Matematyka – 75/120 (inż.) h
Ciągi i szeregi liczbowe. Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej (funkcje elementarne, ciągłość i granica funkcji, pochodna funkcji i jej zastosowania). Rachunek całkowy funkcji jednej zmiennej (całka oznaczona i nieozna-czo-na, metody obliczania całek, zastosowania całek oznaczonych). Liczby zespolone. Algebra liniowa: macierze, układy równań, wyznaczniki, wartości i wektory własne. Funk-cje wielu zmiennych. Pochodna funkcji wielu zmiennych. Podstawy teorii równań różniczkowych. Elementy geometrii analitycznej. Elementy geometrii przestrzennej. Podstawy teorii grup. Szeregi Fouriera. Elementy rachunku prawdopodobieństwa i statystyki.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
posługiwania się metodami matematycznymi w chemii; opisu matematycznego zjawisk i procesów fizycznych i chemicznych; abstrakcyjnego rozumienia problemów z zakresu fizyki i chemii.
Fizyka – 45/60 (inż.) h
Podstawy mechaniki klasycznej. Elementy hydromechaniki. Grawitacja. Drgania i fale w ośrodkach sprężystych. Elektryczne i magnetyczne właściwości materii. Elektryczność. Fale elektromagnetyczne. Polaryzacja, interferencja i dyf-rakcja fal. Elementy optyki falowej i geometrycznej. Elementy akustyki. Elementy fizyki ciała stałego. Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Elementy fizyki jądrowej. Elementy kosmologii.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
pomiaru lub określania podstawowych wielkości fizycznych; rozumienia zjawisk i procesów fizycznych w przyrodzie; wykorzystywania praw przyrody w technice i życiu codziennym.
Biochemia i biologia – 60 h
Molekularne podłoże życia, teorie powstania życia na Ziemi. Poziomy organizacji życia – formy bezkomórkowe, komórki, tkanki, narządy. Organizmy jedno- i wielokomórkowe. Biologiczne pojęcie gatunku, procesy powstawania i wymierania gatunków. Budowa i fizjologia organizmów priokariotycznych i eukariotycznych. Budowa i funkcje błon biologicznych. Budowa oraz funkcje biologiczne białek, kwasów nukleinowych, lipidów i węglowodanów. Zależności między strukturą a funkcją biologiczną związków. Podstawowe szlaki metaboliczne. Fotosynteza i inne szlaki anaboliczne. Podstawy genetyki klasycznej, populacyjnej i molekularnej. Podstawy biotechnologii.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
opisu i interpretacji zjawisk i procesów zachodzących w przyrodzie ożywionej; opisu znaczenia makrocząsteczek w przyrodzie oraz ich właściwości w relacji do budowy; posługiwania się podstawowymi technikami biochemii; wykorzystania prostych procesów biologicznych w chemii i technice.
Chemia – 240 h
Podstawowe pojęcia i prawa chemiczne. Budowa atomu, orbitale atomowe, konfiguracja elektronowa. Układ okresowy a właściwości pierwiastków. Wiązania chemiczne. Reakcje chemiczne – podstawowe rodzaje. Stany materii. Równowagi chemiczne i równowagi fazowe. Roztwory, równowagi kwasowo-zasadowe, jonowe i redoksowe. Klasyfikacja, budowa, właściwości, reaktywność i zastosowanie związków nieorganicznych. Oznaczalność i wykrywalność pierwiastków oraz substancji chemicznych. Pobieranie i przygotowywanie prób do analiz. Podstawy analizy jakościowej i ilościowej (rozdzielanie i identyfikacja wybranych jonów w roztworach, analiza grawimetryczna i wolumetryczna). Metody spektrofotometryczne, elektrochemiczne, chromatograficzne i spektroskopowe w analizie chemicznej. Statystyczne opracowanie wyników. Standaryzacja i ocena wiarygodności metod analitycznych. Nazewnictwo związków organicznych. Hybrydyzacja, typy wiązań, rezonans, aromatyczność, elektroujemność i polaryzacja wiązań. Wolne rodniki, karbokationy, karboaniony, karbeny. Izomeria. Analiza konformacyjna. Systematyka związków organicznych. Budowa, synteza, właściwości i zastosowania następujących klas związków organicznych: alkanów, cykloalkanów, alkenów, alkinów, dienów, węglowodorów aromatycznych, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, dioksyn, związków halogenoorganicznych, związków metalo-organicznych, alkoholi, fenoli, eterów, aldehydów, ketonów, kwasów karboksylowych i ich pochodnych, amin, tlenowych zasad organicznych, organicznych związków siarki i fosforu, związków heterocyklicznych. Monosacharydy, disacharydy i polisacharydy oraz aminokwasy, peptydy, polipeptydy i kwasy nukleinowe. Stereochemia (chiralność, enancjomery, diastereoizomery, związki mezo). Typy i mechanizmy reakcji związków organicznych: addycja elektrofilowa do wiązań wielokrotnych, addycja nukleofilowa do grupy karbonylowej, substytucja rodnikowa i nukleofilowa w układach alifatycznych, substytucja elektrofilowa i nukleofilowa w układach aromatycznych (wpływ kierujący podstawników), eliminacja. Reakcje przegrupowania, izo-meryzacji, dehydratacji, kondensacji, utleniania i redukcji. Reakcje pericykliczne. Elementy planowania syntezy organicznej. Metody analizy związków organicznych. Związki metaloorganiczne – otrzymywanie, budowa, właściwości, zastosowana. Podstawy termodynamiki chemicznej. Fenomenologiczna i molekularna interpretacja energii i entropii. Termochemia. Termodynamiczne kryteria równowagi, stała równowagi. Termodynamika roztworów. Termodynamika procesów nieodwracalnych. Funkcjonowanie przyrody na gruncie termodynamiki. Procesy destylacji, rektyfikacji, krystalizacji i ekstrakcji. Zjawiska powierzchniowe i transportu. Kinetyka chemiczna procesów prostych i złożonych. Teoria kompleksu aktywnego. Kataliza homo- i heterogeniczna. Podstawy elektrochemii. Korozja. Układy koloidalne. Elektryczne i magnetyczne właściwości substancji. Elementy fotochemii i radiochemii. Podstawy spektroskopii elektronowej, oscy-lacyjnej, Ramana, magnetycznego rezonansu jądrowego oraz spektrometrii mas. Stan krystaliczny. Elementy krystalografii geometrycznej. Podstawy chemii kwantowej. Rozwiązania równania Schrödingera dla atomu wodoru i jonu mole-kularnego H2+. Przybliżenie jednoelektronowe. Metoda Hartree-Focka. Metoda LCAO MO. Metody obliczeniowe chemii kwantowej. Zastosowania chemii kwantowej – optymalizacja geometrii, określanie właściwości fizykochemicznych i charakterystyk atomów oraz cząsteczek. Elementy termodynamiki statystycznejokreślanie entropii i energii termicznej zbiorów cząsteczek.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
posługiwania się terminologią i nomenklaturą chemiczną; opisu właściwości pierwiastków i związków chemicznych oraz stanów materii; syntezowania, oczyszczania, analizowania składu i określania struktury związków chemicznych z zastosowaniem metod klasycznych i instrumentalnych; opisu podstawowych typów reakcji chemicznych oraz ich mechanizmów; określania podstawowych właściwości oraz reaktywności związków nieorganicznych i organicznych w aspekcie termodynamicznym i kinetycznym; pomiaru lub wyznaczania wartości oraz oceny wiarygodności wielkości fizykochemicznych; przeprowadzania analizy statystycznej oraz oceny wiarygodności wyników oznaczeń; określania relacji między strukturą a reaktywnością połączeń chemicznych; interpretacji i opisu fenomenologicznego i molekularnego procesów i właściwości fizykochemicznych; wykorzystania podstawowych metod kwantowo-chemicznych do opisu właściwości, struktury i reaktywności układów chemicznych; bezpiecznego postępowania z chemikaliami oraz selekcji i utylizacji odpadów chemicznych.
Technologia chemiczna
Fizykochemiczne podstawy procesów technologicznych. Zasady technologiczne. Kataliza przemysłowa. Schematy technologiczne. Surowce przemysłu chemicznego. Przegląd ważniejszych technologii chemicznych. Technologie materiałów specjalnego przeznaczenia. Technologie bezodpadowe. Wybrane procesy biotechnologiczne. Kryteria oceny jakości surowców i produktów przemysłu chemicznego i wytwórczości chemicznej. Wybrane metody i techniki analizy technicznej. Regulacje prawne w przemyśle chemicznym.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
posługiwania się wiedzą chemiczną w ocenie możliwości realizacji procesu w skali przemysłowej; doboru optymalnych surowców dla uzyskania określonego produktu; kontroli procesu przemysłowego oraz oceny jakości produktu; oceny możliwości utylizacji i zagospodarowania odpadów produkcyjnych – wskazania możliwości ograniczenia odpadów względnie zastosowania technologii bezodpadowej; doboru optymalnych – pod kątem przydatności i ceny – metod analitycznych; posługiwania się normami – krajowymi i międzynarodowymi – w zakresie techniki oznaczeń oraz oceny jakości i wartości surowców i towarów.
Chemia stosowana i gospodarowanie chemikaliami
Koncepcja zrównoważonego rozwoju – chemia przyjazna człowiekowi i otoczeniu (zielona chemia). Zanieczyszczenia i ochrona powietrza. Uzdatnianie i wykorzystywanie wody do celów komunalnych, konsumpcyjnych i przemysłowych. Oczyszczanie ścieków. Zanieczyszczenia gleby, nawozy sztuczne, rekultywacja. Dodatki do produktów spożywczych. Odpady z gospodarstw domowych – segregacja, recykling, utylizacja, zagospodarowanie. Środki piorące i czyszczące – stosowanie, oddziaływanie na środowisko, utylizacja odpadów. Środki ochrony roślin – stosowanie, szkodliwość, zabezpieczenia w trakcie stosowania. Materiały budowlane, powłoki malarskie, paliwa, oleje, rozpuszczalniki – zabezpieczenia w trakcie stosowania, postępowanie z odpadami. Odnawialne źródła surowców i energii.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
stosowania zasad zrównoważonego rozwoju w życiu codziennym; racjonalnego i bezpiecznego stosowania chemikaliów i materiałów; racjonalnego korzystania z dóbr naturalnych i wytwarzanych przez człowieka; posługiwania się przepisami prawnymi w zakresie zarządzania chemikaliami.
Chemia materiałów
Polimery – metody otrzymywania, budowa, właściwości i zastosowania. Żywice fenolowe, epoksydowe i poliestrowe. Polimery biodegra-dowalne. Elementy chemii supramolekuł. Materiały metaliczne, stopy – obróbka cieplna, korozja, erozja. Materiały ceramiczne, szkło – otrzymywanie, właściwości, stosowanie. Materiały specjalnego przeznaczenia.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
posługiwania się metodyką chemiczną w opisie budowy polimerów i innych materiałów; oceny cech i zachowania materiałów w relacji do ich budowy; oceny możliwości praktycznego wykorzystania materiałów oraz ich utylizacji – po wykorzystaniu.
Aparatura i inżynieria chemiczna
Operacje i aparatura do: przenoszenia ciepła, transportu gazów, cieczy i ciał stałych, rozdrabniania i przesiewania, mieszania, rozdzielania zawiesin, suszenia, rozdzielania składników mieszanin – destylacji, rektyfikacji, krystalizacji, ekstrakcji, absorp-cji, adsorpcji, odwróconej osmozy, filtracji, flotacji. Podstawowe typy i eksploatacja reaktorów chemicznych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
opisu procesów jednostkowych jakie towarzyszą chemicznemu przekształceniu materii; obsługi aparatury chemicznej; bezpiecznej pracy i postępowania w warunkach wystąpienia awarii; postępowania w przypadku katastrof chemicznych.
Modelowanie i projektowanie procesów technologicznych
Modelowanie empiryczne, analogowe, fizyczne i matematyczne. Schemat i typy modeli. Symulacja, optymalizacja i zwiększanie skali. Modelowanie i projektowanie procesów chemicznych i reaktorów. Technologiczne wykorzystanie efektów modelowania.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
wykorzystania zasad modelowania i ich znaczenia w nowoczesnych technologiach; posługiwania się istotnymi dla modelowania narzędziami informatycznymi; doboru materiałów do budowy reaktorów i innych urządzeń stosowanych w technologii chemicznej; doboru pokrycia, zabezpieczeń przeciwkorozyjnych i ognioodpornych; stosowania materiałów w zmieniających się warunkach technologicznych; rozumienia problemu zwiększania skali procesu technologicznego.
Chemia teoretyczna – 75 h
Podstawy teoretyczne metod ab initio i półempirycznych. Granice dokładności przybliżenia jednoelektronowego – energia korelacji. Mieszanie konfiguracji. Metody wychodzące poza przybliżenie jednoelektronowe. Teoria funkcjonału gęs-tości elektronowej. Oddziaływania międzycząsteczkowe na gruncie chemii kwantowej: niespecyficzne i specyficzne – elektrono-donorowo-akceptorowe oraz wiązania wodorowe. Kwantowo-mechaniczny opis układów o symetrii translacyjnej. Mechanika oraz dynamika molekularna – określanie struktury oraz zmian konformacyjnych makrocząsteczek. Termodynamika statystyczna w opisie zachowania układów gazowych i krystalicznych. Termodynamika i kinetyka reakcji chemicznych na gruncie chemii kwantowej. Przewidywanie charakterystyk widmowych metodami mechaniki kwantowej. Zastosowania teorii grup w chemii kwantowej i spektroskopii molekularnej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
posługiwania się metodami chemii kwantowej, termodynamiki statystycznej oraz mechaniki i dynamiki molekularnej; wykorzystania metod chemii teoretycznej do określenia struktury, charakterystyk spektralnych, właściwości oraz zachowania związków chemicznych w różnych stanach skupienia; opisu reakcji chemicznych na gruncie chemii teoretycznej.
Analiza instrumentalna – 75 h
Precyzja i dokładność pomiaru. Efekty interferencyjne. Kalibracja. Klasyfikacja metod instrumentalnych. Czułość, selektywność i specyficzność metod instrumentalnych. Zastosowania analityczne spektroskopii: elektronowej, absorpcyjnej i emisyjnej, oscylacyjnej, rezonansu jądrowego i elektronowego, promieniowania rentgenowskiego, absorpcji atomowej oraz spektrometrii mas. Zastosowania analityczne metod elektrochemicznych: woltamperometrii, potencjometrii, oscylometrii, kulometrii oraz konduktometrii. Elektroforeza. Chromatografia gazowa, cieczowa oraz jonowa. Chromatografia w warunkach nadkrytycznych. Techniki łączone. Metody radiometryczne. Analiza termiczna. Analiza specjacyjna, wieloskładnikowa, lokalna i strukturalna.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
wyboru metod i aparatury do wykonywania określonego oznaczenia analitycznego; posługiwania się wybranym sprzętem; pozyskiwania danych analitycznych; oceny dokładności, precyzji i wiarygodności oznaczenia; oceny przydatności metod instrumentalnych w analityce chemicznej; oceny kosztochłonności pomiaru i wyboru metody optymalnej.
Spektroskopia
Widma absorpcyjne i emisyjne, prawa absorpcji. Elektronowa spektroskopia absorpcyjna i emisyjna, absorpcyjna spektroskopia w podczerwieni i rozproszeniowa spektroskopia Ramana, spektroskopia rotacyjna, magnetycznego rezonansu jądrowego oraz elektronowego rezonansu paramagnetycznego – aparatura, techniki pomiaru oraz rejestracji widm, podstawowe charakterystyki widmowe. Zastosowanie analizy widmowej do identyfikacji oraz określania budowy związków chemicznych. Kwantowo-mechaniczna interpretacja widm.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
wyboru technik spektroskopowych do rozwiązywania określonego problemu; pomiaru lub rejestracji widm w wybranych obszarach spektralnych; interpretacji widm pod kątem relacji z budową związków; posługiwania się wynikami obliczeń w interpretacji widm.
Krystalografia
Proces krystalizacji – metody otrzymywania kryształów. Promieniowanie rentgenowskie. Zjawisko dyfrakcji. Sieć odwrotna. Intensywność wiązek dyfrakcyjnych i symetria obrazu dyfrakcyjnego kryształu. Elektronografia i neutronografia. Elementy rentgenografii substancji polikrystalicznych: wskaźnikowanie dyfraktogramów oraz analiza fazowa. Elementy rentgenografii monokryształów: wyznaczanie parametrów sieci krystalicznej, symetria kryształu, wyznaczanie współrzędnych atomowych, interpretacja wyników rentgenowskiej analizy strukturalnej. Strukturalne bazy danych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
uzyskiwania kryształów przydatnych do badań strukturalnych; posługiwania się techniką dyfrakcyjną w chemii i jej stosowania do rozwiązywania problemów analitycznych, identyfikacyjnych i strukturalnych; korzystania z krystalograficznych baz danych; użycia danych strukturalnych w opisie właściwości i zachowania faz krystalicznych.
