1. komponenta

Vrsta nastave	Ukupno
Predavanja	30
Seminar	45
Laboratorijske vježbe	30

Cilj kolegija:
Stjecanje temeljnih znanja o strukturi atoma i osnovnim postavkama kvantne kemije, koje omogućuju razumijevanje kemijske veze. Na temelju osnovnih koncepata kemijske veze, studenti stječu uvid koji im omogućuje predviđanje struktura jednostavnih molekula i svojstava koja proizlaze iz prostornog razmještaja atoma. Poseban naglasak stavljen je na povezivanje svojstava ovisnih o periodičnosti elemenata te na razumijevanje načina na koji struktura i svojstva molekula utječu na fizikalna i kemijska svojstva tvari. Seminari omogućuju studentima rješavanje numeričkih zadataka i primjenu teorije na primjere iz laboratorijske i industrijske prakse. Praktični dio kolegija obuhvaća eksperimentalne vježbe koje se nadovezuju na teorijski sadržaj te, uz dodatno utvrđivanje gradiva, studentima pruža priliku za stjecanje eksperimentalnih vještina i osposobljavanje za rad u laboratoriju na siguran i učinkovit način.

PREDAVANJA
1. UVOD U KOLEGIJ
Kemija danas, uloga kemije i kemijskog inženjerstva u društvenoj zajednici, svijest javnosti o
o njihovoj ulozi, utjecaj na okoliš i razvoj novih znanja i vještina
2. MODELI ATOMA I UVOD U KVANTNU TEORIJU I
Nuklearni model atoma, otkriće elektrona i jezgre, klasični opis atoma, uvod kvantnu teoriju
3. MODELI ATOMA I UVOD U KVANTNU TEORIJU II
valna i čestična priroda svjetlosti, Bohrov model atoma
4. KVANTNO-MEHANIČKI MODEL ATOMA
Valovi materije, kvantna mehanika i struktura atoma, Heisenbergov princip neodređenosti, Schrödingerova jednadžba, vodikov atom
5. VIŠEELEKTRONSKI ATOMI I PERIODNI SUSTAV ELEMENATA I
Višeelektronski atomi, energije orbitala, raspodjela elektrona u kvantnim nivoima - elektronska konfiguracija i struktura
6. VIŠEELEKTRONSKI ATOMI I PERIODNI SUSTAV ELEMENATA II
Periodni sustav elemenata, periodičnost atomskih svojstava, atomski i ionski radijus, ionizacijska energija i afinitet prema elektronu, opća svojstva elemenata
7. KEMIJSKA VEZA
Kemijska veza, ionska veza, kovalentna veza, odstupanja od pravila okteta, Lewisove kiseline i baze, kovalentni i ionski karakter veze, energija i duljina kemijske veze
8. OBLIK I STRUKTURA MOLEKULA I (VSEPR TEORIJA)
Molekule bez slobodnih elektronskih parova AXn, molekule sa slobodnim elektronskim parovima AXnEm, polarnost molekula
9. OBLIK I STRUKTURA MOLEKULA II (TVV): TEORIJA VALENTNE VEZE
Sigma (?) i pi (?) veze, hibridizacija atomskih orbitala, višestruke veze
10. OBLIK I STRUKTURA MOLEKULA III: TEORIJA MOLEKULSKIH ORBITALA (TMO) ? prvi dio
Molekulske orbitale, vezne i protuvezne orbitale, dijagram energijskih nivoa molekulskih orbitala, elektronska konfiguracija dvoatomnih molekula i red veze, homonuklearne i heteronuklearne dvoatomne molekule
11. OBLIK I STRUKTURA MOLEKULA III: TEORIJA MOLEKULSKIH ORBITALA (TMO) ? drugi dio
Orbitale u poliatomnim molekulama, primjena teorije MO: spektroskopska svojstva molekula, teorija elektronske vrpce čvrstih tvari, analiza pojma struktura-svojstvo
12. KOORDINACIJSKI KOMPLEKSI
Struktura kompleksa, elektronska struktura kompleksa, teorija kristalnog polja, spektrokemijski niz, boja kompleksa, magnetska svojstva kompleksa
13. SVOJSTVA PLINOVA
Priroda plina, plinski zakoni, molekulsko gibanje, svojstva realnih plinova, objašnjenje kompleksnih koncepata na primjerima i zadatcima iz inženjerske prakse
14. TEKUĆINE I KRUTINE
Porijeklo međumolekulskih interakcija, Ion-dipol, dipol-dipol, Londonove sile, vodikova veza; tekućine, podjela i karakteristike čvrstog stanja (molekulski, ionski kristali, metali)
15. FIZIČKA RAVNOTEŽA
Fazni prijelazi, topljivost i koligativna svojstva, sniženje ledišta i povišenje vrelišta, praktični primjeri primjene u inženjerskoj praksi

SEMINARI
1. Izvođenje nastave, mjerne jedinice, kem. element i spojevi
2. Sastav spojeva, sastav smjese
3. Priprema i sastav otopina
4. Kemijske reakcije, redoks reakcije
5. Kvantitativno značenje kem. reakcije I
6. Kvantitativno značenje kem. reakcije II
7. Kvantitativno značenje kem. reakcije III
8. Plinski zakoni
9. Kemijska ravnoteža I, plin-plin, plin-čvrsta faza
10. Kemijska ravnoteža II, elektroliti: jake i slabe kiseline/baze
11. Kemijska ravnoteža II, elektroliti: jake i slabe kiseline/baze
12. Kemijska ravnoteža III, elektroliti: hidroliza soli, puferi
13. Kemijska ravnoteža IV, elektroliti: kompleksi; teško topljive soli
14. Kemijska ravnoteža IV, elektroliti: kompleksi; teško topljive soli
15. Elektrokemija (elektroliza i galvanski članak)

VJEŽBE (ukupno 30 sati)
? UVOD U KEMIJSKI LABORATORIJ
? UVODNA VJEŽBA
Sedimentiranje, centrifugiranje i dekantiranje, filtriranje, vaganje, isparavanje, određivanje mase suhe tvari
? VJEŽBA 1
RASTAVLJANJE TVARI NA ČISTE TVARI, frakcijska destilacija, kromatografija, sublimacija
? VJEŽBA 2
ZAKONI KEMIJSKOG SPAJANJA, Zakon stalnih omjera masa, Zakon spojnih masa
? VJEŽBA 3
PLINSKI ZAKONI, provjera Boyle-Mariotteova zakona, provjera Gay-Lussacova zakona, određivanje molarnog volumena kisika
? VJEŽBA 4
OTOPINE I NJIHOVA SVOJSTVA, otopine plinova u tekućinama, otopine tekućina u tekućinama, otopine krutina u tekućinama, otopine elektrolita
? VJEŽBA 5
VRSTE KEMIJSKIH REAKCIJA I, redoks reakcije, ELEKTRODNE REAKCIJE, elektroliza
? VJEŽBA 6
VRSTE KEMIJSKIH REAKCIJA II, KOMPLEKSNE REAKCIJE, reakcije izmjene liganada, cijano kompleksi željeza, kompleksi kobalta,taloženje i svojstva kobaltova(III) hidroksida
? VJEŽBA 7
BRZINA KEMIJSKE REAKCIJE, utjecaj koncentracije i temperature na brzinu kemijske reakcije, utjecaj katalizatora na brzinu kemijske reakcije
? VJEŽBA 8
KEMIJSKA RAVNOTEŽA, određivanje konstante pH-metrijskog indikatora, određivanje koncentracije otopine NaOH, određivanje koncentracije otopine joda, ravnoteža u otopinama kompleksa

1. Primijeniti stečena znanja neophodna za razumijevanje osnova kemije u ostalim granama kemije, kemijskog inženjerstva, inženjerstva materijala i ekoinženjerstva
2. Provesti kemijske proračune na osnovi temeljnih kemijskih principa s naglaskom na zadatke iz praktične primjene
3. Demonstrirati osnovne laboratorijske vještine pri rukovanju kemijskim supstancijama i instrumentacijom na siguran način
4. 4. Opisati teorijske koncepte laboratorijskih vježbi i analizirati podatke dobivene mjerenjima
5. 5. Izvesti samostalno jednostavne vrste kemijskih operacija u laboratoriju (destilacija, kristalizacija, filtriranje, isparavanje, ekstrakcija)i prepoznati terminologiju jediničnih operacija u kemijskom inženjerstvu
6. Analizirati strukturu tri različita stanja tvari na praktičnim primjerima
7. Argumentirati svojstva pojedinih elemenata s obzirom na položaj u periodnom sustavu elemenata
8. Izdvojiti najznačajnija svojstva karakteristične za elemente i spojeve glavnih skupina na temelju jednostavne analize njihove strukture
9. 9. Objasniti vrste kemijskih veza, primijeniti teoriju kemijske veze na jednostavnom tumačenje odnosa struktura svojstvo tvari

1. Chemical Principles: The Quest for Insight, 6th edition, P. Atkins, L. Jones, L. Laverman, W. H. Freeman and Company, 2013.
2. Opća i anorganska kemija, I. Filipović i S. Lipanović, Školska knjiga, 2013.
3. Stehiometrija, M. Sikirica, Školska knjiga, 2024.

Obavezni predmet - Redovni studij - Kemijsko inženjerstvo