Strona 1 z 9

Sylabus - Chemia fizyczna

1. Metryczka

Nazwa Wydziału: Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny

Laboratoryjnej

Program kształcenia: Farmacja, jednolite studia magisterskie, profil praktyczny,

studia stacjonarne i niestacjonarne

Rok akademicki: 2017/2018

Nazwa modułu/przedmiotu: Chemia fizyczna

Kod przedmiotu: 34636

Jednostka prowadząca kształcenie: Zakład Chemii Fizycznej

Kierownik jednostki: Dr hab. Dariusz Pisklak

Rok studiów: II

Semestr studiów: zimowy

Typ modułu/przedmiotu: podstawowy

Osoby prowadzące: Prof. dr hab. n. farm. Iwona Wawer,

dr n. chem. Tomasz Gubica,

mgr farm. Jakub Harwacki,

dr n. farm. Katarzyna Paradowska,

dr n. farm. Dariusz Maciej Pisklak,

mgr farm. Joanna Sajkowska-Kozielewicz,

mgr farm. Paweł Siudem

dr n. farm. Łukasz Szeleszczuk,

dr n. chem. Katarzyna Zawada,

dr n. farm. Agnieszka Zielińska.

Erasmus TAK/NIE: NIE

Osoba odpowiedzialna za sylabus: Dr n. chem. Katarzyna Zawada

Liczba punktów ECTS: 7

2. Cele kształcenia

Strona 2 z 9

1. Umiejętne posługiwanie się pojęciami z zakresu podstawowych działów chemii fizycznej oraz

wyjaśnianie podstaw wielu zjawisk i procesów zachodzących w przyrodzie.

2. Samodzielne posługiwanie się metodami pomiarowymi do wyznaczania wielkości fizykochemicznych

(np. stałej równowagi reakcji, lepkości, stałej szybkości reakcji, stopnia dysocjacji, skręcalności

właściwej).

3. Przedstawianie wyników badań eksperymentalnych i wyciąganie wniosków dotyczących wielkości i

praw fizykochemicznych na postawie przeprowadzonych eksperymentów.

4. Samodzielne rozwiązywanie podstawowych problemów rachunkowych z chemii fizycznej w zakresie:

przemian gazowych, termodynamiki (w tym termochemii), równowag fazowych, równowag

chemicznych i kinetyki chemicznej.

3. Wymagania wstępne

Zaliczone następujące przedmioty: (a) matematyka; (b) statystyka; (c) biofizyka i (d) chemia ogólna i

nieorganiczna.

4. Przedmiotowe efekty kształcenia

Lista efektów kształcenia

Symbol przedmiotowego efektu kształcenia

Treść przedmiotowego efektu kształcenia Odniesienie do efektu kierunkowego (numer)

W1

Zna mechanizmy tworzenia i rodzaje wiązań

chemicznych (w zakresie chemii teoretycznej) oraz

mechanizmy oddziaływań międzycząsteczkowych w

różnych stanach skupienia materii (w zakresie równowag

fazowych, zjawisk powierzchniowych).

B.W6

W2 Zna rodzaje i właściwości roztworów. B.W7

W3 Definiuje i objaśnia procesy utleniania i redukcji. B.W8

W4

Zna klasyfikację instrumentalnych technik analitycznych,

objaśnia podstawy teoretyczne i metodyczne technik

spektroskopowych, elektrochemicznych,

chromatograficznych i spektroskopii mas oraz tłumaczy

zasady funkcjonowania aparatów stosowanych w tych

technikach ze szczególnym uwzględnieniem

spektroskopii molekularnej (NMR, EPR, IR, R, UV-vis).

B.W13

W5

Zna podstawy mechaniki kwantowej, termodynamiki (z

uwzględnieniem statyki chemicznej) i kinetyki chemicznej

poparte aparatem matematycznym.

B.W15

Strona 3 z 9

W6

Zna mechanizmy katalizy, fizykochemię układów

wielofazowych i zjawisk powierzchniowych oraz podstawy

elektrochemii poparte aparatem matematycznym.

B.W16

W7

Zna metody testowania hipotez statystycznych oraz

znaczenie korelacji i regresji; za pomocą korelacji i

regresji potrafi określić charakter zależności pomiędzy

wyznaczanymi wielkościami fizykochemicznymi.

B.W25

W8

Zna podstawy technik informatycznych oraz zasady pracy

z edytorami tekstu, arkuszami kalkulacyjnymi i

programami graficznymi do obróbki danych

eksperymentalnych i danych z obliczeń teoretycznych.

B.W26

W9 Tworzy bazy danych oraz korzysta z internetowych baz

danych. B.W27

U1

Mierzy lub wyznacza wielkości fizykochemiczne oraz

opisuje i analizuje właściwości i procesy fizykochemiczne

stanowiące podstawę farmakokinetyki.

B.U9

U2 Dokonuje opisu matematycznego procesów

zachodzących w przyrodzie w zakresie chemii fizycznej. B.U11

U3 Wykorzystuje metody i modele matematyczne w

opracowaniu i interpretacji wyników analiz i pomiarów. B.U12

U4

Wykorzystuje metody matematyczne w opracowaniu i

interpretacji wyników analiz i pomiarów w zakresie chemii

fizycznej.

B.U13

U5

Obsługuje komputer w zakresie edycji tekstu, grafiki,

analizy statystycznej, gromadzenia i wyszukiwania

danych oraz przygotowania prezentacji w zakresie chemii

fizycznej.

B.U15

U6

Wykorzystuje technologie informacyjne do wyszukiwania

potrzebnych informacji oraz do samodzielnego i

twórczego rozwiązywania problemów w zakresie chemii

fizycznej.

B.U17

K1

Posiada nawyk korzystania z technologii informacyjnych

do wyszukiwania i selekcjonowania informacji w zakresie

chemii fizycznej.

B.K1

K2 Wyciąga i formułuje wnioski z własnych pomiarów i B.K2

Strona 4 z 9

obserwacji w zakresie chemii fizycznej.

K3 Posiada umiejętność pracy zespołowej podczas pracy w

laboratorium. B.K3

5. Formy prowadzonych zajęć

Forma Liczba godzin Liczba grup Minimalna liczba osób

w grupie

Wykład 30 1,00 1

Seminarium 15 8,10 20

Ćwiczenia 60 32,40 5

6. Tematy zajęć i treści kształcenia

W1-Wykład 1- Układ, równanie stanu, I zasada termodynamiki, definicja energii wewnętrznej i entalpii.

Termochemia: ciepło molowe, ciepło reakcji, prawa Kirchoffa i Hessa - W1, W5.

W2-Wykład 2- II zasada termodynamiki, definicja entropii. Zmiana entropii i entalpii w procesie

odwracalnym i nieodwracalnym. Energia swobodna i entalpia swobodna, związki między funkcjami U, H, G,

F i S, kryteria samorzutności procesów - W5.

W3-Wykład 3- Termodynamika procesów nieodwracalnych (termodynamika równowagowa,

nierównowagowa: liniowa i nieliniowa; struktury dyssypatywne, kryteria samoorganizacji a powstanie życia)

- W5.

W4-Wykład 4- Powinowactwo chemiczne, równanie Gibbsa-Helmholtza. Potencjał chemiczny, reguła faz,

równanie Clausiusa-Clapeyrona, ciepła przemiany fazowej, diagramy fazowe - W1, W6.

W5-Wykład 5- Statyka. Stałe równowagi, prawo działania mas, metody wyznaczania stałej równowagi.

Reguła przekory. Izobara oraz izochora van't Hoffa. Równowagi Donnana - W1, W5

W6-Wykład 6- Chwilowa i średnia szybkość reakcji chemicznej. Równania reakcji I, II, III oraz ułamkowego i

zerowego rzędu. Stale szybkości. Czasy połówkowe. Metody wyznaczania rzędu reakcji i stałych

szybkości. Reakcje równolegle i następcze. Reakcje odwracalne - W5.

W7-Wykład 7- Wpływ temperatury na szybkość reakcji. Równanie Arrheniusa. Teoria zderzeń aktywnych i

kompleksu aktywnego. Energia aktywacji i metody jej wyznaczania. Reakcje z udziałem katalizatorów.

Kataliza: dodatnia i ujemna, homogeniczna, heterofazowa, autokataliza. Kinetyka reakcji enzymatycznych,

równanie Michaelisa-Menten - W1, W5, W6.

W8-Wykład 8- Prawo Daltona, prawo Henry'ego. Roztwór cieczy w cieczy o nieograniczonej

rozpuszczalności. Prawa Raoulta, homozeotropia dodatnia i ujemna. Układy ciekłe z ograniczoną

mieszalnością. Wpływ temperatury na mieszalność. Heterozeotropia dodatnia i ujemna. Ciecze

niemieszające się - W1, W2, W6.

W9-Wykład 9- Roztwory ciał stałych w cieczach. Obniżenie prężności pary nad roztworem. Podwyższenie

Strona 5 z 9

temperatury wrzenia, obniżenie temperatury krzepnięcia. Dwuskładnikowe układy z ograniczoną

mieszalnością i całkowitą niemieszalnością. Układy trójskładnikowe ciekłe, trójkąt Gibbsa. Prawo podziału

Nernsta - W1, W2, W6.

W10-Wykład 10- Elektrochemia. Oddziaływanie jon-rozpuszczalnik, jon-jon, dyfuzja, ruchliwość jonów,

przewodnictwo w roztworach, podwójna warstwa elektryczna, rodzaje półogniw, ogniwa, siła

elektromotoryczna i jej pomiar, elektroliza, zjawiska elektrokinetyczne (elektroforeza, elektroosmoza)- W1,

W2, W3, W4.

W11-Wykład 11- Zjawiska na granicy faz. Lepkość, napięcie powierzchniowe, adsorpcja fizyczna i

chemiczna. Rodzaje koloidów, własności optyczne, kinetyczne i elektryczne koloidów, koagulacja. Układy

dyspersyjne: emulsje, żele, zawiesiny, mikrocząstki, liposomy - W1, W2, W6.

W12-Wykład 12- Spektroskopia molekularna. Polaryzowalność i momenty dipolowe molekuł, rotacje i

oscylacje. Widma absorpcyjne w podczerwieni i widma Ramana. Widma elektronowe, absorpcyjne UV-vis.

Luminescencja, fluorescencja, fosforescencja. Fotochemia: Prawo Grotthusa-Drapera. Wydajność

kwantowa reakcji fotochemicznej. Przykłady reakcji fotochemicznych - W4.

W13-Wykład 13- Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego. Przesunięcie chemiczne i stała

sprzężenia spinowo-spinowego. Widma 1H, 13C, 15N, 31P NMR, identyfikacja związków biologicznie

czynnych i leków. NMR in vivo, tomografia magnetyczno-rezonansowa - W4.

W14-Wykład 14- Spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego. Współczynnik

rozszczepienia spektroskopowego i stała sprzężenia spinowo-spinowego. Widma EPR prostych rodników

organicznych, rodniki tlenowe i ich rola. Wolne rodniki w organizmach, atmosferze oraz w materiałach

medycznych i żywności sterylizowanej radiacyjnie. Znaczniki spinowe, pułapki spinowe - W4.

W15-Wykład 15- Modelowanie molekularne. Budowa przestrzenna molekuł: długości wiązań, kąty

walencyjne, kąty torsyjne. Oddziaływania wewnątrz- i międzymolekularne. Konfiguracja, konformacja.

Kryteria optymalizacji geometrii. Podstawy mechaniki molekularnej. Zastosowanie metod komputerowych w

projektowaniu leków - W5.

S1-Seminarium 1- Pierwsza zasada termodynamiki - W5, U1, U2.

S2-Seminarium 2- Termochemia - W5, U1, U2.

S3-Seminarium 3- Adiabatyczne przemiany gazu doskonałego - W5, U1, U2.

S4-Seminarium 4- Druga zasada termodynamiki - W5, U1, U2.

S5-Seminarium 5- Inne funkcje termodynamiczne - W5, U1, U2.

S6-Seminarium 6- Inne funkcje termodynamiczne c.d. - W5, U1, U2.

S7-Seminarium 7- Roztwory i równowagi fazowe - W1, W2, W6, U1, U2.

S8-Seminarium 8- Równowagi chemiczne - W5, U1, U2.

Strona 6 z 9

S9-Seminarium 9- Kinetyka chemiczna - W5, W6, U1, U2.

C1-Ćwiczenie 1- Badanie równowagi reakcji metodą spektrofotometryczną - W1, W2, W4, W7, W8, U1, U2,

U3, U4, U5, K2, K3.

C2-Ćwiczenie 2- Wyznaczanie współczynnika podziału kwasu organicznego - W1, W2, W6, W7, W8, U1,

U2, U3, U4, U5, K2, K3.

C3-Ćwiczenie 3- Badanie równowagi ciecz-para w układzie dwuskładnikowym - W1, W2, W6, U1, U2, U3,

U4, U5, K2, K3.

C4-Ćwiczenie 4- Wyznaczenie krzywej binoidalnej w układzie trójskładnikowym - W1, W6, U1, U2, U3, U4,

U5, K2, K3

C5-Ćwiczenie 5- Wyznaczenie wartości funkcji termodynamicznych reakcji elektrodowej. Wyznaczanie

wartości stopnia dysocjacji kwasu metodą potencjometryczną - W2, W3, W4, W5, W7, W8, U1, U2, U3, U4,

U5, K2, K3.

C6-Ćwiczenie 6- Wyznaczanie stałej dysocjacji słabego kwasu metodą konduktometryczną - W2, W4, W8,

U1, U2, U3, U4, U5, K2, K3.

C7-Ćwiczenie 7- Wyznaczanie molowego ciepła rozpuszczania kwasu w wodzie - W1, W2, W5, W8, U1,

U2, U3, U4, U5, U6, K2, K3.

C8-Ćwiczenie 8- Kinetyka reakcji pierwszego rzędu: badanie kinetyki reakcji rozkładu nadtlenku wodoru w

roztworach wodnych katalizowanych jonami Fe3+ - W2, W3, W5, W6, W7, W8, U1, U2, U3, U4, U5, K2, K3.

C9-Ćwiczenie 9- Kinetyka reakcji odwracalnych. Pomiar polarymetryczny kinetyki mutarotacji D-glukozy -

W2, W4, W5, W8, U1, U2, U3, U4, U5, K2, K3.

C10-Ćwiczenie 10- Wyznaczanie izotermy adsorpcji w układzie węgiel aktywny-wodny roztwór kwasu - W1,

W2, W6, W7, W8, U1, U2, U3, U4, U5, K2, K3.

C11-Ćwiczenie 11- Wyznaczanie izotermy adsorpcji Gibbsa metodą pomiaru napięcia powierzchniowego -

W2, W6, W8, U1, U2, U3, U4, U5, K2, K3.

C12-Ćwiczenie 12- Wyznaczanie punktu izoelektrycznego wodnego roztworu koloidu metodą pomiaru

lepkości - W2, W4, W7, U1, U2, U3, U4, U5, K2, K3.

C13-Ćwiczenie 13- Interpretacja widm 1D i 2D 1H i 13C NMR wysokiej rozdzielczości - W2, W4, W9, U1,

U2, U3, U4, U5, U6, K1, K2, K3.

C14-Ćwiczenie 14- Teoretyczny opis cząsteczek, obliczenia wybranych właściwości fizykochemicznych, w

tym parametrów geometrycznych i energetycznych - W2, W5, W8, W9, U1, U2, U3, U4, U5, U6, K1, K2,

K3.

7. Sposoby weryfikacji efektów kształcenia

Symbol przedmiotowego

efektu kształcenia

Symbole form prowadzonych zajęć

Sposoby weryfikacji efektu kształcenia

Kryterium zaliczenia

Strona 7 z 9

W1, W2, W3, W5, W6,

W, S, C Egzamin, kolokwium, kartkówka, raport z ćwiczeń

Kryterium zaliczenia egzaminu podane jest poniżej w pkt. 8. „Kryteria oceniania”. Kryterium zaliczenia kolokwiów jest uzyskanie łącznie (z 3 kolokwiów) minimum 52 punktów z 95 możliwych. Kryterium zaliczenia kartkówki jest uzyskanie minimum 2 punktów z 5 możliwych. Kryterium zaliczenia raportu z ćwiczeń jest jego zgodność z wytycznymi zawartymi w instrukcji do ćwiczenia, oceniana przez prowadzącego zajęcia.

W4 W, C Egzamin, kartkówka, raport z ćwiczeń

Kryterium zaliczenia egzaminu podane jest poniżej w pkt. 8. „Kryteria oceniania”. Kryterium zaliczenia kartkówki jest uzyskanie minimum 2 punktów z 5 możliwych. Kryterium zaliczenia raportu z ćwiczeń jest jego zgodność z wytycznymi zawartymi w instrukcji do ćwiczenia, oceniana przez prowadzącego zajęcia.

W7, W8, W9 C Raport z ćwiczeń

Kryterium zaliczenia raportu z ćwiczeń jest jego zgodność z wytycznymi zawartymi w instrukcji do ćwiczenia, oceniana przez prowadzącego zajęcia.

U1, U2 S, C Kolokwium, kartkówka, raport z ćwiczeń

Kryterium zaliczenia kolokwiów jest uzyskanie łącznie (z 3 kolokwiów) minimum 52 punktów z 95 możliwych. Kryterium zaliczenia kartkówki jest uzyskanie minimum 2 punktów z 5 możliwych. Kryterium zaliczenia raportu z ćwiczeń jest jego zgodność z wytycznymi zawartymi w instrukcji do ćwiczenia, oceniana przez prowadzącego zajęcia.

U3, U4, U5, U6, K1, K2, K3

C Raport z ćwiczeń

Kryterium zaliczenia raportu z ćwiczeń jest jego zgodność z wytycznymi zawartymi w instrukcji do ćwiczenia, oceniana przez prowadzącego zajęcia.

8. Kryteria oceniania

Forma zaliczenia przedmiotu: Egzamin z pytaniami testowymi i otwartymi. Student dopuszczony jest do egzaminu

po otrzymaniu zaliczenia seminariów i ćwiczeń.

ocena kryteria

2,0 (ndst) Ocenę negatywną wystawia się w przypadku niezaliczenia egzaminu (poniżej 60% sumy punktów).

Strona 8 z 9

3,0 (dost)

Student uzyskuje ocenę pozytywną w przypadku uzyskania co najmniej 60% sumy punktów z egzaminu. Ocena końcowa wystawiana jest na podstawie średniej ważonej ocen uzyskanych z egzaminu (50%) oraz seminariów i ćwiczeń (po 25%).

3,5 (ddb)

4,0 (db)

4,5 (pdb)

5,0 (bdb)

9. Literatura

Literatura obowiązkowa:

1. T.W. Hermann (red.), Chemia fizyczna, Wydawnictwo Lekarskie PZWL 2007.

2. T. Gubica (red.), Ćwiczenia laboratoryjne z chemii fizycznej, Skrypt dla studentów Farmacji i Analityki

Medycznej, Oficyna Wydawnicza WUM 2015.

3. S. Warycha, K. Zawada, Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, Skrypt dla studentów Farmacji,

Oficyna Wydawnicza WUM 2011.

Literatura uzupełniająca:

1. P.W. Atkins, Chemia fizyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN 2003.

2. P.W. Atkins, Podstawy chemii fizycznej, Wydawnictwo Naukowe PWN 2009.

3. K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN 2009.

4. L. Komorowski, A. Olszowski (red.), Chemia fizyczna. Laboratorium fizykochemiczne, Wydawnictwo

Naukowe PWN 2013.

5. R.M. Silverstein, F.X. Webster, D.J. Kiemle, Spektroskopowe metody identyfikacji związków

organicznych, Wydawnictwo Naukowe PWN 2012.

6. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, Wydawnictwo Naukowe PWN 1992.

10. Kalkulacja punktów ECTS

Forma aktywności Liczba godzin Liczba punktów ECTS

Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim:

Wykład 30 1,00

Seminarium 15 0,50

Ćwiczenia 60 2,00

Samodzielna praca studenta (przykładowe formy pracy):

Przygotowanie studenta do zajęć 55 1,83

Przygotowanie studenta do zaliczeń 50 1,67

Strona 9 z 9

Razem 210 7

11. Informacje dodatkowe

Dane kontaktowe osoby odpowiedzialnej za dydaktykę: Dr n. chem. Katarzyna Zawada e-mail: katarzyna.zawada@wum.edu.pl tel. 22 57 20 950 Dane kontaktowe Kierownika Koła Naukowego „Free radical” przy Zakładzie Chemii Fizycznej: Dr n. farm. Katarzyna Paradowska e-mail: katarzyna.paradowska@wum.edu.pl tel. 22 57 20 950 Zajęcia odbywają się w laboratorium Zakładu Chemii Fizycznej (dot. ćwiczeń) oraz w salach seminaryjnych Wydziału Farmaceutycznego z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej (dot. wykładów i seminariów). Adres: ul. Banacha 1; 02-097 Warszawa. Student ma obowiązek zakładać własny fartuch ochronny (z długimi rękawami, zapinany z przodu, najlepiej bawełniany) podczas wykonywania ćwiczeń. Link do strony internetowej Zakładu Chemii Fizycznej: http://chemiafizyczna.wum.edu.pl/.

Podpis Kierownika Jednostki

Podpis osoby odpowiedzialnej za sylabus