Δελτίο μαθήματος (Syllabus): ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Transcript

1 Δελτίο μαθήματος (Syllabus): ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ Κωδικός μαθήματος: ΝΠ-01 Κύκλος/Επίπεδο σπουδών: Προπτυχιακό Εξάμηνο σπουδών: Πρώτο (1 ο ) Τύπος μαθήματος Χ Υποβάθρου / Γενικών Γνώσεων Επιστημονικής περιοχής (φαρμακευτικής) Πιστωτικές μονάδες (ECTS): 4 Θεωρία (ώρες): 3 Φροντιστήριο (ώρες): - Εργαστήριο (ώρες): 2 Συντονιστής μαθήματος: Περικλής Ακρίβος Διδάσκων (οντες): 1) Περικλής Ακρίβος αναπληρωτής καθηγητής 2) Αντώνιος Χατζηδημητρίου επίκουρος καθηγητής Βοηθητικό προσωπικό: - Γνωστικοί στόχοι: Η κατανόηση των βασικών εννοιών της Χημείας και πιο συγκεκριμένα: Κατανόηση των τρεχουσών επιστημονικών αντιλήψεων για τη δομή του ατόμου και τις επιδράσεις της στο σχηματισμό του χημικού δεσμού.

2 Επέκταση της γνώσης περί της κβαντικής δομής του ατόμου στη δομή καταρχήν μικρών και στη συνέχεια μεσαίου μεγέθους μορίων καθώς και των αλληλεπιδράσεών τους με άλλα αντίστοιχα μόρια. Εφαρμογή βασικών γνώσεων και αρχών που διέπουν τη θερμοδυναμική, την κινητική και την φασματοσκοπία με την διευκρίνιση της δομής και της δραστικότητας χημικών ενώσεων. Κατανόηση της περιοδικότητας των χημικών ιδιοτήτων των στοιχείων καθώς και των αποτελεσμάτων της στη χημική συμπεριφορά ενώσεων των στοιχείων του πίνακα περιοδικότητας. Δεξιότητες: Η επιτυχής προσέγγιση της δομής και η πρόβλεψη της δραστικότητας μορίων μικρού και μεσαίου μεγέθους. Η επιτυχής πρόβλεψη της διακύμανσης απλών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων ορισμένων απλών κατηγοριών ενώσεων. Η οργάνωση, εκτέλεση και αποτίμηση των δεδομένων απλών πειραματικών διαδικασιών που σχετίζονται με βασικές αρχές της χημείας των διαλυμάτων. Διδακτικές μέθοδοι: Διδασκαλία από καθέδρας, φροντιστηριακές ασκήσεις στο αμφιθέατρο και πειραματικές ασκήσεις στο εργαστήριο. Περιεχόμενο του μαθήματος: Το ατομικό πρότυπο Τα αρχικά μοντέλα για το άτομο η κβαντική περιγραφή του ατόμου η σύγχρονες αντιλήψεις για το άτομο. Ατομικές κυματικές συναρτήσεις για το άτομο του υδρογόνου Απλές εφαρμογές της ατομικής θεωρίας Περιοδικές ιδιότητες των ατόμων Ο Σύγχρονος περιοδικός πίνακας. Περιοδικές ατομικές ιδιότητες των στοιχείων. ατομική ακτίνα - ενέργεια ιονισμού ηλεκτρονιοσυγγένεια ηλεκτραρνητικότητα. Η κατανόηση των περιοδικών ιδιοτήτων με βάση την ατομική θεωρία. Προσδιορισμός της ηλεκτρονιακής διαμόρφωσης ενός ατόμου. Η ευστάθεια των ηλεκτρονιακών διαμορφώσεων Περιγραφή του χημικού δεσμού Περιγραφή του σχηματισμού απλών μορίων. Η θεώρηση του δεσμού σθένους - Περιγραφή του δεσμού με μοριακά τροχιακά Οι ομοιοπολικοί δεσμοί. Περιγραφή πολυατομικών μορίων υβριδισμός - η θεωρία των απώσεων των ηλεκτρονίων σθένους. Μόρια με π- δεσμούς - αρωματικά συστήματα. Ενέργεια και πόλωση του ομοιοπολικού δεσμού. Δομή και αλληλεπιδράσεις μακρομορίων. Ιοντικός δεσμός - Δεσμός υδρογόνου - Άλλες ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις Οι ενώσεις των μετάλλων Γενικές έννοιες. Κατάταξη των ενώσεων συναρμογής. Θεωρίες δεσμού στα σύμπλοκα. Οπτικές και μαγνητικές ιδιότητες των συμπλόκων ενώσεων. Η ισομέρεια στις ενώσεις συναρμογής Στοιχεία μοριακής φασματοσκοπίας

3 Γενικά στοιχεία αρχών φασματοσκοπίας. Ηλεκτρονιακή, Δονητική και φωτοηλεκτρονιακή Φασματοσκοπία, πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός. Αρχή και εφαρμογές τους στην ταυτοποίηση χημικών ενώσεων. Περιγραφή της αέριας κατάστασης Οι νόμοι των αερίων. Κινητική θεωρία των αερίων. Οι αντιδράσεις στην αέρια φάση Στοιχεία χημικής θερμοδυναμικής Γενικά στοιχεία. Εσωτερική ενέργεια και ενθαλπία. Εντροπία. Ελεύθερη Ενέργεια Χημικές ιδιότητες των στοιχείων κατά ομάδες Τα στοιχεία του τομέα s - Τα στοιχεία του τομέα p - Τα στοιχεία του τομέα d. Περιγραφική χημεία όσον αφορά τις χημικές τους ιδιότητες και κάποιες φυσικές ιδιότητες απλών ενώσεών τους. Το μάθημα συνοδεύεται από εργαστηριακές ασκήσεις στις οποίες πραγματεύονται στοιχεία σχετικά με: Κανόνες συμπεριφοράς και την ασφαλή παρουσία στο εργαστήριο. Ασφαλή χρήση βασικών οργάνων και σκευών σε χημικό εργαστήριο. Κατηγορίες χημικών αντιδράσεων ταυτοποίηση προϊόντων αντίδρασης διάκριση μείγματος από χημική ουσία. Χημική ισορροπία αντιδράσεων σε διάλυμα. Ομογενείς και ετερογενείς αντιδράσεις, επίδραση παραγόντων στη θέση ισορροπίας αντίδρασης. Ισορροπία ασθενών ηλεκτρολυτών, προσδιορισμός του pκ διαλύματος ασθενούς οξέος. Ηλεκτρολυτικοί δείκτες και χρήση τους για τον προσδιορισμό του ph υδατικών διαλυμάτων. Παρασκευή και προσδιορισμός του ph ρυθμιστικών διαλυμάτων. Στοιχεία οξείδωσης και αναγωγής. Οξειδωτική και αναγωγική συμπεριφορά ορισμένων στοιχείων και ενώσεων. Γαλβανικά στοιχεία. Αρχές φασματοσκοπίας. Στοιχεία φασματοσκοπίας ορατού. Χρήση φασματοσκοπίας ορατού για την ταυτοποίηση και τον ποσοτικό προσδιορισμό χημικών ενώσεων. Αρχές ογκομετρικής ανάλυσης. Τεχνική και εφαρμογές οξυμετρίας και αλκαλιμετρίας. Συμπλοκομετρία προσδιορισμός σιδήρου και ασβεστίου σε υδατικά δείγματα. Μαθησιακές δραστηριότητες: Κατανόηση ενός μεγάλου εύρους βασικών αρχών που διέπουν τα χημικά φαινόμενα. Θεμελίωση των βασικών αυτών γνώσεων μέσω της εφαρμογής τους σε συγκεκριμένα απλά έως μετρίως σύνθετα προβλήματα με στόχο την διαμόρφωση του υποβάθρου για εφαρμογή του όγκου των γνώσεων αυτών σε πιο σύνθετα προβλήματα που θα αντιμετωπιστούν σε πιο προχωρημένα μαθήματα σε επόμενα εξάμηνα σπουδών. Σύνδεση των αντικειμενικών θεωρητικών γνώσεων με την αποτίμηση και αξιολόγηση πειραματικών δεδομένων που προκύπτουν από απλές έως μέτριας δυσκολίας και πολυπλοκότητας εργαστηριακές ασκήσεις. Στόχος η θεμελίωση πρακτικών γνώσεων και η αφομοίωση κανόνων και νόμων έτσι ώστε να είναι ευκολότερη η προσαρμογή και η επαρκής εκτέλεση πιο σύνθετων πειραματικών

4 διαδικασιών σε πιο εξειδικευμένες εργαστηριακές σε μεταγενέστερα εξάμηνα σπουδών. Μέθοδοι και διαδικασία αξιολόγησης: Υπάρχει αξιολόγηση τόσο στο θεωρητικό όσο και στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος. Η αξιολόγηση στο εργαστήριο πραγματοποιείται σε καθημερινή βάση εντός της αίθουσας του εργαστηρίου με βάση την εργαστηριακή συμπεριφορά καθώς και την αξιολόγηση εργασιών και την αποτίμηση από μέρους των των πειραματικών τους δεδομένων. Η αξιολόγηση αυτή καθορίζει το 50% του εργαστηριακού τους βαθμού ενώ το υππο 50% προκύπτει από καθαρά πειραματική διαδικασία που πραγματοποιείται σε ατομική βάση και σε προσωπικό δείγμα που λαμβάνει ο κάθε ασκούμενος μετά το πέρας των πειραματικών ασκήσεων. Το σύνολο του εργαστηριακού βαθμού υπολογίζεται ως 30% του συνολικού βαθμού του μαθήματος. Η αξιολόγηση στο θεωρητικό μέρος του μαθήματος προκύπτει από εξετάσεις που πραγματοποιούνται στο αμφιθέατρο σε ημέρα και ώρα που καθορίζεται από το Τμήμα. Οι ερωτήσεις είναι ισότιμες και μέρος τους είναι ερωτήσεις πολλαπλών επιλογών και ερωτήματα με γραφικές απεικονίσεις. Τα ερωτήματα είναι επιλεγμένα έτσι ώστε να καλύπτουν το σύνολο της διδακτέας ύλης. Χρήση ΤΠΕ / Ηλεκτρονική διάθεση μαθήματος: Οι διαλέξεις πραγματοποιούνται με τη χρήση Η/Υ και την παρουσίαση μέσω αυτού προκαθορισμένων διαφανειών Powerpoint ή με τη χρήση πολυμέσων ειδικά στην περίπτωση της αναφοράς σε μηχανισμούς ή φαινόμενα που σχετίζονται με τη θερμοδυναμική και την φασματοσκοπία. Το περιεχόμενο των διαφανειών αυτών με τη μορφή κατάλληλου αρχείου (PDF) είναι ανηρτημένο σε ιστοσελίδα του δικτυακού τόπου του Α.Π.Θ. που διαχειρίζεται ο εκ των διδασκόντων κ. Ακρίβος. Οι ανακοινώσεις σχετικά με τις διαλέξεις, τα εργαστήρια, καθώς και την αξιολόγηση στο εργαστήριο ή συνολικά των αναρτώνται στους πίνακες ανακοινώσεων των τμημάτων Χημείας και Φαρμακευτικής. Διδασκαλία (Διαλέξεις/Εργαστήρια/Φροντιστήρια) Η διδασκαλία του μαθήματος γίνεται με διαλέξεις και εργαστηριακές ασκήσεις. α) Διαλέξεις. Οι διαλέξεις λαμβάνουν χώρα δύο φορές την εβδομάδα στο Αμφιθέατρο του Νέου Χημείου και είναι η μία δίωρη και άλλη μίας ώρας. Στη συνέχεια στη στήλη «Διάλεξη» σημειώνεται ο αύξων αριθμός της ώρας διδασκαλίας ώστε να είναι σαφέστερο το όλο πρόγραμμα. Έτσι, η ένδειξη σημαίνει δίωρη διδασκαλία. Σημειώνεται ότι η διδασκαλία είναι συνεχής, δηλαδή δεν πραγματοποιείται ενδιάμεσο διάλειμμα. Διάλεξη Τίτλος Διδάσκων 1-2 Ιστορική αναδρομή στην κατάσταση των Φυσικών επιστημών κατά τα τέλη του 19 ου Π. Ακρίβος αιώνα και η απαρχή της «κβαντικής

5 επανάστασης». Τρέχουσα κβαντική θεώρηση του ατόμου. 3 Περιγραφή της ηλεκτρονιακής διαμόρφωσης Π. Ακρίβος του ατόμου του υδρογόνου και των βαρύτερων στοιχείων. 4-5 Πρώιμοι και σύγχρονοι πίνακες Π. Ακρίβος περιοδικότητας των στοιχείων. Χαρακτηριστικές περιοδικές ιδιότητες των χημικών στοιχείων. 6 Συσχέτιση της ηλεκτρονιακής δομής του Π. Ακρίβος ατόμου με την περιοδικότητα των ιδιοτήτων του. 7-8 Σχηματισμός ιοντικού δεσμού. Σχηματισμός ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ δύο ατόμων. Επέκταση της θεωρίας των τροχιακών στο διατομικό μόριο. Α. Χατζηδημητρίου 9 Ακριβής ηλεκτρονιακή διαμόρφωση Π. Ακρίβος διατομικού μορίου. Είδη μοριακών τροχιακών Ο χημικός δεσμός σε μικρού μεγέθους Π. Ακρίβος μόρια. Ο υβριδισμός των ατόμων και η συνεπαγόμενη γεωμετρία τους. 12 Περιγραφή μορίων με π- δεσμούς. Π. Ακρίβος Θεωρία απώσεων ζευγών ηλεκτρονίων Π. Ακρίβος σθένους. Ερμηνεία και πρόβλεψη της δομής μορίων μικρού μεγέθους. 15 Ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ Α. Χατζηδημητρίου μορίων Μόρια με πολλαπλούς δεσμούς μεταξύ των Π. Ακρίβος ατόμων τους. Φαινόμενο του συντονισμού και η επίδρασή του στη δομή των ενώσεων. 18 Διευκρινήσεις και απαντήσεις σε ερωτήματα Π. Ακρίβος Ο χημικός δεσμός στις ενώσεις των Α. Χατζηδημητρίου μετάλλων. Οπτικές και μαγνητικές ιδιότητες των ενώσεων αυτών. Προσδιορισμός του υβριδισμού του κεντρικού μετάλλου. 21 Η ισομέρεια στις ενώσεις των μετάλλων. Π. Ακρίβος Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα των Π. Ακρίβος ακτινοβολιών. Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας και ύλης. Βασικές αρχές φασματοσκοπίας υπερύθρου, ορατού, φωτοηλεκτρονιακής φασματοσκοπίας και πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού. 24 Χρήση φασματοσκοπικών δεδομένων για Π. Ακρίβος την ταυτοποίηση ενώσεων ή τη διευκρίνιση μηχανισμών αντιδράσεων Κινητική θεωρία των αερίων. Βασικές αρχές θερμοδυναμικής. Θερμοδυναμικά αξιώματα Π. Ακρίβος

6 και νόμοι. 27 Θερμοχημεία και εφαρμογές της. Π. Ακρίβος Διευκρινήσεις και απαντήσεις σε ερωτήματα Π. Ακρίβος 30 Ισορροπία των χημικών αντιδράσεων. Α. Χατζηδημητρίου Το ph υδατικών διαλυμάτων και η εξάρτηση αντιδράσεων από αυτό. Α. Χατζηδημητρίου 33 Εφαρμογή της θερμοδυναμικής στον Π. Ακρίβος προσδιορισμό της χημικής ισορροπίας Δομή του περιοδικού πίνακα και θέση των Π. Ακρίβος στοιχείων σ αυτόν. Ομαδοποίηση των στοιχείων και ανάλυση των κύριων φυσικών και χημικών ιδιοτήτων τους ανά ομάδες. Εξέταση των στοιχείων του τομέα S. 36 Διακύμανση των φυσικών και χημικών Π. Ακρίβος ιδιοτήτων των στοιχείων του τομέα P του πίνακα περιοδικότητας Διευκρινήσεις και απαντήσεις σε ερωτήματα Π. Ακρίβος 39 Διευκρινήσεις και απαντήσεις σε ερωτήματα Α. Χατζηδημητρίου Β) Εργαστήρια Εδώ και μερικά χρόνια έχουμε μετατρέψει το πρόγραμμα ώστε να πραγματοποιούνται 8 τρίωρα κι όχι 12 δίωρα εργαστήρια. Έτσι υπάρχει χρόνος για περισσότερη ανάλυση της θεωρίας και πραγματοποίηση περισσοτέρων διαδικασιών σε μια εργαστηριακή περίοδο. Συνήθως δημιουργούνται τρία τμήματα των 40 ατόμων το πολύ και με την έννοια αυτή εμπλέκονται στην διαδικασία οι διδάσκοντες. Εργαστήριο Τίτλος 1 Κανόνες συμπεριφοράς και ασφαλείας στο χημικό εργαστήριο. Χρήση των βασικών εργαστηριακών σκευών 2 Κατηγορίες χημικών αντιδράσεων. Αποτίμηση αποτελεσμάτων. Διαδικασίες ταυτοποίησης των προϊόντων αντίδρασης 3 Η χημική ισορροπία σε διάλυμα. Ομογενής και ετερογενής ισορροπία. 4 Η ισορροπία στη διάσταση των ασθενών ηλεκτρολυτών. Μέτρηση του ph υδατικών διαλυμάτων 5 Παρασκευή και μελέτη της συμπεριφοράς ρυθμιστικών διαλυμάτων 6 Οξείδωση και αναγωγή. Δημιουργία σειράς ηλεκτροθετικότητας μετάλλων. Μελέτη της οξειδωτικής δράσης του υπερμαγγανικού καλίου. Διδάσκων (τες)

7 7 Αρχές ογκομετρικής ανάλυσης. Εφαρμογές των τεχνικών της στην συμπλοκομετρία. 8 Φασματοσκοπία ορατού. Πρακτικές μέτρησης και χρήσεις της. Γ) Φροντιστήρια. Δεν προβλέπονται από το πρόγραμμα ωστόσο οι ώρες διδασκαλίας που αφιερώνονται στη συζήτηση ερωτημάτων των δεν αποτελούν μέρος της από καθέδρας διδασκαλίας ούτε πραγματοποιούνται βάσει προγράμματος του διδάσκοντα έτσι ώστε νοούνται ως ώρες φροντιστηριακών παραδόσεων. Φροντιστήριο Τίτλος Διδάσκων (ντες)