PRZEDMIOT SPECJALIZACYJNY - ODDZIAŁYWANIA MIĘDZYCZĄSTECZKOWE W FAZACH SKONDENSOWANYCH

Przedmiot: Oddziaływania mędzycząsteczkowe w fazach skondensowanych

Kierunek: CHEMIA

Specjalność: Chemia Podstawowa, Chemia Środowiska, Chemia Informatyczna, Chemia Leków

Studia II stopnia, stacjonarne

Moduł: przedmiotów specjalizacyjnych

Zajęcia: wykład, konwersatorium

Wykład:

Obliczenia kwantowo- chemiczne dla kompleksów molekularnych donorowo-akceptorowych. Model supermolekuły i model perturbacyjny. Partycjonowanie energii kompleksów. Wiązanie wodorowe jako oddziaływanie typu donorowo- akceptorowego. Fizykochemiczne metody badań wiązań wodorowych. Klasyfikacja wiązań wodorowych- kryteria. Wiązanie wodorowe w kryształach molekularnych. Struktura geometryczna wodorowo związanych kompleksów.

Efekty spektralne w zakresie podczerwieni będące atrybutami wiązania wodorowego. Opis teoretyczny struktury subtelnej pasm protonowych drgań rozciągających w podczerwieni. Efekty izotopowe H/D w spektroskopii wiązania wodorowego w zakresie podczerwieni. Własności kooperatywne wiązań wodorowych – statyczne oddziaływania kooperatywne. Sprzężenie wiązań wodorowych w dimerach molekularnych (dimery kwasów karboksylowych) i w kryształach molekularnych. Widma w zakresie podczerwieni układów sprzężonych wiązań wodorowych. Efekty izotopowe H/D w tych widmach. Niekonwencjonalne efekty spektralne wiązania wodorowego: łamanie oscylacyjnych reguł wyboru w zakresie podczerwieni, efekty „samoorganizacji izotopowej H/D”, efekty elektronowe w widmach oscylacyjnych. Wiązanie wodorowe w przyrodzie. Rola wody w aktywności układów biologicznych.

Konwersatorium:

Przegląd i omówienie wyników obliczeń kwantowo-chemicznych dla różnych kompleksów molekularnych donorowo-akceptorowych w oparciu o monografie naukowe z dziedziny wiązania wodorowego. Prezentacja i omówienie różnych metod badań fizykochemicznych dowodzących istnienia wiązań wodorowych i określających ich naturę. Przegląd w oparciu o dane literaturowe (dane zawarte w bazie krystalograficznej Cambridge Crystallographic Data Centre) różnorodności wiązań wodorowych tworzonych w fazach skondensowanych. Przegląd widm spektralnych popularnych układów związanych wodorowo w oparciu o wyniki badań Zakładu Fizyki Chemicznej UŚ. Teorie tłumaczące strukturę widm wiązania wodorowego w podczerwieni. Wpływ stanu skupienia, temperatury i rozpuszczalnika na widma w podczerwieni – przegląd i dyskusja. Przegląd efektów izotopowych H/D obserwowanych w widmach w podczerwieni układów związanych wodorowo. Teorie efektów kooperatywnych rejestrowanych w widmach w podczerwieni układów związanych wodorowo.

1. G. A. Jeffrey – An introduction to hydrogen bonding, Oxford University Press, New York , 1997.

2. G. R. Desiraju; T. Steiner – The Weak Hydrogen Bond in structural chemistry and biology, Oxford University Press Inc., New York, 1999.

1. G. A. Jeffrey, W. Saenger – Hydrogen bonding in biological structures, Springer-Verlag, Berlin, 1994.

2. Y. Marechal – The hydrogen bond and the water molecule. The physics and chemistry of water aqueous and bio media, Elsevier, Amsterdam, 2007.

3. H. Ratajczak, W. J. Orville-Thomas – Molecular interactions, Wiley, New York, 1980.

4. D. Hadži (Ed.) – Theoretical Treatments of Hydrogen Bonding, Wiley, New York, 1997.

5. S. Scheiner – Hydrogen Bonding: A Theoretical Perspective, Oxford University Press, New York, 1997.

6. P. Schuster, W. Mikenda (Eds.) – Hydrogen Bond Research, Monatshefte für Chemie, Chemical Monthly, 130/No.8, Springer, Vien, New York, 1999.

7. 1. G. A. Jeffrey, W. Saenger – Hydrogen bonding in biological structures, Springer-Verlag, Berlin, 1994.

8. G. R. Desiraju; T. Steiner – The Weak Hydrogen Bond in structural chemistry and biology, Oxford University Press Inc., New York, 1999.

posiada zaawansowaną wiedzę z takich działów chemii, jak: chemia analityczna, fizyczna, teoretyczna i nieorganiczna

oraz w dziedzinie wybranej przez siebie specjalizacji

zna wybrane zaawansowane techniki obliczeniowe stosowane do rozwiązywania typowych problemów z zakresu chemii

potrafi wnioskować na podstawie danych literaturowych oraz odnosić się do tych danych krytycznie

przygotowuje prace pisemne z dziedziny chemii, które zawierają cel, metodologię badań, wyniki i

ich znaczenie w kontekście badań o podobnej tematyce

potrafi przedstawić w mowie i piśmie wyniki badań własnych lub cudzych

wykazuje umiejętność asocjacji wiedzy z różnych gałęzi chemii i nauk pokrewnych, i potrafi wytłumaczyć określone problemy

z dziedziny biologii, ochrony środowiska, farmacji, czy medycyny

średnia arytmetyczna z wykładów i konwersatoriów

Na egzaminie obowiązują treści ujęte w opisie zajęć dydaktycznych i pracy studenta, przekazane na wykładzie oraz zawarte w literaturze obowiązkowej.

Ocena bardzo dobra - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, nie popełnia błędów;

Ocena dobra plus - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, popełnia nieliczne błędy niewynikające z braków merytorycznych;

Ocena dobra - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych oraz rozwiązuje z pomocą egzaminatora zagadnienia problemowe z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne błędy;

Ocena dostateczna plus - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając przy tym błędy;

Ocena dostateczna - student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia i prawa, z pomocą egzaminatora wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji;

Ocena niedostateczna - student nie rozumie i nie potrafi wyjaśnić podstawowych pojęć i praw.

Egzamin ustny. Student losuje zestaw trzech pytań. W zestawie znajduje się jedno pytanie problemowe, jedno pytanie sprawdzające umiejętność wykorzystania wiedzy do rozwiązywania zagadnień typowych oraz jedno pytanie dotyczące podstawowych pojęć i praw. Na przygotowanie ma 15 minut. W tym czasie część odpowiedzi może zamieścić na kartce. Odpowiedź ustna trwa od 15 do 20 minut. Polega na odpowiedzi na wylosowane pytania i dyskusji z egzaminatorem.

Kolokwium pisemne:

Obowiązuje znajomość pojęć i wielkości ujętych w opisie zajęć dydaktycznych, przekazanych na wykładzie oraz zawartych w literaturze obowiązkowej.

Ocena bardzo dobra - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, nie popełnia błędów;

Ocena dobra plus - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, popełnia nieliczne błędy niewynikające z braków merytorycznych;

Ocena dobra - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych oraz rozwiązuje z pomocą egzaminatora zagadnienia problemowe z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne błędy;

Ocena dostateczna plus - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając przy tym błędy;

Ocena dostateczna - student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia i prawa, z pomocą egzaminatora wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji;

Ocena niedostateczna - student nie rozumie i nie potrafi wyjaśnić podstawowych pojęć i praw.

Powyższemu opisowi odpowiada następująca skala procentowa:

poniżej 55% - ndst

55-69% - dost

70-75% - +dost

76-88% - dobry

89-94% - +dobry

95 – bardzo dobry

Student otrzymuje zestaw 3 pytań i problemów do rozwiązania. Zestaw zawiera zadania o różnym stopniu trudności, sprawdzające umiejętności rozwiązywania złożonych zagadnień problemowych, zagadnień typowych, podstawowych praw i pojęć oraz przedstawienia ich treści. Odpowiedź pisemna trwa 90 minut i polega na odpowiedzi na pytania oraz rozwiązaniu wszystkich zawartych w zestawie zadań.

Prezentacje multimedialne:

Przedstawienie sposobu opracowania wyników badań zawartych w literaturze wskazanej przez prowadzącego.

Student przygotowuje prezentację kierując się kryterium merytorycznym (realizacja tematu) oraz formy przekazu (kompozycja obrazu, język i styl, wykorzystanie czasu).

Ocena bardzo dobra - rozległa znajomość tematu, zrozumienie wszystkich kwestii z nim związanych, właściwa selekcja materiału, wnikliwa jego interpretacja, własne wnioski, właściwe wykorzystanie materiału pomocniczego, odpowiednia terminologia i pojęcia, wypowiedź planowa i zorganizowana (konstrukcja logiczna, dyskursywna), zachowanie proporcji między wstępem, rozwinięciem i zakończeniem, idealne zaplanowanie i wykorzystanie czasu, poprawne merytorycznie odpowiedzi, żywe uczestnictwo w rozmowie, prezentacja multimedialna przygotowana perfekcyjnie pod względem formy, z zastosowaniem różnorodnych środków wyrazu (wykresy, rysunki, teksty, komentarze, animacje,...);

Ocena dobra plus - znajomość tematu, zrozumienie wszystkich kwestii z nim związanych, właściwa selekcja materiału i jego interpretacja, własne wnioski, właściwe wykorzystanie materiału pomocniczego, odpowiednia terminologia i pojęcia, wypowiedź planowa i zorganizowana, zachowanie proporcji między wstępem, rozwinięciem i zakończeniem, idealne zaplanowanie i wykorzystanie czasu, poprawne merytorycznie odpowiedzi, prezentacja multimedialna przygotowana perfekcyjnie pod względem formy, z zastosowaniem różnorodnych środków wyrazu (wykresy, rysunki, teksty, komentarze, animacje, ...);

Ocena dobra - zrozumienie tematu i pełna jego realizacja, prowadząca do pogłębionego wnioskowania, przestrzeganie zasad poprawnego mówienia, odpowiednia terminologia, właściwe wykorzystanie czasu, formułowanie poprawnych merytorycznie odpowiedzi, prezentacja multimedialna przygotowana poprawnie pod względem formy, z zastosowaniem różnorodnych środków wyrazu (wykresy, rysunki, teksty, komentarze, animacje, ...);

Ocena dostateczna plus - zrozumienie omawianego tematu i niepełna jego realizacja, przywołanie podstawowych kontekstów (z literatury), częściowo udana argumentacja, wypowiedź na ogół uporządkowana i spójna, dążenie do zamknięcia całości wnioskiem uogólniającym, panowanie nad czasem, formułowanie na ogół poprawnych merytorycznie odpowiedzi, prezentacja multimedialna przygotowana poprawnie pod względem formy, z zastosowaniem wybranych środków wyrazu (wykresy, rysunki, teksty, komentarze, animacje, ...);

Ocena dostateczna - omówienie tematu w sposób niepogłębiony, odtwórczy, liczne błędy w mówieniu, ale zachowana komunikatywność języka, ubogie słownictwo i terminologia, niepełne rozumienie pytań, podjęcie rozmowy, odpowiedzi częściowo nie na temat, prezentacja multimedialna przygotowana poprawnie pod względem formy;

Ocena niedostateczna - student nie realizuje tematu na żadnym poziomie.

Student przygotowuje w ramach pracy własnej prezentację multimedialną oraz wypowiedź na 10 minut. W trakcie zajęć seminaryjnych przedstawia prezentację multimedialną oraz ją szczegółowo omawia. Student przygotowuje jedną prezentację w ramach zajęć.

Odpowiedź ustna:

Obowiązuje znajomość pojęć i wielkości ujętych w opisie zajęć dydaktycznych, przekazanych na wykładzie oraz zawartych w literaturze obowiązkowej.

Ocena bardzo dobra - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, nie popełnia błędów;

Ocena dobra plus - student samodzielnie rozwiązuje zagadnienia problemowe z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki, popełnia nieliczne błędy nie wynikające z braków merytorycznych;

Ocena dobra - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych oraz rozwiązuje z pomocą egzaminatora zagadnienia problemowe zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając nieliczne błędy;

Ocena dostateczna plus - student wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji, wymagające korzystania z wiedzy z innych dziedzin chemii oraz fizyki i matematyki popełniając przy tym błędy;

Ocena dostateczna - student rozumie i potrafi wyjaśnić podstawowe pojęcia i prawa, z pomocą egzaminatora wykorzystuje wiedzę do rozwiązywania zagadnień typowych z zakresu wybranej przez siebie specjalizacji;

Ocena niedostateczna - student nie rozumie i nie potrafi wyjaśnić podstawowych pojęć i praw.