji pericyklicznych i stereochemii produktów. Struktura kompleksów metali a ich właściwości katalityczne. Wpływ donorowo-akceptorowych i sterycznych właściwości ligandów skoordynowanych z atomem metalu na właściwości kompleksu. Relacje pomiędzy strukturą katalizatorów homo i heterogenicznych a ich właściwościami katalitycznymi (aktywnością katalizatora i selektywnością procesu). Prezentacja mechanizmów wybranych reakcji katalitycznych. Zasady poszukiwania katalizatora do danej reakcji. Cele przedmiotu: Pokazanie nowego paradygmatu chemii: projektowanie struktury ze względu na oczekiwane właściwości. Pokazanie znaczenia analizy korelacyjnej w chemii. Efekty kształcenia: Student powinien wiedzieć, Ŝe reaktywność chemiczna jest funkcją struktury. Powinien umieć analizować fakty chemiczne, planować strukturę związku lub materiału pod z uwzględnieniem analizy korelacyjej. Zalecana literatura: 1. J. McMurry, Chemia organiczna, PWN, Warszawa, 2000, 2. M.B. Smith, J. March, Advanced organic chemistry, Wiley – Interscience, 2007, 3. J. Shorter, Analiza korelacyjna w chemii organicznej, PWN, Warszawa, 1980.

101

Metody rozdzielania i zagęszczanie w analizie chemicznej Wykładowca: dr Barbara Mikuła Kod przedmiotu: 0310-2.03.5.074 Rodzaj przedmiotu: Monograficzny ECTS: 1 Wykład Numer w siatce studiów: 10 Liczba godzin: 15 Semestr: 1, 2 lub 3 Wymagania wstępne: Brak Język: Polski lub

angielski Metody nauczania: UŜycie technik multimedialnych, korzystanie ze źródeł internetowych Metody oceny: Egzamin końcowy (zaliczenie) Treści merytoryczne: Wzbogacanie jako jeden z etapów procedur w analizie chemicznej. Podstawowe metody wzbogacania analitów. Wykorzystanie reakcji strącania i współstrącania w analizie chemicznej. Zagęszczanie śladów na nośnikach nieorganicznych, organicznych i mieszanych. Ekstrakcja jako metoda wzbogacania składników próbki. Podstawy fizykochemiczne procesu. Rodzaje układów ekstrakcyjnych. Metody sorpcyjne (adsorpcja, absorpcja, wymiana jonowa). Destylacja (łącznie z odparowaniem frakcyjnymi sublimacją). Topienie strefowe. Spopielanie. Metody elektrochemiczne ( elektroosadzanie, elektrodializa, cementacja, jonoforeza, anodowa i katodowa woltamperometria inwersyjna). Nowoczesne trendy rozwoju technik wzbogacania składników próbki analizie chemicznej. Cele przedmiotu: Poznanie poszczególnych etapów procesu analitycznego, specyfikę problemu analitycznego wykonanie pomiaru i interpretację wyniku. Efekty kształcenia: Po ukończeniu kursu student powinien posiadać podstawową wiedzę na temat wzbogacania składników próbki. Zalecana literatura: 1. J. Minczewski, J Chwastowska, R. Dybczyński, Analiza Śladowa, WNT, Warszawa, 1973, 2. A. Mizuike, Enrichment Techniques for inorganic trace analysis, Springer, Berlin, 1983, 3. R. Łoziński, Z. Marczenko, Spectrochemical trace analysis for metals and metalloids, vol. 30, Wilson &

Wilson, Comprehensive Analytical Chemistry, Elsevier, 1996, 4. J. Namieśnik, W. Chrzanowski, P. śmijewska, New horizons and challenges in environmental analysis and

monitoring, Centre of Excellence in environmental analysis and monitoring, Gdańsk, 2003, 5. J. Namieśnik (Ed.), Przygotowanie próbek środowiskowych do analizy, WNT, 2000, 6. J. Namieśnik, J. Łukasiak, Z. Jamrózgiewicz, Pobieranie próbek środowiskowych do analizy, PWN,

Warszawa, 1995.

CH II pol pierwsza strona - chemia.us.edu.plchemia.us.edu.pl/chemia/attachments/4295_STUDIA II...

Documents

Transcript of CH II pol pierwsza strona - chemia.us.edu.plchemia.us.edu.pl/chemia/attachments/4295_STUDIA II...