Metody spektroskopowe w analizie chemicznej

obowiązkowe

w sali

Celem zajęć jest zapoznanie studentów z podstawami najważniejszych metod spektroskopowych stosowanych w analizie strukturalnej związków organicznych, ze szczególnym uwzględnieniem interpretacji uzyskiwanych danych. W ramach kursu omówione zostaną również podstawy działania aparatury badawczej oraz procedur pomiarowych.

Profil studiów: ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy

Dziedzina: nauki ścisłe i przyrodnicze, dyscyplina: nauki chemiczne

Rok studiów/sem.: rok II, stopień I, sem. letni

Wymagania wstępne: brak

Liczba godzin zajęć dydaktycznych z podziałem na formy prowadzenia zajęć: 30 godzin konwersatorium.

Metody dydaktyczne: instruktaż, metoda problemowa, praca w grupach, dyskusja, burza mózgów.

Punkty ECTS: 3

Bilans nakładu pracy studenta

Całkowity nakład pracy studenta związany z zajęciami: 75 godz. (ECTS: 3,0)

Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela: 37,5 godz. (ECTS: 1,5)

w tym:

1) udział w wykładach: 0 godz. (0 ECTS)

2) udział w zajęciach pozawykładowych: 30 godz. (1,2 ECTS)

3) udział w konsultacjach/zaliczeniach/egzaminach: 7,5 godz. (0,3 ECTS)

Przygotowanie się do zajęć/zaliczeń/egzaminów (praca własna studenta): 37,5 godz. (1,5 ECTS)

% godzin pracy własnej studenta 50%

Literatura podstawowa:

1. McMurry J., Chemia organiczna. Tom 2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012.

2. Kęcki Z., Podstawy spektroskopii molekularnej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2017.

3. Silverstein R.M., Webster F.X., Kiemle D.J., Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.

4. Zieliński W., Rajca A., Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne (WNT), Warszawa 2000.

Literatura uzupełniająca:

1. Szczepaniak W., Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005.

2. Cygański A., Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne (WNT), Warszawa 1996.

Narzędzia do symulacji widm NMR np. https://www.nmrdb.org/about/

WIEDZA:

• Student wyjaśnia podstawy fizyczne technik: MS, UV-VIS, IR, NMR oraz potrafi wymienić informacje uzyskiwane z każdej z nich (KP6_WG5, KP6_WG12).

• Student definiuje kluczowe pojęcia z zakresu poznanych technik (np. chromofor, przesunięcie chemiczne, multipletowość, stała sprzężenia, jony fragmentacyjne) i objaśnia ich znaczenie dla interpretacji widm (KP6_WG5, KP6_WG9).

• Student charakteryzuje metody przygotowania próbek, techniki pomiarowe oraz czynniki wpływające na kształt widm (np. wpływ energii jonizacji w MS, wiązania wodorowe w IR, efekt anizotropii w NMR) (KP6_WG12).

• Student wymienia charakterystyczne zakresy przesunięć chemicznych w ¹H i ¹³C NMR oraz pasma absorpcji dla głównych grup funkcyjnych w IR, korzystając z tablic korelacyjnych (KP6_WK2).

UMIEJĘTNOŚCI:

• Student przelicza jednostki spektroskopowe (długość fali, częstotliwość, liczbę falową) oraz przelicza wartości przesunięć chemicznych δ [ppm] na Hz i odwrotnie, w zależności od częstotliwości roboczej spektrometru (KP6_UW1, KP6_UW6).

• Student analizuje widma MS prostych związków, rozpoznając jony: molekularny, fragmentacyjne i izotopowe (w tym dla związków zawierających chlorowiec (KP6_UW2).

• Student interpretuje widma ¹H NMR pierwszego rzędu, określając liczbę sygnałów, ich przesunięcie chemiczne (δ), multipletowość, stałą sprzężenia (J) oraz liczbę protonów reprezentowanych przez sygnał (KP6_UW1, KP6_UW2, KP6_UW6).

• Student interpretuje widma ¹³C NMR i widma DEPT, rozróżniając sygnały pochodzące od atomów węgla o różnej rzędowości (KP6_UW2).

• Student identyfikuje grupy funkcyjne w prostych związkach organicznych na podstawie widm IR oraz przewiduje wpływ podstawników na przesunięcia chemiczne sygnałów protonów aromatycznych w ¹H NMR (KP6_UW2, KP6_UW6).

• Student dokonuje interpretacji widm IR, ¹H NMR, ¹³C NMR i MS prostych związków organicznych w celu potwierdzenia ich struktury (KP6_UW1, KP6_UW2, KP6_UW6).

• Student przygotowuje poprawny opis widm zgodnie z przyjętym wzorem, przypisując sygnały do odpowiednich atomów w cząsteczce (KP6_UW2, KP6_KK2).

• Student potrafi pracować samodzielnie nad interpretacją widm IR i NMR, a także efektywnie współpracować w zespole, dzieląc się pomysłami i integrując informacje od innych członków grupy w celu rozwiązania problemów interpretacyjnych (KP6_UU2).

KOMPETENCJE SPOŁECZNE:

• Student jest gotów do krytycznej oceny wiarygodności interpretacji danych spektroskopowych przedstawianych w literaturze fachowej i mediach (KP6_KK1, KP6_KR2).

• Student wykazuje gotowość do samodzielnego poszerzania wiedzy z zakresu spektroskopii poprzez wyszukiwanie informacji w literaturze specjalistycznej i bazach danych w języku polskim i obcym (KP6_KR2).

• Student rozumie potrzebę systematycznego zapoznawania się z podstawowymi nośnikami informacji chemicznej (czasopisma, patenty, książki, bazy danych) oraz krytycznego wykorzystania narzędzi sztucznej inteligencji (AI) do wyszukiwania i wstępnej analizy danych spektroskopowych (KP6_KK1).

Forma zaliczenia przedmiotu: zaliczenie na ocenę.

Metody oceniania:

1. Sprawdziany pisemne.

2. Systematyczna ocena pracy na konwersatorium.

Kryteria oceniania są zgodne z przyjętym Regulaminem studiów UwB.

Możliwe jest wprowadzenie elastycznych form zaliczenia przedmiotu w porozumieniu wykładowca – student zgodnie z zasadami projektowania uniwersalnego, przy czym warunki takie muszą być ustalone na początku cyklu nauczania).

Zakres i sposób wykorzystania narzędzi AI będzie określony w konkretnych przypadkach (zadaniach) a w przypadku braku takiego wskazania obowiązują zasady użycia AI określone w Zarządzenie Rektora Uniwersytetu w Białymstoku w sprawie wykorzystywania systemów sztucznej inteligencji w procesie kształcenia na Uniwersytecie w Białymstoku.