Γενική Χημεία για Βιοεπιστήμες και Πειραματική Διδασκαλία
Θεωρία: 4 ώρες/εβδομάδα | Εργαστήρια: 2 ώρες/εβδομάδα | Μονάδες ECTS: 6
Περιεχόμενο – Σκοπός του μαθήματος
Το μάθημα αποτελεί εισαγωγή στις βασικές αρχές της Χημείας, ένα πεδίο της επιστήμης που δεν έφερε μόνο επανάσταση στον τρόπο ζωής μας αλλά μας επιτρέπει να κατανοήσουμε σε βάθος όλα όσα συμβαίνουν γύρω μας. Η έμφαση δίνεται στην σύνδεση σωματιδιακής και κυματικής φύσης της ύλης καθώς και στην σύνδεση μεταξύ της δομής των ατόμων και των μορίων και των ιδιοτήτων τους. Γίνεται αναφορά σε σύγχρονα θέματα όπως η παρασκευή φαρμάκων, τα πολυμερή, οι μπαταρίες, τα λιπάσματα, τα πολυμερή, η χημεία της ατμόσφαιρας και η κλιματική αλλαγή κ.ά, αναδεικνύοντας τον κεντρικό ρόλο της Χημείας στην ζωή μας. Οι ερωτήσεις κρίσεως και φυσικά οι ποσοτικές ασκήσεις που καλούνται να απαντήσουν/επιλύσουν οι φοιτητές σε όλη την διάρκεια του μαθήματος, διασφαλίζουν την εμβάθυνση των φοιτητών στην ύλη του μαθήματος. Επιπλέον παρέχεται μια εισαγωγή για τις ανάγκες της πειραματικής διδασκαλίας στα πλαίσια του ρόλου του ως εκπαιδευτικός βιοεπιστημονικών μαθημάτων. Τέλος οι εργαστηριακές ασκήσεις, οι οποίες πραγματοποιούνται στο εργαστήριο Χημείας του Τμήματος, έχουν ως στόχο την εξοικείωση των φοιτητών με τις βασικές μεθόδους χημικής ανάλυσης, καθώς και στην χρήση του πειράματος ως μαθησιακό εργαλείο.
Αναλυτικό Περίγραμμα του Μαθήματος
- ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ: Θεμελιώδη συστατικά του ατόμου. Ατομικός πυρήνας. Ισότοπα. Ατομικό πρότυπο του Rutherford. Ατομικό πρότυπο του Bohr. Νεώτερη κβαντομηχανική εικόνα του ατόμου. Εξίσωση Schrödinger. Κβαντικοί αριθμοί. Ατομικά τροχιακά.
- ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ: Ηλεκτρονική δομή και ιδιότητες των ατόμων: Ενέργεια ιονισμού. Ηλεκτραρνητικότητα. Ατομική ακτίνα.
- ΧΗΜΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ: Ιοντικός δεσμός. Κβαντομηχανική θεώρηση του ομοιοπολικού δεσμού. Μοριακά τροχιακά. Μοριακή γεωμετρία. Θεωρία VSEPR. Διπολική ροπή μορίων. Μεταλλικός δεσμός.
- ΔΙΑΜΟΡΙΑΚΕΣ ΕΛΚΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ: Δυνάμεις London. Δυνάμεις διπόλου-διπόλου. Δεσμός υδρογόνου
- ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ: Εξάτμιση, τάση ατμών, σημείο ζέσεως και πήξεως. Εξάχνωση. Διαγράμματα φάσεων, τύποι κρυσταλλικών στερεών, ιοντικοί, μεταλλικοί κρύσταλλοι, περίθλαση ακτίνων Χ από κρυστάλλους.
- ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ: Ενθαλπία διαλύσεως και διαλυτότητα. Συγκεντρώσεις διαλυμάτων, τάση ατμών, σημεία ζέσεως και πήξεως διαλυμάτων, ώσμωση, κολλοειδή.
- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ-ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ: Θερμοδυναμικό σύστημα, ταξινόμηση θερμικών μεταβολών, εκτατικές-εντατικές ιδιότητες, εσωτερική ενέργεια, πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής, ενθαλπία, θερμοχωρητικότητα, πρότυπη κατάσταση, εντροπία, δεύτερος νόμος της Θερμοδυναμικής, τρίτος νόμος της Θερμοδυναμικής, ελεύθερη ενέργεια Gibbs, ισορροπίες φάσεων, χημικά δυναμικά, χημική ισορροπία, πηλίκο αντίδρασης-σταθερά ισορροπίας, αρχή του Le Chatelier, εξίσωση van’t Hoff, σύζευξη βιολογικών αντιδράσεων
- ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ:Νόμος ταχύτητας και τάξη, μέθοδοι προσδιορισμού του νόμου ταχύτητας, εξάρτηση της σταθεράς ταχύτητας από την θερμοκρασία, εξίσωση Arrhenius, θεωρία της μεταβατικής κατάστασης, αντιδράσεις ελεγχόμενες από την διάχυση, κατάλυση.
- ΟΞΕΙΔΩΣΗ – ΑΝΑΓΩΓΗ: Γαλβανικά στοιχεία, κανονικό δυναμικό αναγωγής, εξίσωση Nernst, ηλεκτρόλυση, μπαταρίες.
- ΧΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ: Η ατμόσφαιρα της γης, Ανθρώπινες δραστηριότητες και γήινη ατμόσφαιρα, Ανθρώπινες δραστηριότητες και ποιότητα νερού, Πράσινη Χημεία.
- ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ: Στο πλαίσιο της ιδιαιτερότητας των βιοεπιστημονικών μαθημάτων.
Εργαστηριακές Ασκήσεις
- Κανόνες ασφάλειας στο χημικό εργαστήριο, αντιδραστήρια και σκεύη, παρασκευή διαλυμάτων.
- Μέτρηση του pH.
- Ρυθμιστικά διαλύματα.
- Εισαγωγή στην χημική ανάλυση, ογκομετρία εξουδετέρωσης.
- Φασματοφωτομετρία, κατασκευή πρότυπης καμπύλης
- Προσδιορισμός σταθεράς χημικής ισορροπίας.
- Μεταβολές ενθαλπίας σε απλές χημικές αντιδράσεις. Ο νόμος του Hess.
- Επίδραση της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας στην ταχύτητα υδρόλυσης του θειοθειικού ιόντος.
Τρόπος Αξιολόγησης
Οι φοιτητές αξιολογούνται στο θεωρητικό τμήμα του μαθηματος με βάση τις επιδόσεις τους στην γραπτή εξετάση στο τέλος του εξαμήνου (η οποία περιλαμβάνει ερωτήσεις ελεύθερης ανάπτυξης, ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής και ασκήσεις) και στο εργαστηριακό τμήμα με βάση μια σύντομη εξέταση (με ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής) πριν την εκτέλεση του πειράματος καθώς και από την αναφορά που παραδίδουν μετά το πείραμα. Η αναφορά περιλαμβάνει τις μετρήσεις (παρουσιασμένες σε πίνακες και σχεδιαγράμματα), τα συμπεράσματα καθώς εντοπισμό πιθανών λαθών στα πειράματα.
Προτεινόμενα Συγγράμματα
- Γενική Χημεία, 1η Έκδοση Robinson Jill K., McMurry John Ε., Fay Robert C.
- Γενική Χημεία, 13η Έκδοση, Brown T. – LeMay E. – Burste B. – Murphy C. – Woodward P. – Stoltzfus M.
- Σύγχρονη Γενική Χημεία ,10η Διεθνής Έκδοση, Darrell Ebbing, Steven Gammon
- Αρχές της Χημείας, Peter Atkins, Loretta Jones, Leroy Laverman
Εκπαιδευτικό Υλικό / E-class
Διδάσκοντες
Μαρία Κοντού (υπεύθυνη)
Σωτήριος Μαρράς
