Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej - Inżynieria chemiczna i procesowa (S1)

Sylabus przedmiotu Podstawy chemii komputerowej:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Inżynieria chemiczna i procesowa
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Podstawy chemii komputerowej
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej
Nauczyciel odpowiedzialny Elżbieta Gabruś <Elzbieta.Gabrus@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Dorota Downarowicz <Dorota.Downarowicz@zut.edu.pl>, Elżbieta Gabruś <Elzbieta.Gabrus@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 2,0 ECTS (formy) 2,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL5 15 1,00,50zaliczenie
wykładyW5 15 1,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Podstawy wiedzy z zakresu chemii, termodynamiki procesowej i inzynierii chemicznej oraz technik komputerowych

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zdobycie podstaw wiedzy na temat chemii komputerowej i jej zastosowań w inżynierii chemicznej i procesowej
C-2Rozwijanie umiejętności posługiwania się specjalistycznym oprogramowaniem z zakresu chemii komputerowej do rozwiązywania problemów inżynierii chemicznej i procesowej
C-3Pobudzenie kreatywności przy poszukiwaniu rozwiązań problemów inżynierii chemicznej i procesowej

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej; Metody wyznaczania właściwości związków chemicznych w oparciu o skład i strukturę ich molekuł;15
15
wykłady
T-W-1Wprowadzenie do chemii komputerowej. Cechy charakterystyczne cząsteczek. Hiperpowierzchnia energii molekuły. Empiryczne pola siłowe. Podstawy chemii kwantowej. Metody ab initio. Metody półempiryczne. Metody oparte o teorię funkcjonału gęstości DFT. Elementy mechaniki molekularnej i dynamiki molekularnej. Metody Monte Carlo. Zastosowanie chemii komputerowej w inżynierii chemicznej i procesowej – studium przypadków.15
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2Przygotowanie sprawozdań10
A-L-3Konsultacje4
A-L-4Zaliczenie ustne1
30
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Przygotowanie do zaliczenia10
A-W-3Konsultacje3
A-W-4Przeprowadzenie zaliczenia2
30

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-2Metoda programowana: z użyciem komputera
M-3Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładu
S-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08_W01
Student zdobywa wiedzę na temat metod chemii komputerowej przydatnych do opisu procesów inżynierii chemicznej.
ICHP_1A_W09, ICHP_1A_W10C-1T-W-1M-1S-1

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08_U01
Student potrafi dobrać odpowiednie metody chemii komputerowej do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej.
ICHP_1A_U10, ICHP_1A_U05, ICHP_1A_U16C-3, C-2T-W-1M-1, M-3S-1
ICHP_1A_B08_U02
Student potrafi posługiwać się specjalistycznymi programami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
ICHP_1A_U07, ICHP_1A_U08, ICHP_1A_U09C-2T-L-1M-2, M-3S-3, S-2

Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ICHP_1A_B08_K01
Student staje się otwarty na zastosowanie nowoczesnych technik i narzędzi obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
ICHP_1A_K06, ICHP_1A_K04C-3T-L-1M-2, M-3S-3, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08_W01
Student zdobywa wiedzę na temat metod chemii komputerowej przydatnych do opisu procesów inżynierii chemicznej.
2,0Student nie opanował wiedzy podanej na wykładzie
3,0Student opanował podstawy wiedzy podanej na wykładzie
3,5Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, ale nie potrafi jej zinterpretować
4,0Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją zinterpretować
4,5Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi ją właściwie zinterpretować i znaleźć zastosowanie poznanych metod chemii komputerowej do zagadnień inżynierii chemicznej
5,0Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi analizować przydatność poznanych metod chemii komputerowej do zagadnień inżynierii chemicznej i potrafi przeprowadzić dyskusję

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08_U01
Student potrafi dobrać odpowiednie metody chemii komputerowej do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej.
2,0
3,0Student potrafi dobrać standardowe metody chemii komputerowej do analizy prostych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5
4,0
4,5
5,0
ICHP_1A_B08_U02
Student potrafi posługiwać się specjalistycznymi programami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
2,0
3,0Student potrafi posługiwać się prostymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
ICHP_1A_B08_K01
Student staje się otwarty na zastosowanie nowoczesnych technik i narzędzi obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
2,0
3,0Student wykazuje ograniczoną samodzielność przy poszukiwaniu rozwiązań zadanego problemu
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. K.Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna, t.2 Fizykochemia molekularna, PWN, Warszawa, 2005
  2. Jensen F., Introduction to Computational Chemistry, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, England, 2007
  3. Rogers D. W., Computational Chemistry Using the PC, John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2003
  4. W. Kołos, J. Sadlej, Atom i cząsteczka, WNT, Warszawa, 1988
  5. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej, PWN, Warszawa, 1982

Literatura dodatkowa

  1. David C. Young, Computational Chemistry: A Practical Guide for Applying Techniques to Real-World Problems., John Wiley & Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2001
  2. Leszczynski J. Shukla M.K., Practical Aspects of Computational Chemistry. Methods, Concepts and Applications, Springer Science+Business Media B.V., Heidelberg, 2009

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej; Metody wyznaczania właściwości związków chemicznych w oparciu o skład i strukturę ich molekuł;15
15

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie do chemii komputerowej. Cechy charakterystyczne cząsteczek. Hiperpowierzchnia energii molekuły. Empiryczne pola siłowe. Podstawy chemii kwantowej. Metody ab initio. Metody półempiryczne. Metody oparte o teorię funkcjonału gęstości DFT. Elementy mechaniki molekularnej i dynamiki molekularnej. Metody Monte Carlo. Zastosowanie chemii komputerowej w inżynierii chemicznej i procesowej – studium przypadków.15
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-L-2Przygotowanie sprawozdań10
A-L-3Konsultacje4
A-L-4Zaliczenie ustne1
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-W-2Przygotowanie do zaliczenia10
A-W-3Konsultacje3
A-W-4Przeprowadzenie zaliczenia2
30
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_1A_B08_W01Student zdobywa wiedzę na temat metod chemii komputerowej przydatnych do opisu procesów inżynierii chemicznej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_W09ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę w kluczowych zagadnieniach kierunku studiów inżynieria chemiczna i procesowa takich jak: - operacje i procesy jednostkowe - przenoszenie i bilansowanie masy, pędu i energii
ICHP_1A_W10ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę z kinetyki procesów przemian fizycznych i chemicznych, termodynamika i inżynierii reaktorów chemicznych
Cel przedmiotuC-1Zdobycie podstaw wiedzy na temat chemii komputerowej i jej zastosowań w inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie do chemii komputerowej. Cechy charakterystyczne cząsteczek. Hiperpowierzchnia energii molekuły. Empiryczne pola siłowe. Podstawy chemii kwantowej. Metody ab initio. Metody półempiryczne. Metody oparte o teorię funkcjonału gęstości DFT. Elementy mechaniki molekularnej i dynamiki molekularnej. Metody Monte Carlo. Zastosowanie chemii komputerowej w inżynierii chemicznej i procesowej – studium przypadków.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca: wykład informacyjny
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładu
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie opanował wiedzy podanej na wykładzie
3,0Student opanował podstawy wiedzy podanej na wykładzie
3,5Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, ale nie potrafi jej zinterpretować
4,0Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie i potrafi ją zinterpretować
4,5Student w pełni opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi ją właściwie zinterpretować i znaleźć zastosowanie poznanych metod chemii komputerowej do zagadnień inżynierii chemicznej
5,0Student opanował wiedzę podaną na wykładzie, potrafi analizować przydatność poznanych metod chemii komputerowej do zagadnień inżynierii chemicznej i potrafi przeprowadzić dyskusję
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_1A_B08_U01Student potrafi dobrać odpowiednie metody chemii komputerowej do rozwiązywania wybranych zagadnień inżynierii chemicznej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_U10w oparciu o wiedzę ogólną potrafi wyjaśnić podstawowe zjawiska związane z istotnymi procesami w inżynierii chemicznej i procesowej
ICHP_1A_U05ma umiejętność samokształcenia się m.in. w celu podnoszenia kompetencji zawodowych
ICHP_1A_U16potrafi ocenić przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym, charakterystycznego dla inżynierii chemicznej i procesowej, wybrać i zastosować właściwą metodę wykonania oraz wybrać narzędzia
Cel przedmiotuC-3Pobudzenie kreatywności przy poszukiwaniu rozwiązań problemów inżynierii chemicznej i procesowej
C-2Rozwijanie umiejętności posługiwania się specjalistycznym oprogramowaniem z zakresu chemii komputerowej do rozwiązywania problemów inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-W-1Wprowadzenie do chemii komputerowej. Cechy charakterystyczne cząsteczek. Hiperpowierzchnia energii molekuły. Empiryczne pola siłowe. Podstawy chemii kwantowej. Metody ab initio. Metody półempiryczne. Metody oparte o teorię funkcjonału gęstości DFT. Elementy mechaniki molekularnej i dynamiki molekularnej. Metody Monte Carlo. Zastosowanie chemii komputerowej w inżynierii chemicznej i procesowej – studium przypadków.
Metody nauczaniaM-1Metoda podająca: wykład informacyjny
M-3Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładu
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi dobrać standardowe metody chemii komputerowej do analizy prostych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_1A_B08_U02Student potrafi posługiwać się specjalistycznymi programami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_U07potrafi posługiwać się programami komputerowymi (edytory tekstu i prezentacji, arkusze kalkulacyjne, bazy danych), wspomagającymi realizację podstawowych zadań inżynierskich
ICHP_1A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty procesowe, w tym pomiary, symulacje komputerowe oraz interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
ICHP_1A_U09potrafi wykorzystać metody analityczne, numeryczne oraz eksperymentalne do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich
Cel przedmiotuC-2Rozwijanie umiejętności posługiwania się specjalistycznym oprogramowaniem z zakresu chemii komputerowej do rozwiązywania problemów inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej; Metody wyznaczania właściwości związków chemicznych w oparciu o skład i strukturę ich molekuł;
Metody nauczaniaM-2Metoda programowana: z użyciem komputera
M-3Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
S-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi posługiwać się prostymi narzędziami chemii komputerowej do symulacji wybranych zagadnień inżynierii chemicznej
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięICHP_1A_B08_K01Student staje się otwarty na zastosowanie nowoczesnych technik i narzędzi obliczeniowych do realizacji zadań z dziedziny inżynierii chemicznej i procesowej
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówICHP_1A_K06potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny, innowacyjny i przedsiębiorczy
ICHP_1A_K04potrafi określać priorytety służące realizacji zadań własnych lub innych członków grupy w celu osiągnięcia postawionego celu
Cel przedmiotuC-3Pobudzenie kreatywności przy poszukiwaniu rozwiązań problemów inżynierii chemicznej i procesowej
Treści programoweT-L-1Bazy danych do obliczeń chemii komputerowej; Edytory molekularne do wizualizacji struktury cząsteczek; Metody optymalizacji geometrii cząsteczek; Symulacje mechaniki i dynamiki molekularnej; Metody wyznaczania właściwości związków chemicznych w oparciu o skład i strukturę ich molekuł;
Metody nauczaniaM-2Metoda programowana: z użyciem komputera
M-3Metoda praktyczna: ćwiczenia laboratoryjne
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych
S-2Ocena formująca: Ocena poprawności wykonania sprawozdań laboratoryjnych
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student wykazuje ograniczoną samodzielność przy poszukiwaniu rozwiązań zadanego problemu
3,5
4,0
4,5
5,0