Badania fizykochemiczne materiałów

fakultatywne

Celem przedmiotu jest zapoznanie studenta z metodami fizykochemicznymi stosowanymi w badaniach materiałów. Uzupełnieniem wykładów są ćwiczenia laboratoryjne, podczas których student ma możliwość zdobycia praktycznych umiejętności dotyczących metod fizykochemicznych stosowanych w badaniach materiałów.

Studia 1-ego stopnia, profil ogólnoakademicki, dziedzina: nauki ścisłe i przyrodnicze, dyscyplina:chemia, studia stacjonarne, 30W, 30 L, 4 ECTS, Ogólny nakład pracy studenta: 100 godz. w tym: udział w zajęciach: 60 godz.; przygotowanie się do zajęć, zaliczeń, egzaminu: 40 godz.; udział w konsultacjach, zaliczeniach, egzaminie 7,5 godzin.

Wykłady:

- klasyfikacja materiałów, rodzaje badań fizykochemicznych (m.in identyfikacyjne, porównawcze), klasyczna analiza chemiczna, testy mikrokrystaliczne,

- techniki ekstrakcyjne stosowane podczas badania materiałów, m.in. ekstrakcja do fazy stałej (SPE), mikroekstrakcja dyspersyjna ciecz-ciecz (DLLME) i jej modyfikacje, zastosowanie związków powierzchniowo czynnych w DLLME, mikroekstrakcja poprzez emulgację wspomagana ultradźwiękami USAEME, mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej (SPME),

- możliwości i ograniczenia technik mikroekstrakcyjnych, czynniki wspomagające proces wydzielania, współczynnik wzbogacenia analitów, czynniki wpływające na wydajność ekstrakcji, automatyzacja procesu,

- spektroskopia absorpcyjna w zakresie UV-VIS przeznaczona do badań materiałów,

- podstawy fizykochemiczne procesu chromatograficznego, wysokosprawna chromatografia cieczowa sprzężona z różnymi rodzajami detektorów w kontekście badania materiałów,

- spektrometria mas, interpretacja widm masowych, analiza jakościowa i ilościowa; sposoby identyfikacji materiałów w technikach chromatograficznych.

Materiały stosowane w urządzeniach gromadzących energię (rodzaje, funkcje i wymagania).

Zastosowanie skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii do badania materiałów.

Zastosowanie spektroskopii w podczerwieni, spektroskopii Ramana oraz dyfrakcji promieniowania X i dyfrakcji elektronów w badaniu materiałów stosowanych w bateriach jonowych.

Techniki elektrochemiczne stosowane do testowania materiałów elektrodowych w bateriach i kondensatorach.

Laboratorium:

Identyfikacja składników mieszaniny materiału stałego:

- zapoznanie się z techniką ekstrakcji do fazy stałej (SPE) z wykorzystaniem różnych kolumn ekstrakcyjnych m.in. SDB1, HLB, MCX,

- wykonanie pomiarów spektrofotometrycznych (UV-VIS) uzyskanych ekstraktów,

- analiza jakościowa materiału stałego w wykorzystaniem chromatografii cieczowej sprzężonej z tandemową spektrometrią mas (LC-MS/MS), badanie szlaków fragmentacyjnych analizowanych związków.

Badania morfologii i składu materiałów stosowanych w bateriach za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego i spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii.

Badanie materiałów farmaceutycznych z wykorzystaniem spektroskopii osłabionego całkowitego odbicia w podczerwieni.

Elektrochemiczne badanie materiałów elektrodowych w bateriach litowych.

Zastosowanie dyfrakcji elektronów do badania struktury i identyfikacji materiałów.

Zalecana literatura podstawowa:

1. Z.Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, 2017

2. Z. Witkiewicz, J. Kałużna-Czaplińska, Podstawy chromatografii i technik elektromigracyjnych, PWN, 2017

3. P.Stepnowski, E. Synak, B Szafranek Techniki separacyjne.

4. P.W. Atkins Podstawy Chemii Fizycznej, PWN 1999

5. A. Cygański Metody spektroskopowe w chemii analitycznej, WT 2002

WIEDZA, absolwent zna i rozumie:

- zagadnienia z chemii pozwalające na wyjaśnianie podstawowych pojęć, praw chemicznych oraz opisu zjawisk chemicznych - KP6_WG1

- podstawy budowy i działania aparatury pomiarowej i sprzętu chemicznego -- KP6_WG12

UMIEJĘTNOŚCI, absolwent potrafi:

- identyfikować i rozwiązywać problemy chemiczne w oparciu o zdobytą wiedzę, planuje i wykona proste badania doświadczalne - KP6_UW1

- uczyć się samodzielnie wybranych zagadnień - KP6_UU1

KOMPETENCJE SPOŁECZNE, absolwent jest gotów do:

- krytycznej oceny informacji rozpowszechnianych w mediach,

szczególnie z zakresu chemii - KP6_KK1

- interesowania się podstawowymi procesami chemicznymi

zachodzącymi w środowisku - KP6_KO1

‒ Warunkiem zaliczenia laboratorium i dopuszczenia do pisemnego egzaminu jest obecność na zajęciach laboratoryjnych, wykonanie doświadczenia oraz złożenie pisemnego sprawozdania (jednego na całą grupę ćwiczeniową) z wykonanego eksperymentu w terminie 1 tygodnia od dnia zajęć laboratoryjnych.

‒ Ocena końcowa z laboratorium będzie stanowić średnią ocen z wykonanych ćwiczeń. Zaliczenie na ocenę odbywa się bezpośrednio u prowadzącego.

Zgodnie z koncepcją projektowania uniwersalnego dla osób ze szczególnymi potrzebami istnieje możliwość wprowadzenia elastycznych form zaliczenia w porozumieniu wykładowca-student.

Kryteria oceniania zgodne z zasadami zapisanymi w Regulaminie Studiów Uniwersytetu w Białymstoku przyjętego Uchwałą nr 2527 Senatu Uniwersytetu w Białymstoku z dnia 26 czerwca 2019 roku.