F7PBNOCH1 - Obecná chemie I.

Výuka bude vedena prezenčním způsobem, a bude rozdělena na přednášky a cvičení. K aktivizaci studentů budou sloužit krátké diskuse nad tématem přednášky či cvičení v průběhu výuky. Na úvod cvičení budou realizovány krátké testy (5-10 min.) na ověření znalostí z předchozí hodiny, čímž vyučující získá zpětnou vazbu o znalostech studentů. V průběhu přednášek pak bude prováděno dotazování na klíčové otázky vyučované problematiky, tak aby přednášející získal zpětnou vazbu, jak studenti dané problematice rozumí. V rámci cvičení budou studenti samostatně zpracovávat i několik odborných témat. Zde dostane student prostor i pro vlastní kreativitu.

Pro výuku a zejména komunikaci mezi vyučujícími a studenty budou využívány aktuální digitální hardware i software.

Podmínky zápočtu: splnění na základě průběžných testů nebo závěrečného zápočtového testu

Podmínky zkoušky: ústní zkoušení, 3 otázky

1. Všeobecné pojmy: Představení předmětu, vymezení chemie, přírodní a syntetické chemikálie, surovinové zdroje, chemické provozy, chemie okolo nás.

2. Základní chemické pojmy: Chemický prvek a sloučenina, atom, molekula, chemická reakce, relativní molekulová hmotnost, látkové množství (mol), Avogadrův zákon, Avogadrova ko stanta, chemický ekvivalent (val), koncentrace (hmotnostní, molární, molální).

3. Struktura atomu: Elementární částice, struktura jádra, elektronový obal, kvant vě mechanický model atomu, výstavbový princip, Hundovo pravidlo, Pauliho princip, stavba atomu a periodický zákon, elektronová konfigurace atomů, atomové orbitaly, excitovaný stav atomu.

4. Struktura atomu: Elementární částice, struktura jádra, elektronový obal, kvantově mechanický model atomu, výstavbový princip, Hundovo pravidlo, Pauliho princip, stavba atomu a periodický zákon, elektronová konfigurace atomů, atomové orbitaly, excitovaný stav atomu.

5. Chemická vazba: Kovalentní, polární a iontové vazby, elektronegativita, hybridizace, jednoduché a násobné vazby, konjugované vazby, mezimolekulární interakce, hydrofobní interakce, van der Waalsovy síly, vodíkové můstky, disulfidické můstky.

6. Chemická struktura a fyzikální vlastnosti látek: Nepolární a polární molekuly, vlastnosti látek: dielektrické, magnetické a optické, skupenské stavy látek a skupenské změny (tání a tuhnutí, vypařování, kondenzace, sublimace, metastabilní stavy a kritický stav látek).

7. Názvosloví anorganických látek: Názvy prvků, oxidů, kyslíkatých kyselin a jejich solí, halogenvodíků, halogenidů, sloučenin síry, dusíku, fosforu, uhlíku, křemíku a boru, významné sloučeniny kovů, koordinační sloučeniny.

8. Názvosloví anorganických látek: Názvy prvků, oxidů, kyslíkatých kyselin a jejich solí, halogenvodíků, halogenidů, sloučenin síry, dusíku, fosforu, uhlíku, křemíku a boru, významné sloučeniny kovů, koordinační sloučeniny.

9. Názvosloví organických látek: Uhlovodíky alifatické a aromatické, alkoholy, aldehydy, ketony, organické kyseliny a jejich deriváty (soli, anhydridy, estery, amidy, imidy, nitrily), aminokyseliny, dikarboxylové kyseliny, cyklické sloučeniny, základní heterocykly, názvosloví cukrů.

10.Názvosloví organických látek: Uhlovodíky alifatické a aromatické, alkoholy, aldehydy, ketony, organické kyseliny a jejich deriváty (soli, anhydridy, estery, amidy, imidy, nitrily), aminokyseliny, dikarboxylové kyseliny, cyklické sloučeniny, základní heterocykly, názvosloví cukrů.

11.Chemické reakce: Oxidace, redukce, adice, substituce, polyreakce, rychlost chemických reakcí a jejich kinetika, katalýza, chemická rovnováha, rovnovážné konstanty, tepelné zabarvení chemických reakcí.

12.Kyseliny a zásady: Srovnání různých teorií kyselin a zásad (Arrheniova, Brönstedova, Lewisova), vodíkový exponent pH, pufry, acidobazické indikátory.

13.Roztoky: Typy roztoků a jejich složení, rozpustnost, vlastnosti zředěných roztoků, osmotický tlak, elektrolyty.

14.Opakování a závěrečné shrnutí, zápočtový test.

1. Úvodní cvičení: Seznámení s laboratorním vybavením a bezpečnostními pravidly, základní laboratorní techniky (vážení, měření objemu, příprava roztoků).

2. Výpočty a měření: Výpočty relativní molekulové hmotnosti a látkového množství, příprava roztoků s různými koncentracemi, měření hustoty a objemu látek.

3. Struktura atomu a periodická tabulka: Určování elektronové konfigurace atomů, použití periodické tabulky k předpovídání vlastností prvků, řešení úloh na kvantová čísla a atomové orbitaly.

4. Struktura atomu a periodická tabulka: Určování elektronové konfigurace atomů, použití periodické tabulky k předpovídání vlastností prvků, řešení úloh na kvantová čísla a atomové orbitaly.

5. Chemické vazby a molekulární modely: Stavba molekulárních modelů a určování tvaru molekul, určování polarity molekul, řešení úloh na mezimolekulární interakce.

6. Fyzikální vlastnosti látek a skupenské změny: Měření teplot tání a varu látek, pozorování skupenských změn, řešení úloh na fyzikální vlastnosti látek.

7. Názvosloví anorganických sloučenin: Procvičování názvosloví anorganických sloučenin, řešení úloh na chemické vzorce a názvy sloučenin, identifikace neznámých anorganických sloučenin.

8. Názvosloví anorganických sloučenin: Procvičování názvosloví anorganických sloučenin, řešení úloh na chemické vzorce a názvy sloučenin, identifikace neznámých anorganických sloučenin.

9. Názvosloví organických sloučenin: Procvičování názvosloví organických sloučenin, řešení úloh na chemické vzorce a názvy organických sloučenin, identifikace neznámých organických sloučenin.

10.Názvosloví organických sloučenin: Procvičování názvosloví organických sloučenin, řešení úloh na chemické vzorce a názvy organických sloučenin, identifikace neznámých organických sloučenin.

11.Chemické reakce a kinetika: Provedení vybraných chemických reakcí a pozorování jejich průběhu, měření rychlosti chemických reakcí, řešení úloh na chemickou rovnováhu a rovnovážné konstanty.

12.Kyseliny a zásady a pH: Měření pH roztoků, příprava pufrových roztoků, titrace kyselin a zásad.

13.Roztoky a elektrolyty: Měření rozpustnosti látek, příprava roztoků s různými koncentracemi, měření vodivosti roztoků elektrolytů.

14.Souhrnné cvičení: Řešení komplexních úloh z celého kurzu, příprava na zápočtový test.

Předmět Obecná chemie I se zaměřuje na základy chemie, které jsou nezbytné pro pochopení složitějších chemických procesů. Studenti se seznámí s teorií atomu, molekuly a chemickými reakcemi. Kurz pokrývá témata jako chemické reakce, termochemie, stavba atomů, chemická vazba, zákony plynů a chemická kinetika. Součástí předmětu je i úvod do chemických rovnic a jejich vyvažování, výpočty chemických koncentrací a reakčních výtěžků. Výuka bude doplněna praktickými cvičeními zaměřenými na základní laboratorní techniky a experimenty.

Povinná literatura:

[1] VACÍK, Jiří. Obecná chemie. 2. vydání. Praha: Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy, 2017. ISBN 978-80-7444-050-2.

[2] PACÁK, Josef. Jak porozumět organické chemii. Vyd. 3. V Praze: Karolinum, 2010. 301 s. ISBN 978-80-246-1837-1.

[3] FLEMR, Vratislav a Eva HOLEČKOVÁ. Úlohy z názvosloví a chemických výpočtů v anorganické chemii. Vyd. 4., přeprac. a oprav. Praha: VŠCHT, 2008. 224 s. ISBN 978-80-7080-435-3.

Doporučená literatura:

[1] LEVY, Joel. Chemie bez (m)učení: od molekul k prvkům: chemie v každodenním životě : fascinující sloučeniny a reakce. Praha: Grada, 2012. ISBN 978-80-247-4126-0.

[2] DRECHSLEROVÁ, Taťána, Tereza PLAČKOVÁ a Ilona BEČVÁŘOVÁ. Laboratorní technika. Plzeň: Západoceská univerzita v Plzni, 2015. ISBN 978-80-261-0533-6.

• Bakalářský studijní program Biomedicínské nanotechnologie (povinný předmět)