Chemistry of metallurgical processes
advertisement
Nazwa przedmiotu: Chemia procesów metalurgicznych Chemistry of metallurgical processes Kierunek: Kod przedmiotu: Inżynieria Chemiczna i Procesowa IChiP.D1F.24 Chemical engineering and processing Rodzaj przedmiotu: przedmiot do wyboru z oferty na kierunku Inżynieria Chemiczna i Procesowa Rodzaj zajęć: Poziom studiów: forma studiów: studia I stopnia Wyk. Ćwicz. Lab. Sem. Proj. studia stacjonarne Rok: II Semestr: III Liczba godzin/tydzień: Liczba punktów: 1, 2, 0, 0, 0 3 ECTS PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU C1. Przekazanie studentom wiedzy z zakresu budowy i właściwości pierwiastków ze szczególnym uwzględnieniem metali i ich związków chemicznych, mechanizmu i typów reakcji chemicznych, kinetyki i statyki chemicznej, elektrochemii oraz termodynamicznych podstaw procesów metalurgicznych. C2. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie dokonywania obliczeń stechiometrycznych i termochemicznych w oparciu o znajomość podstawowych praw chemicznych, termodynamicznych i elektrochemicznych. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Wiedza z matematyki, fizyki i chemii ogólnej oraz nieorganicznej na poziomie szkoły wyższej. 2. 3. 4. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie. Umiejętność sporządzenia sprawozdania z przebiegu realizacji ćwiczeń. Umiejętność korzystania ze źródeł literaturowych oraz zasobów internetowych. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK1 – Student potrafi dokonać klasyfikacji pierwiastków i związków chemicznych oraz charakteryzować ich właściwości, EK 2 – Student ma wiedzę z zakresu występowania pierwiastków w przyrodzie, minerałów i rud oraz metod otrzymywania i rafinacji metali, EK 3 – Student zna budowę atomu i teorię wiązań chemicznych, EK 4 – Student potrafi dokonywać obliczeń stechiometrycznych w oparciu o równania reakcji chemicznych oraz na podstawie relacji między funkcjami termodynamicznymi, EK 5 – Student potrafi dokonywać obliczeń termochemicznych, obliczać stałe równowagi na podstawie równań reakcji chemicznych oraz określać wpływ różnych czynników na stan równowagi chemicznej i szybkość przebiegu przemian chemicznych w odniesieniu do procesów metalurgicznych, EK 6 – Student potrafi scharakteryzować elektrolity, ich przewodnictwo oraz równowagi w roztworach elektrolitów, EK 7 – Student ma wiedzę z zakresu elektrochemii ogniw galwanicznych i paliwowych, EK 8 – Student potrafi wykorzystać znajomość praw elektrolizy Faraday’a do obliczeń chemicznych; potrafi określić produkty elektrolizy oraz szybkość korozji materiałów metalicznych. TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć – WYKŁADY W 1 – Budowa atomu i cząsteczki. W 2 – Teoria wiązań chemicznych. W 3 – Przemiany fazowe – reguła faz, wykresy fazowe. W 4 – Termodynamika chemiczna – I i II zasada termodynamiki chemicznej, ciepło reakcji chemicznej. W 5 – Entalpia swobodna (Gibbsa) a stała równowagi reakcji. Reguła przekory. W 6 – Warunki równowagi termodynamicznej. Związki między funkcjami termodynamicznymi. Znaczenie entalpii na przykładzie wybranych procesów metalurgicznych. W 7 – Elektrolity i ich przewodnictwo. Równowagi w roztworach elektrolitów. W 8 – Kwasowość roztworów. Hydroliza. W 9 – Kinetyka chemiczna. W 10 – Praca ogniw galwanicznych i paliwowych. W 11 – Prawa elektrolizy Faraday’a, nadnapięcie i produkty elektrolizy. W 12 – Występowanie pierwiastków w przyrodzie, minerały i rudy. W 13 – Metale alkaliczne i ich związki. Metale ziem alkalicznych. W 14 – Najważniejsze grupy pierwiastków d-elektronowych. W 15 – Metody otrzymywania i rafinacji metali. 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 1h 2 Forma zajęć – ĆWICZENIA Forma zajęć – ĆWICZENIA AUDYTORYJNE ĆW 1 – Przypomnienie wzorów chemicznych związków nieorganicznych. ĆW 2 – Równania reakcji otrzymywania tlenków, kwasów, wodorotlenków i soli. ĆW 3 – Przemiany energii w reakcjach chemicznych, ciepło reakcji chemicznej – entalpia. ĆW 4 – Obliczenia termochemiczne efektów cieplnych reakcji na podstawie prawa Hessa. CW 5 – Określanie kierunku przebiegu reakcji chemicznych podczas procesów metalurgicznych na podstawie entalpii swobodnej reakcji. ĆW 6 – Obliczenia stechiometryczne oparte na równaniach reakcji chemicznych zachodzących w procesach metalurgicznych. Skład procentowy minerałów, rud. CW 7 – Skład procentowy minerałów, rud. CW 8 – Wpływ temperatury i ciśnienia na stan równowagi reakcji chemicznych podczas procesów metalurgicznych. CW 9 – Jonowa interpretacja reakcji zachodzących w roztworach wodnych. ĆW 10 – Procesy redukcji w układzie heterogenicznym – wodór, węgiel i metale jako reduktory. ĆW 11 – Wpływ stopnia utlenienia pierwiastka na właściwości utleniające jego związków. CW 12 – Ogniwa galwaniczne – SEM ogniwa. Zależność pomiędzy SEM a funkcjami termodynamicznymi. ĆW 13 – Szereg napięciowy metali; ogniwa galwaniczne i paliwowe jako źródło energii elektrycznej. ĆW 14 – Prawa elektrolizy Faraday’a, nadnapięcie i produkty elektrolizy. ĆW 15 – Obliczanie szybkości korozji materiałów metalicznych. 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2h NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. – wykład z zastosowaniem środków audiowizualnych, foliogramów, tablic fizykochemicznych 2. – ćwiczenia audytoryjne: korzystanie z tablic fizykochemicznych, układu okresowego pierwiastków SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA) F1. – ocena przygotowania do ćwiczeń audytoryjnych P1. – ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładów – kolokwium zaliczeniowe P2. – ocena umiejętności rozwiązywania zadań z zakresu ćwiczeń audytoryjnych – kolokwium zaliczeniowe OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 15W 30ĆW 45 h Zapoznanie się ze wskazaną literaturą 25 h Przygotowanie do ćwiczeń audytoryjnych 20 h Suma SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU 90 h 3 ECTS 3 LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. P. Atkins, Chemia Fizyczna, PWN 2007 2. A. Nachocki, Technologia chemiczna, UMCS 2002 3. H. Bala, Wstęp do Chemii Materiałów, WNT 2003 4. K. Schmidt-Szałowski, J. Sentek, Podstawy technologii chemicznej, Wyd. OWPW 2001 5. A. Bielański, Podstawy Chemii Nieorganicznej, cz. 1-3, PWN, Warszawa 1998 6. K. Schmidt-Szałowski, J. Sentek, J. Raabe, E. Bobryk, Podstawy technologii chemicznej. Procesy w przemyśle nieorganicznym, Wyd. OWPW 2001 7. H. Bala, V.A. Gaudyn, J. Gęga, P. Siemion, Podstawy obliczeń w chemii ogólnej, Wyd. PCz, Częstochowa 2005 8. W. Ufnalski, Wprowadzenie do termodynamiki chemicznej, Wyd. OWPW 2004 9. L. Synoradzki, J. Wisialski, Projektowanie procesów technologicznych. Od laboratorium do instalacji przemysłowej, Wyd. OWPW 2006 10. L. Pauling, P. Pauling, Chemia, PWN Warszawa 1997 11. L. Pajdowski, Chemia Ogólna, PWN Warszawa 1997 12. F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus, Chemia Nieorganiczna. Podstawy, PWN Warszawa 1998 13. J. Banaś, W. Solarski (red.), Chemia dla Inżynierów, Ośr.Edukacji Niestacjonarnej, AGH Kraków, 1999 14. J. Siedlecka, G. Pawłowska, E. Owczarek, M. Biczak, Ćwicz. Rach. i Labor. z Podst. Chemii, Wyd. PCz, 1997 15. H. Bala, A.V. Gaudyn, J. Gęga, P. Siemion, Obliczenia w Chemii Ogólnej, Wyd. WIPMiFS, Częstochowa, 2005 PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. dr Beata Pośpiech [email protected] 2. dr Krystyna Giza [email protected] MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny EK1 Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) K_W03, K_U01 C1 1, 2 F1,P1, P2 EK2 K_W03, K_U01 C1 1, 2 F1,P1, P2 EK3 K_W07, K_U01 C1 1, 2 F1,P1, P2 EK4 K_W03, K_W07, K_U01 K_W03, K_U01 C1, C2 1, 2 F1,P1, P2 1, 2 F1,P1, P2 K_W03, K_W07, K_U01 K_W03, K_W07, K_U01 K_W03, K_W07, K_U01 C1 W12, W 13, W14, L1,L2, L11 W12, W15 L10 W1, W2 L11 W4, W5, W6, L3, L5, L6 W3, W6, W9, L4, L5, L8, L15 W7, W8, L9 L1, L7, L13 W10, L12, L13 W11, L14 1,2 F1,P1, P2 1, 2 F1,P1, P2 1, 2 F1,P1, P2 Efekt kształcenia EK5 EK 6 EK 7 EK 8 C1,C2 C1 C1, C2 4 II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY EK1 Student potrafi dokonać klasyfikacji pierwiastków i związków chemicznych oraz scharakteryzować ich właściwości EK2 Student ma wiedzę z zakresu występowania pierwiastków w przyrodzie, minerałów i rud oraz metod otrzymywania i rafinacji metali EK3 Na ocenę 2 Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 Student nie potrafi dokonać klasyfikacji pierwiastków i związków chemicznych oraz scharakteryzować ich właściwości Student potrafi dokonać klasyfikacji niektórych pierwiastków i związków chemicznych oraz scharakteryzować ich właściwości Student potrafi dokonać klasyfikacji większości pierwiastków i związków chemicznych oraz scharakteryzować ich właściwości Student potrafi dokonać klasyfikacji niektórych pierwiastków i związków chemicznych oraz scharakteryzować ich właściwości Student nie ma wiadomości z zakresu występowania pierwiastków w przyrodzie, minerałów i rud oraz metod otrzymywania i rafinacji metali Student potrafi przedstawić występowanie niektórych pierwiastków w przyrodzie, minerałów i rud oraz niektórych metod otrzymywania i rafinacji metali Student potrafi przedstawić występowanie większości pierwiastków w przyrodzie, minerałów i rud oraz najważniejszych metod otrzymywania i rafinacji metali Student ma wiadomości z zakresu występowania pierwiastków w przyrodzie, minerałów i rud oraz metod otrzymywania i rafinacji metali Student nie zna budowy Student potrafi podać atomu i teorii wiązań podstawowe chemicznych wiadomości z zakresu budowy atomu i teorii wiązań chemicznych Student potrafi scharakteryzować najważniejsze założenia teoretyczne z zakresu budowy atomu i teorii wiązań chemicznych Student nie potrafi Student potrafi Student potrafi EK4 dokonywać obliczeń w dokonywać dokonywać większość Student potrafi oparciu o równania podstawowych obliczeń obliczeń w oparciu o dokonywać obliczeń w stechiometryczne reakcji w oparciu o równania równania oparciu o równania stechiometryczne reakcji stechiometryczne reakcji stechiometryczne reakcji chemicznych oraz na podstawie relacji między chemicznych oraz na chemicznych oraz na chemicznych oraz na funkcjami podstawie relacji między podstawie relacji między podstawie relacji między termodynamicznymi funkcjami funkcjami funkcjami termodynamicznymi termodynamicznymi termodynamicznymi Student zna budowę atomu i teorię wiązań chemicznych EK5 Student potrafi dokonywać obliczeń termochemicznych, obliczać stałe równowagi na podstawie równań reakcji chemicznych oraz określać wpływ różnych czynników na stan równowagi chemicznej i szybkość przebiegu przemian chemicznych w odniesieniu do procesów metalurgicznych EK6 Student potrafi scharakteryzować elektrolity, ich przewodnictwo oraz równowagi w roztworach elektrolitów Student potrafi dokonywać obliczeń w oparciu o równania stechiometryczne reakcji chemicznych oraz na podstawie relacji między funkcjami termodynamicznymi Student nie potrafi dokonywać obliczeń termochemicznych, obliczać stałe równowagi na podstawie równań reakcji chemicznych oraz określać wpływ różnych czynników na stan równowagi chemicznej i szybkość przebiegu przemian chemicznych w odniesieniu do procesów metalurgicznych Student potrafi dokonywać podstawowych obliczeń termochemicznych, obliczać stałe równowagi na podstawie prostych równań reakcji chemicznych oraz określać wpływ niektórych czynników na stan równowagi chemicznej i szybkość przebiegu przemian chemicznych w odniesieniu do procesów metalurgicznych Student potrafi dokonywać większość obliczeń termochemicznych, obliczać stałe równowagi na podstawie równań reakcji chemicznych oraz określać wpływ najważniejszych czynników na stan równowagi chemicznej i szybkość przebiegu przemian chemicznych w odniesieniu do procesów metalurgicznych Student potrafi dokonywać obliczeń termochemicznych, obliczać stałe równowagi na podstawie równań reakcji chemicznych oraz określać wpływ różnych czynników na stan równowagi chemicznej i szybkość przebiegu przemian chemicznych w odniesieniu do procesów metalurgicznych Student potrafi scharakteryzować podstawowe właściwości elektrolitów, oraz dokonywać ich klasyfikacji Student potrafi scharakteryzować elektrolity oraz równowagi w roztworach elektrolitów Student potrafi scharakteryzować przykłady elektrolitów oraz równowagi w roztworach elektrolitów Student potrafi scharakteryzować poznanych elektrolitów, ich przewodnictwo oraz równowagi w roztworach przykładowych elektrolitów Student nie ma wiedzy z zakresu elektrochemii ogniw galwanicznych i paliwowych Student ma podstawowe wiadomości z zakresu elektrochemii ogniw galwanicznych i paliwowych Student ma wiedzę z zakresu elektrochemii ogniw galwanicznych i paliwowych Student ma wiedzę z zakresu elektrochemii ogniw galwanicznych i paliwowych oraz potrafi na przykładach wyjaśnić ich budowę i mechanizm działania EK7 Student ma wiedzę z zakresu elektrochemii ogniw galwanicznych i paliwowych Student zna budowę atomu i teorię wiązań chemicznych 5 EK8 Student potrafi wykorzystać znajomość praw elektrolizy Faraday’a do obliczeń chemicznych; potrafi określić produkty elektrolizy oraz szybkość korozji materiałów metalicznych Student nie potrafi wykorzystać znajomości praw elektrolizy Faraday’a do obliczeń chemicznych; nie potrafi określić produktów elektrolizy oraz szybkości korozji materiałów metalicznych Student potrafi wykorzystać znajomość praw elektrolizy Faraday’a do podstawowych obliczeń chemicznych; potrafi określić produkty elektrolizy większości elektrolitów Student potrafi wykorzystać znajomość praw elektrolizy Faraday’a do większości obliczeń chemicznych; potrafi określić produkty elektrolizy oraz szybkość korozji materiałów metalicznych Student potrafi wykorzystać znajomość praw elektrolizy Faraday’a do złożonych obliczeń chemicznych; potrafi określić produkty elektrolizy oraz szybkość korozji materiałów metalicznych III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE (strona www WIPMiFS PCZ) 1. Informacja gdzie można zapoznać się z prezentacjami do zajęć, instrukcjami do laboratorium itp. 2. Informacje na temat miejsca odbywania się zajęć 3. Informacje na temat terminu zajęć (dzień tygodnia/ godzina) 4. Informacja na temat konsultacji (godziny + miejsce) 6
