Chemia ciała stałego

Przedstawienie podstawowych zagadnień dotyczących klasyfikacji, otrzymywania, budowy, właściwości fizykochemicznych, metod badania i zastosowania ciał stałych.

Problematyka wykładu

Podstawowe zagadnienia chemii ciała stałego. Stany skupienia materii. Ciała krystaliczne i amorficzne. Stan szklisty. Definicje kryształu i sieci krystalicznej. Kryształy i ich budowa wewnętrzna. Komórka elementarna. Układy krystalograficzne. Punkty, proste i płaszczyzny sieciowe. Pokrój kryształów. Symetria, elementy i operacje symetrii. Grupy punktowe i ich symbole – wprowadzenie. Symetria cząsteczek substancji chemicznych – przykłady. Sieci Bravais’go. Grupy przestrzenne – wiadomości wstępne. Wiązania w ciałach stałych – ciała o wiązaniach metalicznych, jonowych, kowalencyjnych i van der Waalsa. Zasada gęstego upakowania. Energia sieci krystalicznej. Cykl Borna-Habera. Model pasmowy ciała stałego – podstawy. Promienie i ich wyznaczanie. Struktury krystaliczne wybranych pierwiastków i związków chemicznych. Polimorfizm. Wybrane metody syntezy i otrzymywania kryształów. Kryształy rzeczywiste – defekty punktowe, liniowe i płaszczyznowe. Roztwory stałe. Związki o składzie niestechiometrycznym. Przemiany i równowagi fazowe – układy jedno- i dwuskładnikowe. Wybrane właściwości kryształów (ciał stałych). Rentgenowska analiza strukturalna oraz inne wybrane metody i techniki badawcze chemii ciała stałego. Oddziaływania – wiązania wodorowe i halogenowe. Zagadnienia i zadania chemii ciała stałego – konkluzje.

Problematyka laboratorium

Organizacja i zasady bezpiecznej pracy w laboratorium chemicznym, pierwsza pomoc w nagłych wypadkach. Wykonanie, połączone z nabyciem praktycznej wiedzy, umiejętności i kompetencji, ćwiczeń laboratoryjnych dotyczących wybranych metod otrzymywania, budowy, właściwości i badania ciał stałych wraz z przygotowaniem sprawozdań z przeprowadzonych eksperymentów.

Literatura wymagana do ostatecznego zaliczenia zajęć

wykorzystywana podczas zajęć

1. J. Dereń, J. Haber, R. Pampuch, Chemia ciała stałego, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1977.

2. A. R. West, Solid State Chemistry and its Applications, Second edition, Student edition, John Wiley & Sons, Ltd, 2014.

3. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007.

studiowana samodzielnie przez studenta

jak wyżej

Literatura uzupełniająca

1. T. Penkala, Zarys krystalografii, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1983.

2. Z. Kosturkiewicz, Metody krystalografii, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Poznań, 2004.

3. W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2012.

4. A. Oleś, Metody doświadczalne fizyki ciała stałego, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1998.

Wiedza

K_W01, Ma ogólną wiedzę w zakresie podstawowych koncepcji, zasad i teorii chemii, również w odniesieniu do ogólnych zjawisk przyrodniczych (P6S_WG)

K_W02, Ma ogólną wiedzę w zakresie klasyfikacji, nomenklatury (w tym w języku angielskim), konwencji i terminologii stosowanej w chemii (P6S_WG)

K_W03, Zna charakterystyczne właściwości pierwiastków oraz ich związków, włącznie z zależnościami pomiędzy grupami oraz szeregami układu okresowego (P6S_WG)

K_W04, Ma ogólną wiedzę w zakresie budowy związków chemicznych oraz ich strukturalnych właściwości, włączając stereochemię (P6S_WG)

K_W10, Ma ogólną wiedzę w zakresie podstawowych metod badania związków chemicznych (P6S_WG)

K_W24, Ocenia stopień ryzyka związany z pracą z chemikaliami (P6S_WK)

Umiejętności

K_U01, Posiada umiejętność bezpiecznego stosowania chemikaliów w oparciu o ich właściwości fizykochemiczne, włączając zagrożenia z nimi związane (P6S_UW, P6S_UO)

K_U07, Potrafi monitorować, poprzez obserwację lub pomiar, procesy fizyczne i reakcje chemiczne (P6S_UW)

K_U08, Posługuje się podstawowym sprzętem laboratoryjnym (P6S_UW, P6S_UO)

K_U09, Potrafi wyodrębniać oraz oczyszczać wybrane związki chemiczne (P6S_UW)

K_U13, Prowadzi systematyczny i rzetelny zapis obserwacji oraz pomiarów fizykochemicznych (P6S_UW)

Kompetencje społeczne

K_K03, Jest świadomy odpowiedzialności za bezpieczeństwo pracy własnej i innych (P6S_KO)

K_K08, Ma świadomość postępowania zgodnego z zasadami etyki oraz respektowania praw wynikających z własności intelektualnej (P6S_KO, P6S_KK)

K_K11, Postępuje zgodnie z zasadami etyki w celu uzyskania rzetelnych wyników badań (P6S_KO, P6S_KK)

Wykład: uzyskanie pozytywnej oceny końcowej z zajęć laboratoryjnych oraz zaliczenie, na ocenę pozytywną, sprawdzianu pisemnego dotyczącego tematyki wykładu; próg zaliczeniowy 50%

Laboratorium: wykonanie i zaliczenie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych oraz zaliczenie sprawdzianu pisemnego na ocenę pozytywną; próg zaliczeniowy 50%