CILJ KOLEGIJA:
Upoznati studente s kemijskim ravnotežama i mogućim interakcijama prirodnih sastojaka okoliša s zagađivalima u vodi, sedimentu, tlu i zraku. Multidisciplinaran pristup praćenju kvalitete okoliša.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA (razraditi ih što preciznije prema nastavnim tjednima):
Predavanja:
1. Uvod u kemiju okoliša. Nastajanje koordinacijskih spojeva i organo-metalnih spojeva, vrste liganada, stabilnost koordinacijskih spojeva, koordinacijska veza, monodetantni i polidetantni ligandi.
2. Topljivost kompleksnih spojeva, hidroliza, kationske kiseline.
3. Određivanje stanja redoks sustava u prirodnim vodama, Pourbaixov dijagram, Latimerov dijagram, Frostov dijagram, pe-pH dijagram.
4. Primjena ionsko-selektivnih elektroda pri potenciometrijskom mjerenju koncentracije topljivih ionskih vrsta u vodi.
5. Međudjelovanje komponenata okoliša; Kružni tok osnovnih procesa u biosferi; Kružni tok vode; Kružni tok ugljika; Kružni tok dušika; Organska zagađivala tla; Organska zagađivala vode; Pesticidi.
6. Atmosferska kemija. Organska zagađivala atmosfere; Fotokemijski procesi u atmosferi; Fotodegradacija nekih organskih onečišćenja.
7. Fotokemijski smog i opasnost za globalnu atmosferu; Oštećenje ozonskog sloja.
8. Biokemija okoliša; Biokemijski mehanizmi toksičnosti.
9. Toksikologija. Prijetnje okolišu.
10. Pristup kemijskoj analizi okoliša. Klasične metode kemijske analize. Instrumentalne metode analize. Procesna in situ analiza. Analiza tragova zagađivala. Procjena i interpretacija podataka. Informacija za korisnika.
11. Zagađenje voda teškim metalima i ostalim anorganskim spojevima. Zagađenje voda organskim spojevima. Reakcije organskih spojeva s metalima u vodi. Najčešća organska zagađivala u vodi. Uzorkovanje, separacija i metode analize zagađivala u vodama.
12. Suspendirane koloidne čestice u vodi. Sediment. Ravnoteže na granici faza. Tragovi metala i organski spojevi u sedimentu i suspendiranim česticama.
13. Sastav atmosfere. Plinovi. Kiselo-bazne reakcije u atmosferi. Kisele kiše. Reakcije atmosferskog ozona. Primarna i sekundarna zagađivala atmosfere. Anorganska zagađivala. Lebdeće čestice.
14. Uzorkovanje i metode dokazivanja i određivanja zagađivala u atmosferi.
15. Tlo. Mineralni i organski sastojci tla. Zagađenje tla organskim i anorganskim zagađivalima. Mehanizmi vezanja i mobilnosti zagađivala u tlu. Analiza tla. Metode praćenja mobilnosti zagađivala u tlu. Informacija o kvaliteti okoliša na temelju kemijske analize.
Vježbe:
1. Određivanje koncentracije kalija i u suspenziji tla metodom direktne potenciometrije.
2. Određivanje koncentracije klorida i pH u suspenziji tla metodom direktne potenciometrije.
3. Određivanje kalcija nakon ekstrakcije tla metodom direktne i indirektne potenciometrije.
4. Određivanje amonijaka nakon ionske izmjene u suspenziji tla metodom direktne potenciometrije.
5. Sinteza u plinskoj fazi i kolonska kromatografija 5,10,15,20-tetrafenilporfirina.
6. Fotokemija u krutom stanju; Fotokemijska razgradnja metilenskog modrila foto-fenton reakcijom.
7. Priprava ferioksalatnog aktinometra za određivanje kvantnog iskorištenja.
8. Wittigova reakcija u vodenom mediju.
9. Analiza vode: uzorkovanje vode, određivanje temperature, određivanje isparnog ostatka, određivanje specifične provodnosti uzorka vode, određivanje pH, određivanje tvrdoće vode: ukupne, kalcijeve, magnezijeve i karbonatne tvrdoće, određivanje alkaliteta, određivanje sulfata i određivanje nitrata u vodama.
10. Analiza tla: određivanje kiselosti tla i određivanje udjela humusa u tlu.
11. Terenska nastava -Agronomski fakultet
12. Terenska nastava - IMI
vježbe 1-4 održavaju se na Zavodu za opću i anorgansku kemiju
vježbe 5-8 održavaju se na Zavodu za organsku kemiju
vježbe 9 i 10 održavaju se na Zavodu za analitičku kemiju
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA (Doc. dr. sc. P. Kassal)
1. TJEDAN
Kruženje metalnih iona u okolišu-precipitacija metala i nastajanje kelatnih kompleksa
Numeričko rješavanje zadataka
Laboratorijska vježba: Određivanje koncentracije klorida i pH u suspenziji tla metodom direktne potenciometrije.
2. TJEDAN
Precipitacija i otapanje metalnih hidroksida, sulfida i karbonata
Numeričko rješavanje zadataka
Laboratorijska vježba: Određivanje koncentracije kalija u suspenziji tla metodom direktne potenciometrije.
3. TJEDAN
Elektrokemijska mjerenja koncentracije metalnih iona ionsko-selektivnim elektrodama
Numeričko rješavanje zadataka
Laboratorijska vježba: Određivanje kalcija nakon ekstrakcije tla metodom titracije
4. TJEDAN
Konstruiranje Purbeixova dijagrama za Fe- O2 -H2O sustav te njegova analiza
Numeričko rješavanje zadataka
Laboratorijska vježba: Određivanje amonijaka nakon ionske izmjene u suspenziji tla metodom direktne potenciometrije.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA (doc. dr. sc. D. Vuk)
5. TJEDAN
Međudjelovanje komponenata okoliša. Kružni tok osnovnih procesa u biosferi. Kružni tok vode. Kružni tok ugljika. Kružni tok dušika. Organska zagađivala tla i vode. Pesticidi.
6. TJEDAN
Atmosferska kemija. Organska zagađivala atmosfere. Fotokemijski procesi u atmosferi. Fotodegradacija nekih organskih onečišćenja.
7. TJEDAN
Fotokemijski smog i opasnost za globalnu atmosferu; Oštećenje ozonskog sloja.
8. TJEDAN
Biokemija okoliša i biokemijski mehanizmi toksičnosti.
9. TJEDAN
Toksikologija. Prijetnje okolišu.
IZVEDBENI PROGRAM KOLEGIJA (prof. dr. sc. D. Mutavdžić Pavlović)
10. TJEDAN
Pristup kemijskoj analizi okoliša. Klasične metode kemijske analize. Instrumentalne metode analize. Procesna in situ analiza. Analiza tragova zagađivala. Procjena i interpretacija podataka. Informacija za korisnika.
11. TJEDAN
Zagađenje voda teškim metalima i ostalim anorganskim spojevima. Zagađenje voda organskim spojevima. Reakcije organskih spojeva s metalima u vodi. Najčešća organska zagađivala u vodi. Uzorkovanje, separacija i metode analize zagađivala u vodama.
12. TJEDAN
Suspendirane koloidne čestice u vodi. Sediment. Ravnoteže na granici faza. Tragovi metala i organski spojevi u sedimentu i suspendiranim česticama.
13. TJEDAN
Sastav atmosfere. Plinovi. Kiselo-bazne reakcije u atmosferi. Kisele kiše. Reakcije atmosferskog ozona. Primarna i sekundarna zagađivala atmosfere. Anorganska zagađivala. Lebdeće čestice.
14. TJEDAN
Uzorkovanje i metode dokazivanja i određivanja zagađivala u atmosferi.
15. TJEDAN
Tlo. Mineralni i organski sastojci tla. Zagađenje tla organskim i anorganskim zagađivalima. Mehanizmi vezanja i mobilnosti zagađivala u tlu. Analiza tla. Metode praćenja mobilnosti zagađivala u tlu. Informacija o kvaliteti okoliša na temelju kemijske analize.
RAZVIJANJE OPĆIH I SPECIFIČNIH KOMPETENCIJA STUDENATA:
Upoznavanje sa zagađivalima u okolišu i načinom njihova otkrivanja i određivanja.
OBAVEZE STUDENATA U NASTAVI I NAČINI NJIHOVA IZVRŠAVANJA:
Prisutnost na predavanjima, laboratorijske vježbe, 3 pismena međuispita.
UVJETI ZA DOBIVANJE POTPISA:
Redovito prisustvovanje predavanjima i završene laboratorijske vježbe.
NAČIN IZVOĐENJA NASTAVE:
Predavanja. Eksperimentalni rad u laboratoriju u malim skupinama.
NAČIN PROVJERE ZNANJA I POLAGANJA ISPITA:
Pismeni ispit. Polažu se tri pismena međuispita i to: anorganski, analitički i organski. Ukupna ocjena je prosjek postignutog rezultata. Anorganski dio obuhvaća 10 zadataka (5 numeričkih zadataka i 5 teorijskih zadataka. Za prolaz je potrebno 60 % od ukupnog broja bodova na pismenom ispitu.
NAČIN PRAĆENJA KVALITETE I USPJEŠNOSTI KOLEGIJA:
Studentska anketa
METODIČKI PREDUVJETI:
Odslušana predavanja i završene vježbe iz kolegija Opća kemija, Analitička kemija, Organska kemija.
ISHODI UČENJA KOLEGIJA:
Na kraju odslušanog kolegija student će moći:
1.Objasniti nastajanje kelatnih spojeva metala s prirodnim liganadima (huminske i fulvinske kiseline) te umjetnim liganadima poput polifosfata, EDTA, NTA, citrata isl.
2. Moći izračunati koncentraciju metalnih iona u ravnoteži s kelatnim kompleksom pri raznim pH vrijednostima otopine.
3. Moći izračunati koncentraciju metalnih iona u otopini koja sadrži sulfidne i karbonatne ione pri raznim pH vrijednostima otopine poznavajući podatke o ukupnom sumporu odnosno ukupnom ugljiku.
4. Pomoću Purbeixova dijagrama za razne molekulske i ionske vrste predlagati metode njihova uklanjanja iz okoliša.
5. Objasniti načine mjerenja koncentracija metalnih iona ionsko-selektivnim elektrodama te voltametrijsku striping analizu
6. Objasniti osnovne procese u biosferi i međudjelovanje komponenata okoliša.
7. Primijeniti načela "zelene" kemije u osnovnim organskim reakcijama i modernoj organskoj sintezi.
8. Definirati pristup kemijskoj analizi okoliša
9. Prepoznati uzorak iz okoliša (voda, tlo, zrak) i znati odabrati metodu analize ovisno o ispitivanom zagađivalu
10. Razlikovati pristup analizi tragova zagađivala u okolišu (tlo, voda, zrak) od analize makro sastojaka
ISHODI UČENJA NA RAZINI PROGRAMA:
1. objasniti znanstvene temelje važne za ekoinženjerstvo, posebice temeljna znanja iz podrucja kemije, matematike, fizike, biologije i ekoinženjerstva
2. upotrijebiti osnovne laboratorijske vještine i pravila rada u fizikalnim, kemijskim i mikrobiološkim laboratorijima
3. prikazati rezultate svoga rada u pismenom i usmenom obliku
NASTAVNE JEDINICE S PRIPADAJUĆIM ISHODIMA UČENJA I KRITERIJIMA VREDNOVANJA
(za anorganski dio)
1. Nastavna jedinica
Kruženje metalnih iona u okolišu - precipitacija metala i nastajanje kelatnih kompleksa
Nakon završenog predavanja student će moći:
-objasniti nastajanje kelatnih kompleksa i njihovu funkciju u kruženju metala u okolišu.
KRITERIJ VREDNOVANJA
Student će moći prepoznati funkcionalne skupine odgovorne za nastajanje kelata
studenti odgovaraju na pitanja iz teorijske osnove iznesenih koncepata
- studenti rješavaju problemske zadatke primjenjujući stečena znanja
2. Nastavna jedinica
Precipitacija i otapanje metalnih hidroksida, sulfida i karbonata
Nakon završenog predavanja student će moći:
-izračunati koncentracije metalni iona u ravnoteži s neotopljenim tvari ili u ravnoteži s kompleksom.
KRITERIJ VREDNOVANJA
Student će moći napisati jednadžbu ravnoteže te napisati izraz za konstantu ravnoteže, te je numerički riješiti
studenti odgovaraju na pitanja iz teorijske osnove iznesenih koncepata
studenti rješavaju problemske zadatke primjenjujući stečena znanja
3. Nastavna jedinica
Elektrokemijska mjerenja koncentracije metalni iona ionsko-selektivnim elektrodama
Nakon završenog predavanja student će moći:
-primijeniti Nernstovu jednadžbu za opis elektrokemijskog odziva ionsko-selektivnih elektroda.
KRITERIJ VREDNOVANJA
Student će moći napisati elektrokemijsku jednadžbu, napisati izraz za potencijal uporabom Nernstove jednadžbe, izračunati potencijal ISE ili izračunati EMS ISE i referentne elektrode
studenti odgovaraju na pitanja iz teorijske osnove iznesenih koncepata
- studenti rješavaju problemske zadatke primjenjujući stečena znanja
4. Nastavna jedinica
Konstruiranje Purbeixova dijagrama u Fe- O2 -H2O sustavu te njegova analiza
Nakon završenog predavanja student će moći:
-na temelju konstruiranog Purbeixova dijagrama predložiti metode taloženja raznih moleku- lskih ili ionskih vrsta prisutnih u okolišu.
KRITERIJ VREDNOVANJA
Student će moći prepoznati redoks ravnotežu ili kiselo baznu ravnotežu te utvrditi kako se mijenja ravnoteža ovisno o pH otopine
studenti odgovaraju na pitanja iz teorijske osnove iznesenih koncepata
- studenti rješavaju problemske zadatke primjenjujući stečena znanja
5. Laboratorijske vježbe
-Odrediti kapacitet izmjene kationa u uzorku tla.
- Izmjeriti pH, te c (Ca2+), c(Mg2+), c (K+), c ( Na+), c (NH4+) i c ( Cl-) u obrađenom mjernom uzorku tla.
-na osnovu stečenog znanja primijeniti pristup kemijskoj analizi okoliša
- primijeniti načela dobre laboratorijske prakse
- pravilno prikupiti i obraditi mjerne podatke
-napisati odgovarajući laboratorijski izvještaj
- provesti analizu određenog uzorka iz okoliša
- numerički izraziti i obraditi rezultate na temelju dobivenih mjerenja
- pokazati samostalnost u laboratorijskom radu
- voditi laboratorijski dnevnik
Organski dio
5. nastavna cjelina
Međudjelovanje komponenata okoliša; Kružni tok osnovnih procesa u biosferi; Kružni tok vode; Kružni tok ugljika; Kružni tok dušika; Organska onečišćivala tla; Organska onečišćivala vode; Pesticidi.
Nakon odslušanog predavanja student će moći:
- objasniti međudjelovanje komponenata okoliša i kružni tok procesa u biosferi
- klasificirati i prepoznati organska onečišćivala tla
6. nastavna cjelina
Organska zagađivala atmosfere; Fotokemijski procesi u atmosferi; Fotodegradacija nekih organskih onečišćenja; Fotokemijski smog i opasnost za globalnu atmosferu; Oštećenje ozonskog sloja.
Nakon odslušanog predavanja student će moći:
- prepoznati u koju skupinu onečišćenja spadaju organski spojevi prema strukturi
- objasniti fotokemijske procese u atmosferi i utjecaj fotokemijskog smoga na oštećenje ozonskog sloja.
7. nastavna cjelina
Biokemija okoliša. Biokemijski mehanizmi toksičnosti. Toksikologija. Prijetnje okolišu.
Nakon odslušanog predavanja student će moći:
- objasniti biokemijske mehanizme toksičnosti organskih spojeva.
Laboratorijske vježbe
Ishodi učenja:
- sintetizirati spojeve primjenom "zelenih" reakcija
- interpretirati dobivene laboratorijske rezultate
- sigurno rukovati kemijskim i otpadnim materijalima, zbrinjavati ih i ponovno upotrebljavati
Kriteriji vrednovanja:
-provesti sinteze zadanih organskih spojeva primjenom "zelenih" reakcija
- analizirati dobivene spojeve i interpretirati rezultate u pismenom obliku
- pokazati samostalnost u laboratorijskom radu
(za analitički dio)
Nastavna jedinica
8. Pristup kemijskoj analizi uzoraka iz okoliša
Ishodi učenja:
Nakon završenog predavanja student će moći:
Na osnovu prethodnog znanja definirati analitički proces,
Razlikovati primjenu klasičnih metoda kemijske analize od instrumentalnih metoda u analizi uzoraka okoliša,
Razlikovati metode uzorkovanja ovisno o mediju.
Kriteriji vrednovanja:
Prepoznati važnost svakog koraka analitičkog procesa,
Poznavati osnovni princip pojedinih metoda analize.
Nastavna jedinica
9. Uzorci iz okoliša (voda, tlo, zrak)
Ishodi učenja:
Nakon završenog predavanja student će moći:
Definirati pokazatelje kvalitete voda,
Objasniti zagađenje voda teškim metalima kao i ostalim anorganskim spojevima,
Objasniti reakcije metala s organskim spojevima,
Objasniti mehanizme mobilnosti i vezanja zagađivala u tlu,
Navesti pokazatelje onečišćenja zraka.
Kriteriji vrednovanja:
Razlikovati pristup kemijskoj analizi tla, vode ili zraka,
Sposobnost samostalnog pristupa kemijskoj analizi uzoraka okoliša,
Procijeniti, usporediti, odabrati, preporučiti i zaključiti koja je analitička metoda najbolja za određeni problem,
Numerički rješavati probleme na osnovu dobivenih mjernih parametara.
Nastavna jedinica
10. Laboratorijske vježbe
Ishodi učenja:
Na osnovu stečenog znanja primijeniti pristup kemijskoj analizi okoliša,
Primijeniti načela dobre laboratorijske prakse,
Pravilno prikupiti i obraditi mjerne podatke,
Napisati odgovarajući laboratorijski izvještaj.
Kriteriji vrednovanja:
Provesti analizu određenog uzorka iz okoliša,
Numerički izraziti i obraditi rezultate na temelju dobivenih mjerenja,
Pokazati samostalnost u laboratorijskom radu,
Voditi laboratorijski dnevnik.
|
-
LITERATURA POTREBNA ZA POLAGANJE ISPITA:
1. D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, OSNOVE ANALITIČKE KEMIJE, Školska knjiga Zagreb, 1999.
2. J. Martinović, TLOZNANSTVO U ZAŠTITI OKOLIŠA, Pokret prijatelja prirode Lijepa naša, Zagreb 1997.
3. S.E. Manahan, ENVIRONMENTAL CHEMISTRY, 8. ed., CRC Press, 2005.
4. L. C. Eubanks et all., CHEMISTRY IN CONTEXT-Applying Chemistry to Society, Fifth Ed., Mc Graw Hill, Boston, 2006.
5. K. M. Doxsee, J. E. Hutchinson, GREEN ORGANIC CHEMISTRY, Thomson-Brooks/Cole, United Kingdom, 2004
6. skupina autora, ANALITIKA OKOLIŠA (ur. M. Kaštelan-Macan, M. Petrović), HINUS i FKIT, Zagreb 2013.
7. RADNI MATERIJAL S PREDAVANJA
8. RADNI MATERIJAL ZA VJEŽBE (INTERNA SKRIPTA),
-
DOPUNSKA LITERATURA:
1. F.W. Fifield, P.J. Haines, ENVIRONMENTAL ANALYTICAL CHEMISTRY, Blackwell Science, 2000.
2. R.P. Schwarzenbach, P.M. Gschwend, and D.M. Imboden, ENVIRONMENTAL ORGANIC CHEMISTRY, 2nd Ed. Wiley-Interscience, 2002.
3. M. Kaštelan Macan, KEMIJSKA ANALIZA U SUSTAVU KVALITETE, Školska knjiga, Zagreb 2003.,
|
Pristupačnost
