ZESTAWY PYTAŃ NA EGZAMINY DYPLOMOWE

Chemia fizyczna

1. Wymień założenia teorii kinetyczno–molekularnej gazów doskonałych. Jakie wielkości można wyznaczyć wykorzystując równania wyprowadzone na podstawie tej teorii?
2. Wymień typy oddziaływań międzycząsteczkowych i wskaż, których energia najsilniej i najsłabiej zależy od odległości między cząsteczkami.
3. Wymień rodzaje polaryzacji dielektryków i krótko je scharakteryzuj.
4. Wymień przynajmniej siedem wielkości fizykochemicznych, których znajomość może być pomocna w scharakteryzowaniu właściwości związku chemicznego. Jedną z nich zdefiniuj i opisz jakiej właściwości związku ona dotyczy.
5. Zdefiniuj refrakcję molową omawiając jej sens fizyczny (także wzory dla substancji czystej i mieszaniny). Jakie wielkości eksperymentalne należy wyznaczyć ażeby obliczyć refrakcję molową substancji czystej i mieszaniny. Określ znaczenie symboli występujących w użytych zależnościach.
6. Sformułuj I zasadę termodynamiki dla układu zamkniętego. Napisz odpowiednie zależnośc termodynamiczne (matematyczne) definiujące zmianę energii wewnętrznej w przemianie: izotermicznej, izochorycznej, izobarycznej i adiabatycznej. Określ znaczenie symboli występujących w tych zależnościach.
7. Wymień trzy metody obliczania ciepła reakcji chemicznej w stałej temperaturze. Zapisz odpowiednie zależności termodynamiczne (matematyczne) umożliwiające obliczenie ciepła reakcji chemicznej przebiegającej pod stałym ciśnieniem. Określ znaczenie symboli występujących w tych zależnościach.
8. Zdefiniuj ciepło molowe substancji znajdującej się w stałej objętości i pod stałym ciśnieniem. Zapisz wyrażenie wiążące te wielkości słuszne: dla gazu doskonałego oraz dowolnej substancji. Określ znaczenie symboli występujących w tych zależnościach.
9. Wyjaśnij krótko dlaczego entropia wzrasta podczas przemian fazowych takich jak: topnienie, parowanie i sublimacja substancji.
10. Jaki termodynamiczny warunek powinien być spełniony ażeby układ jednoskładnikowy dwufazowy osiągnął stan równowagi. Podaj zależność ilustrującą związek pomiędzy zmianami ciśnienia (dp) i temperatury (dT) wzdłuż linii równowagi faz. Określ znaczenie symboli występujących w tej zależności.
11. Wymień właściwości koligatywne roztworów. Zapisz odpowiednie wzory definiujące każdą z nich, dla roztworu doskonałego i rzeczywistego. Określ znaczenie symboli występujących w tych zależnościach.
12. Zdefiniuj przewodnictwo molowe roztworu elektrolitu. Napisz wzór pokazujący jak ono zależy od stężenia roztworu mocnego elektrolitu i zobrazuj tę zależność na odpowiednim wykresie. Określ znaczenie symboli występujących w tej zależnościach.
13. Wartości jakich wielkości fizykochemicznych można określić wykorzystując pomiary przewodnictwa roztworu elektrolitu. Zapisz relację pomiędzy wybraną wielkością fizykochemiczną a przewodnictwem roztworu.
14. Zdefiniuj szybkość reakcji. Napisz równanie kinetyczne reakcji pierwszego rzędu w postaci różniczkowej i całkowej. Określ znaczenie symboli występujących w tych zależnościach.
15. Zdefiniuj energię aktywacji reakcji. Wykreśl zależność energii od liczby postępu reakcji dla reakcji egzotermicznej. Pokaż na tym wykresie energie: substratów, produktów i zaznacz energię aktywacji tej reakcji.
16. Wymień dwie metody eksperymentalne, które można wykorzystać w celu określenia stałej dysocjacji słabego kwasu. Dla każdej z metod zapisz odpowiednie zależności wiążące wielkość mierzoną ze stałą dysocjacji. Określ znaczenie symboli występujących w tych zależnościach.
17. Wymień różnice pomiędzy gazami doskonałymi i rzeczywistymi. Napisz przykładowe zależności matematyczne opisujące zachowanie tych gazów (jedną dla gazu doskonałego i jedną dla gazu rzeczywistego) i opisz symbole występujące w tych równaniach.
18. Opisz sposób obliczania zmian energii wewnętrznej reakcji chemicznej jeśli znasz standardową entalpię tej reakcji przebiegającej w fazie a) gazowej b) fazach skondensowanych. Napisz odpowiednią zależność matematyczną. Określ znaczenie symboli występujących w tym równaniu.
19. Zdefiniuj standardową entalpię swobodną reakcji chemicznej. Opisz trzy sposoby obliczenia zmian tej wielkości, przedstaw odpowiednie zależności termodynamiczne (matematyczne). Określ znaczenie symboli występujących w tych równaniach.
20. Zdefiniuj gęstość i lepkość cieczy (także za pomocą wzoru). Wymień czynniki wpływające na te wielkości i omów ich wpływ.

Chemia teoretyczna

1. Opisz model atomu wodoru Bohra i porównaj go z modelem atomu Daltona.
2. Zdefiniuj dualizm falowo-korpuskularny oraz podaj po jednym przykładzie obrazującym własności falowe i korpuskularne światła.
3. Zapisz relację matematyczną ilustrującą zasadę nieoznaczoności Heisenberga. Wyjaśnij znaczenie symboli użytych w zapisanej relacji. Wymień konsekwencje jakie niesie ta zasada w odniesieniu do możliwości obserwacji cząstek elementarnych.
4. Zapisz w dowolnej postaci równanie Schrödingera i zdefiniuj składowe tego równania. Podaj nazwę obiektu matematycznego, przy pomocy którego reprezentowana jest energia całkowita w tym równaniu.
5. Wymień i scharakteryzuj liczby kwantowe występujące w opisie atomu wodoru. Określ jakim wielkościom fizycznym one odpowiadają.
6. Podaj definicję orbitalu. Wymień geometryczne własności orbitali typu s, p i d.
7. Podaj wzór będący matematycznym zapisem hipotezy Plancka i wyjaśnij znaczenie zastosowanych symboli. Określ dla wyjaśnienia którego zagadnienia fizycznego została ona wprowadzona.
8. Podaj relacje matematyczne łączące następujące wielkości: energia (E), długość (λ) i częstotliwość fali (ν) oraz liczba falowa ( ν). Określ jednostki, w których wyrażane są te wielkości.
9. Podaj wartość stałej Plancka (wraz z jednostką). Wymień jedną z konsekwencji tego, że wartość stałej Plancka jest różna od zera.
10. Zdefiniuj pojęcie fotonu. Podaj ile wynoszą jego masa spoczynkowa oraz ładunek

Krystalografia

1. Wyjaśnij czym zajmuje się krystalografia oraz kto i kiedy zaproponował teoretyczne modele dyfrakcji rentgenowskiej kryształów. Wymień co najmniej trzy przełomowe odkrycia docenione nagrodą Nobla, na które pozwoliło zastosowanie metod dyfrakcji rentgenowskiej kryształów. Przedstaw nazwiska osób z nimi związanych.
2. Podaj definicję operacji symetrii (przekształcenia symetrycznego). Scharakteryzuj kryteria podziału operacji symetrii na punktowe i otwarte, I-go i II-go rodzaju. Dla każdego typu podaj po jednym przykładzie.
3. Podaj definicję grupy punktowej. Zapisz symbole grup punktowych (według nomenklatury krystalograficznej oraz symboliki Schoenfliesa) charakteryzujących symetrię cząsteczek wody i trans-1,2-difluoroetenu. Wykonaj standardową projekcję stereograficzną elementów symetrii otrzymanych grup i zaprezentuj rozmieszczenie punktów symetrycznych, zakładając, że oś obrotu charakteryzująca symetrię cząsteczek jest zgodna z kierunkiem Z.
4. Wykonaj standardową projekcję stereograficzną elementów symetrii grup punktowych 222 i mmm wraz z rozmieszczeniem punktów symetrycznych. Wskaż i wyjaśnij, która z wymienionych grup będzie charakteryzowała symetrię kryształów białek.
5. Podaj definicję niezmiennika operacji symetrii. Nazwij typy operacji symetrii punktowych w krystalografii oraz podaj ich symbole literowe (według nomenklatury krystalograficznej). Dla każdej z nich wskaż niezmiennik.
6. Przedstaw podział struktur krystalicznych ze względu na charakter wiązań międzyatomowych. Przyporządkuj podane struktury do odpowiedniej grupy: chlorek sodu, miedź, diament, krystaliczny argon, kalcyt, siarka rombowa.
7. Podaj stosowaną w krystalografii definicję liczby koordynacyjnej i wielościanu koordynacyjnego. Dopasuj i nazwij wielościany koordynacyjne o liczbach koordynacyjnych 4, 6 i 8 w strukturach chlorku sodu, chlorku cezu i lodu β.
8. Podaj definicję polimorfizmu. Wymień nazwy trzech różnych odmian alotropowych (a zarazem polimorficznych) węgla. Którą z nich zaliczysz do kryształów kowalencyjnych, a którą do kryształów molekularnych? Wyjaśnij, w której z tych struktur realizowany jest model najgęstszego wypełnienia przestrzeni i dlaczego jest to możliwe.
9. Podaj definicje alotropii. Opisz budowę krystaliczną jednej z odmian alotropowych węgla (grafitu lub diamentu) uwzględniając następujące zagadnienia: układ krystalograficzny, typ sieci przestrzennej, charakter wiązań międzyatomowych, liczba koordynacyjna, realizacja modelu najgęstszego wypełnienia przestrzeni.
10. Opisz strukturę jednego wybranego pierwiastka metalicznego (do wyboru miedź, magnez lub wolfram uwzględniając następujące zagadnienia: układ krystalograficzny, typ sieci przestrzennej, charakter wiązań międzyatomowych, liczba koordynacyjna, realizacja modelu najgęstszego wypełnienia przestrzeni.

Chemia fizyczna

1. Omów I zasadę termodynamiki.
2. Podaj treść prawa Hessa. Omów jego zastosowanie do obliczania ciepła reakcji chemicznej.
3. Omów wpływ temperatury na entalpię reakcji. Prawo Kirhoffa.
4. W jaki sposób można wyznaczyć pojemność cieplną substancji? Omów zastosowania wartości molowych pojemności cieplnych w termodynamice.
5. Omów zastosowanie kalorymetrii do badania właściwości substancji czystej i roztworu.
6. Omów II i III zasadę termodynamiki.
7. Zdefiniuj entropię. Wyjaśnij jak ona się zmienia podczas przemiany fazowej substancji czystej.
8. Wymień czynniki wpływające na położenie stanu równowagi układu. Omów ich wpływ na wydajność reakcji.
9. Omów sposób eksperymentalnego wyznaczania entalpii i entropii parowania cieczy.
10. Zdefiniuj potencjał chemiczny substancji. Omów warunek równowagi dyfuzyjnej układu wieloskładnikowego i wielofazowego.
11. Reguła podziału Nernsta dla roztworu doskonałego oraz roztworu, w którym substancja rozpuszczona: asocjuje, dysocjuje, jednocześnie asocjuje i dysocjuje.
12. Ebuliometria jako metoda badawcza. Co mierzymy tą metodą i w jakim celu?
13. Zdefiniuj przewodnictwo właściwe i molowe roztworu elektrolitu oraz omów ich zależność od stężenia mocnego i słabego elektrolitu.
14. Jakie jony wykazują największe graniczne przewodnictwo molowe w roztworach wodnych? Wyjaśnij przyczynę tego zjawiska.
15. Wymień i zdefiniuj cztery wielkości charakteryzujące kinetykę reakcji chemicznej.
16. Co to są katalizatory? Omów mechanizm ich działania.
17. Wymień i krótko omów techniki eksperymentalne wykorzystywane w badaniach kinetyki reakcji chemicznych.
18. Rodzaje katalizy. Omów wpływ katalizatora na: szybkość reakcji, stałą szybkości, energie aktywacji, entalpię, mechanizm oraz na stan i stałą równowagi.
19. Jakimi metodami eksperymentalnymi możemy wyznaczyć masę molową związku: lotnego, nielotnego i trudno lotnego. Omów krótko te metody.
20. Zdefiniuj refrakcję molową substancji i omów jej znaczenie w chemii.
21. Na czym polega polaryzacja dielektryka? Wymień rodzaje polaryzacji oraz podaj ich związki z innymi wielkościami fizykochemicznymi: refrakcją molową, polaryzowalnością cząsteczki, momentem dipolowym i przenikalnością elektryczną.
22. Zdefiniuj moment dipolowy oraz przenikalność elektryczną substancji. Zaproponuj metody wyznaczania tych wielkości.
23. Scharakteryzuj gazy doskonałe i gazy rzeczywiste. Podaj i omów równania opisujące zachowanie tych gazów.
24. Praca objętościowa gazu doskonałego w przemianie odwracalnej i nieodwracalnej.
25. Zdefiniuj napięcie powierzchniowe cieczy i wymień metody wyznaczania tej wielkości. Omów szczegółowo jedną z nich.
26. Zdefiniuj lepkość dynamiczną cieczy. Omów wpływ temperatury i stężenia substancji rozpuszczonej (elektrolitu i nieelektrolitu) na lepkość roztworu.
27. Zdefiniuj stan równowagi w układzie jedno i wieloskładnikowym. Omów typy równowag występujących w układzie jednoskładnikowym. Przedstaw i opisz odpowiednie równania.
28. Omów właściwości koligatywne roztworów.
29. Omów i scharakteryzuj zjawisko adsorpcji fizycznej i chemicznej.
30. Na czym polega zjawisko absorpcji promieniowania elektromagnetycznego przez cząsteczki substancji. Zapisz i omów prawo Lamberta-Beera.

Chemia teoretyczna

1. Wyjaśnij co to jest chemia obliczeniowa i modelowanie molekularne oraz jaki jest ich związek z chemią teoretyczną. Jakie grupy metod można wyróżnić w chemii obliczeniowej?
2. Podaj treść postulatu Plancka i zapisz związany z nim wzór. Objaśnij znaczenie symboli użytych we wzorze.
3. Wymień i krótko scharakteryzuj znane ci rodzaje promieniowania.
4. Zdefiniuj czym jest ciało doskonale czarne. Podaj przykład obiektu występującego w naturze, który można traktować jako ciało doskonale czarne.
5. Podaj definicje potencjału (energii) jonizacji i powinowactwa elektronowego oraz opisz ich związek z tworzeniem kationów i anionów z atomów obojętnych.
6. Podaj trzy warunki, które musi spełniać funkcja falowa w mechanice kwantowej.
7. Zdefiniuj pojęcie równania własnego w dowolnej formie. Określ jego związek z mechaniką kwantową.
8. Wyjaśnij pojęcie spinu elektronu. Czy jest to wyłącznie pojęcie teoretyczne, czy też istnieją dowody eksperymentalne wskazujące na istnienie spinu elektronu?
9. Podaj możliwe wartości pobocznej i magnetycznej liczby kwantowej dla głównej liczby kwantowej n=3. Jaka funkcja falowa/orbital odpowiada poszczególnym zestawom liczb kwantowych?
10. Wyjaśnij na czym polega zjawisko fotoelektryczne i podaj przykład prostego układu modelowego, za pomocą którego można zbadać czy ono zachodzi.
11. Zdefiniuj pojęcie komutatora i określ jego związek z zasadą nieoznaczoności Heisenberga.
12. Zilustruj graficznie tworzenie orbitali cząsteczkowych σ i σ* z orbitali atomowych typu s i p oraz tworzenie orbitali π i π* z orbitali atomowych typu p.
13. Narysuj diagram orbitalowy dla jonu H⁺₂ oraz kontury orbitali molekularnych: wiążącego i antywiążącego.
14. Zdefiniuj pojęcie hybrydyzacji i graficznie zilustruj je przykładem. Czy hybrydyzacja jest zjawiskiem fizycznym?
15. Określ o czym mówi hipoteza de Broglie'a? Czy obiekty makroskopowe mają charakter falowy, który można zaobserwować? Odpowiedź uzasadnij.
16. Zdefiniuj na czym polega problem „katastrofy w nadfiolecie”. Wyjaśnij jakie założenie pozwoliło na rozwiązanie tego problemu.
17. Określ dlaczego magnetyczna liczba kwantowa m_l przyjmuje wartości od –l do l (l – poboczna liczba kwantowa) i nie może być mniejsza od –l lub większa od l. Odpowiedź zilustruj schematycznym rysunkiem dla l = 3.
18. Określ czym różni się wykres orbitalu od szkicu konturu orbitalu. Zilustruj różnicę rysunkiem dla orbitalu 1s.
19. Wyjaśnij sens fizyczny kwadratu funkcji falowej w mechanice kwantowej, podaj odpowiadającą mu relację matematyczną oraz wyjaśnij znaczenie symboli użytych w tej relacji. Określ czy funkcja falowa ma sens fizyczny.
20. Określ właściwości jakich obiektów fizycznych poprawnie opisuje model Bohra. Dlaczego nie pozwala on poprawnie wyznaczyć widma emisyjnego atomu cynku?
21. Określ jakie obiekty matematyczne stosuje się w mechanice kwantowej dla zdefiniowania stanu układu oraz wielkości fizycznych. Krótko scharakteryzuj sposób działania tych obiektów.
22. Zdefiniuj tzw. energię punktu zerowego cząsteczki i wyjaśnij z czego wynika jej niezerowa wartość.
23. Zapisz równania opisujące transformacje orbitali typu 2p o indeksach liczbowych, w orbitale typu 2p o indeksach literowych i wyjaśnij w jakim celu stosuje się tego rodzaju transformacje.
24. Podaj definicję orbitali: wiążącego, antywiążącego, niewiążącego. Podaj konkretny przykład każdego z tych orbitali.
25. Rozszyfruj następujące skróty oraz podaj definicję każdego z nich: HOMO, LUMO, SOMO.
26. Podaj i zwięźle scharakteryzuj grupy metod, jakie można wyróżnić w chemii obliczeniowej.
27. Zapisz wzory wyrażające energię jako funkcję: długości, częstotliwości, częstości kołowej fali oraz liczby falowej. Podaj jednostki, w których wyraża się każdą z tych wielkości.
28. Zapisz równanie Schrödingera niezależne od czasu. Określ jakim pojęciom mechaniki klasycznej odpowiadają symbole w nim występujące. Podaj nazwy obiektów matematycznych, które odpowiadają im w mechanice kwantowej.
29. Podaj dwa przykłady par wielkości kanonicznie sprzężonych. Dla każdego z nich zapisz zasadę nieoznaczoności Heisenberga i wyjaśnij znaczenie symboli stosowanych we wzorach.
30. Podaj wzory określające działanie operatorów: położenia, pędu i czasu. Na przykładzie operatora energii kinetycznej, wyjaśnij jak konstruuje się operatory odpowiadające innym wielkościom fizycznym.

Krystalografia

1. Podaj i porównaj definicję kryształu: translacyjną i fenomenologiczną.
2. Porównaj operacje symetrii: inwersja i odbicie w płaszczyźnie. Na tych przykładach omów pojęcia: punktowa i otwarta operacja symetrii, niezmiennik przekształcenia.
3. Porównaj operacje symetrii: obrót wokół osi i obrót inwersyjny. Na tych przykładach omów pojęcia: operacja symetrii I-go i II-go rodzaju, element symetrii.
4. Podaj definicję elementu symetrii. Nazwij wszystkie elementy symetrii w grupach 2/m i 4. Wyjaśnij, która z nich jest grupą cykliczną.
5. Zdefiniuj elementarne pojęcia teorii grup: grupa, zbiór tworzący grupy. Wyjaśnij je na przykładzie grupy mm2, wymieniając wszystkie jej elementy. Wykonaj projekcję kołową elementów symetrii tej grupy oraz zaznacz pozycje punktów symetrycznych.
6. Zdefiniuj elementarne pojęcia teorii grup: grupa, rząd grupy. Wyjaśnij je na przykładzie grupy 222, wymieniając wszystkie jej elementy. Wykonaj projekcję kołową elementów symetrii tej grupy oraz zaznacz pozycje punktów symetrycznych.
7. Zdefiniuj elementarne pojęcia teorii grup: grupa, element jednostkowy grupy. Wyjaśnij je na przykładzie grupy 2/m, wymieniając wszystkie jej elementy. Wykonaj projekcję kołową elementów symetrii tej grupy oraz zaznacz pozycje punktów symetrycznych.
8. Wykonaj projekcję kołową elementów symetrii grupy 6 zaznaczając pozycję punktów symetrycznych. Wymień wszystkie elementy tej grupy i na tym przykładzie wyjaśnij pojęcia: grupa cykliczna, przemienna, element odwrotny.
9. Wykonaj projekcję kołową elementów symetrii grupy 4̅ zaznaczając pozycję punktów symetrycznych. Wymień wszystkie elementy tej grupy i na tym przykładzie wyjaśnij pojęcia: grupa cykliczna, przemienna, rząd elementu grupy.
10. Wykonaj projekcję kołową elementów symetrii następujących grup punktowych zawierających osie inwersyjne: 3, 4, 6, zaznaczając pozycję punktów symetrycznych. Wskaż, w której z nich elementem grupy jest inwersja.
11. Uzasadnij, które z podanych grup punktowych nazwiemy grupami centrosymetrycznymi: 1, 3; 2/m; 4mm. Wykonaj projekcję kołową tej grupy centrosymetrycznej, w której występuje największa liczba elementów symetrii zaznaczając pozycję punktów symetrycznych.
12. Porównaj symbolikę Hermanna-Mauguina (krystalograficzną) i Schoenfliesa na podstawie trzech wybranych grup punktowych z układów jednoskośnego i tetragonalnego.
13. Porównaj symbolikę Hermanna-Mauguina (krystalograficzną) i Schoenfliesa na podstawie trzech wybranych grup punktowych z układów rombowego i heksagonalnego.
14. Czym jest układ krystalograficzny. Co stanowi kryterium określające przynależność do układu krystalograficznego? Omów krótko i porównaj układy rombowy i heksagonalny na przykładzie co najmniej dwóch różnych grup punktowych.
15. Czym jest układ krystalograficzny. Co stanowi kryterium określające przynależność do układu krystalograficznego? Omów krótko i porównaj układy jednoskośny i tetragonalny na przykładzie co najmniej dwóch różnych grup punktowych.
16. Podaj definicję sieci przestrzennej oraz zasady wskaźnikowania węzłów i serii prostych sieciowych na dowolnie wybranych przykładach. Jakie są wskaźniki kierunków krystalograficznych (X, Y, Z)?
17. Wymień typy dozwolonych komórek elementarnych (sieci Bravais’a) układu rombowego, podaj ich bazę oraz zawartość.
18. Wymień typy dozwolonych komórek elementarnych (sieci Bravais’a) układu regularnego, podaj ich bazę oraz zawartość.
19. Podaj definicję postaci prostej. Czym różni się postać prosta zamknięta od otwartej. Omów symetrię wybranych postaci prostych otwartej i zamkniętej z układu rombowego.
20. Podaj definicję postaci prostej. Czym różni się postać prosta zamknięta od otwartej. Omów symetrię wybranych postaci prostych otwartej i zamkniętej z układu tetragonalnego.
21. Wyjaśnij czym są postacie proste enancjomorficzne, podaj przykład. Jakie znaczenie dla rozwoju chemii miało odkrycie Pasteura dotyczące kryształów kwasu winowego?
22. Omów podstawowe założenia modelu najgęstszego wypełnienia przestrzeni. Co powoduje, że model ten może być realizowany w kryształach miedzi lub chlorku sodu, a nie jest realizowany w strukturze lodu β lub diamentu?
23. Omów model heksagonalny najgęstszego wypełnienia przestrzeni z uwzględnieniem sekwencji warstw, liczb koordynacyjnych i powstających luk. Podaj przykład struktury krystalicznej realizującej ten model oraz wyjaśnij dlaczego jest to możliwe.
24. Omów model regularny najgęstszego wypełnienia przestrzeni z uwzględnieniem sekwencji warstw, liczb koordynacyjnych i powstających luk. Podaj przykład struktury krystalicznej realizującej ten model oraz wyjaśnij dlaczego jest to możliwe.
25. Wyjaśnij jak zmienia się struktura kryształów soli typu AB wraz ze zmianą wzajemnego stosunku promieni jonowych kationu względem anionu na przykładzie struktury krystalicznej chlorku sodu i chlorku cezu.
26. Porównaj trzy podstawowe typy struktur metalicznych na podstawie budowy kryształów magnezu, miedzi i wolframu.
27. Wyjaśnij na czym polega różnica między efektem piroelektrycznym i piezoelektrycznym. Podaj przykłady struktur krystalicznych, dla których obserwuje się te zjawiska.
28. Wyjaśnij na czym polega dwójłomność kryształów. Dla jakiej struktury po raz pierwszy zbadano i opisano to zjawisko?
29. Omów w jaki sposób została zaproponowana skala Mohsa stosowana w ocenie twardości kryształów. Jakie struktury krystaliczne reprezentują pierwszy i ostatni stopień w tej skali?
30. Czym jest wiązanie wodorowe i jakie parametry geometryczne charakteryzują to oddziaływanie międzycząsteczkowe? Omów znaczenie wiązań wodorowych w tworzeniu struktury krystalicznej lodu β.

Chemia fizyczna

1. Wymień i omów metody wyznaczania wielkości cząstkowych molowych.
2. Wymień i omów rodzaje układów koloidalnych.
3. Przedstaw różne klasyfikacje związków powierzchniowo czynnych.
4. Omów termodynamikę procesu micelizacji.
5. Wymień i omów co najmniej trzy metody wyznaczania wartości krytycznego stężenia micelizacji (cmc) związku powierzchniowo czynnego.
6. Zdefiniuj funkcje nadmiarowe i mieszania dla roztworów doskonałych.
7. Jakie rodzaje oddziaływań biorą udział przy tworzeniu kompleksów inkluzyjnych?
8. Omów metodę Higuchi - Connors’a wykorzystywaną w badaniach rozpuszczalności.
9. Wyjaśnij, na czym polegają zjawiska hydrofobowe, hydrofobowa hydratacja i oddziaływania hydrofobowe?
10. Omów zastosowania molowej pojemności cieplnej pod stałym ciśnieniem do wyznaczania zmian funkcji termodynamicznych.
11. Omów co najmniej dwie metody pomiaru ciepła molowego pod stałym ciśnieniem.
12. Omów zmiany wielkości termodynamicznych (V, S, H, Cp) towarzyszące przemianom fazowym I rodzaju.
13. Omów metodę eksperymentalnego wyznaczania: a) molowej entalpii parowania, b) molowej entalpii topnienia.
14. Jakie funkcje objętościowe można wyznaczyć na podstawie pomiaru gęstości mieszanin dwuskładnikowych w kilku temperaturach?
15. Wyjaśnij słuszność stwierdzenia, że entalpia rozpuszczania jest funkcją termodynamiczną charakteryzującą energetykę procesu tworzenia roztworu.
16. Zdefiniuj standardową entalpię solwatacji i standardową entalpię przeniesienia oraz omów związek między tymi funkcjami.
17. Zdefiniuj, również za pomocą wzorów, objętość molową i nadmiarową objętość molową mieszaniny dwuskładnikowej oraz cząstkową objętość molową składnika tej mieszaniny.
18. Omówić rodzaje przemian fazowych w układzie jdnoskładnikowym, stan równowagi pomiędzy poszczególnymi fazami oraz czynniki wpływające na zakłócenie tego stanu.
19. Co to jest i od czego zależy stała równowagi tworzenia kompleksów? Omów jakie czynniki mogą wpłynąć na zakłócenie stanu równowagi tworzenia kompleksów.
20. Jakie metody eksperymentalne można wykorzystać do wyznaczenia stałej równowagi tworzenia kompleksów w przypadku, gdy kompleksy tworzą:
    A) co najmniej jeden reagent jonowy
    B) reagenty niejonowe.
21. Omów sposób kalibracji przepływu ciepła oraz temperatury kalorymetrów skaningowych.
22. Na czym polega analiza termograwimetryczna (TGA)? Podaj przykłady zastosowania tej metody analizy termicznej.
23. Jakie czynniki wpływają na kształt krzywych termograwimetrycznych (TG)?
24. Omów zasadę działania kalorymetru izotermicznego.
25. Omów zasadę działania kalorymetru nieizotermiczno - nieadiabatycznego.
26. Omów kolejne etapy pomiaru metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC)? Podaj przykłady jej wykorzystania.
27. Wyjaśnij, w jaki sposób na podstawie eksperymentu można wyznaczyć wartość nadmiarowej molowej objętości mieszaniny dwuskładnikowej.
28. Narysuj przebieg krzywej miareczkowania kalorymetrycznego i omów sposób wyznaczenia współczynnika stechiometrycznego kompleksu.
29. Narysuj przebieg krzywej miareczkowania kalorymetrycznego i omów sposób wyznaczenia entalpii reakcji.
30. Omów zastosowanie spektroskopii UV-Vis do wyznaczania stałych tworzenia kompleksów.
31. Omów zastosowanie izotermicznego miareczkowania kalorymetrycznego do wyznaczania stałych tworzenia kompleksów.
32. Wyjaśnij, na czym polega metoda skorygowanego przyrostu temperatury, umożliwiająca wyznaczenie całkowitego efektu cieplnego w kalorymetrach nieizotermiczno – nieadiabatycznych.
33. Podaj przykład procedury wykorzystywanej w analizie termograwimetrycznej do rozdzielania efektów zmian masy pochodzących z dwóch nakładających się reakcji.
34. Jakie wielkości można wyznaczyć bezpośrednio, a jakie pośrednio z miareczkowania kalorymetrycznego?
35. Jakie efekty termiczne możemy zaobserwować na krzywej DSC otrzymanej dla polimeru?
36. Wymień i omów elementy krzywej DSC.
37. Na czym polega wzorcowanie temperaturowe i kalibracja efektów cieplnych w DSC?
38. Omów klasyczną (trójetapową) metodę wyznaczania pojemności cieplnej próbki przy użyciu kalorymetru skaningowego.
39. Wyjaśnij, jak metodą DSC można oznaczyć czystość próbki.
40. Jaka jest różnica między powtarzalnością i odtwarzalnością pomiaru. Wyjaśnij na przykładzie pomiaru dowolnie wybranej wielkości fizykochemicznej.

Chemia teoretyczna

1. Podać treść i omówić zasadę nieoznaczoności Heisenberga dla dwóch wielkości mierzonych, A i B.
2. Ze wzoru ogólnego na błędy pomiaru wyprowadzić postać zasady nieoznaczoności Heisenberga dla przypadku, gdy wielkościami mierzonymi jest położenie x  oraz pęd p_x  cząstki poruszającej się w układzie jednowymiarowym wzdłuż osi OX. Zinterpretować uzyskany wynik.
3. Omówić I postulat mechaniki kwantowej (o istnieniu funkcji falowej). Wyjaśnić związek pomiędzy normowaniem funkcji a jej interpretacją probabilistyczną.
4. Podać treść postulatu mówiącego o tym, jak w mechanice kwantowej opisywane są obserwable. Stosując odpowiednie reguły, z klasycznego wyrażenia na energię kinetyczną cząstki o masie m w przestrzeni  trójwymiarowej  w układzie  kartezjańskim wyprowadzić  wzór na operator  energii kinetycznej tej cząstki.  
5. Zapisać równania Schrödingera: a) zawierające czas, b) nie zawierające czasu. Omówić sens symboli występujące w tych równaniach.  
6. Podać  treść  postulatu  o  wartości  własnej  operatora  i  omówić  jego  związek  z  równaniem Schrödingera niezależnym od czasu.
7. Omówić kwantowy  oscylator  harmoniczny  i  przeanalizować  różnice  między  kwantowym  i klasycznym oscylatorem harmonicznym.  
8. Na przykładzie cząstki poruszającej się w układzie jednowymiarowym omówić, jak mechanika kwantowa wyjaśnia efekt tunelowy.  
9. Omówić liczby kwantowe występujące w rozwiązaniu radialnej części równania  Schrödingera dla atomu wodoru. Przeanalizować zależność pomiędzy tymi liczbami, w szczególności wskazać, z czego ona wynika.  
10. Omówić liczby kwantowe występujące w rozwiązaniu kątowej części równania    Schrödingera dla atomu wodoru. Przeanalizować zależność pomiędzy tymi liczbami, w szczególności wskazać, z czego ona wynika.
11. Podać jak w mechanice kwantowej definiuje się spin elektronu. Omówić liczby kwantowe związane ze spinem elektronu.
12. Omówić pojęcie  radialnej gęstości prawdopodobieństwa i porównać jej wykresy otrzymane z rozwiązań równania Schrödingera dla atomu wodoru, gdy główna liczba kwantowa wynosi 3.  
13. Zdefiniować pojęcia: orbital, warstwica, powierzchnia węzłowa oraz kontur orbitalu. Omówić ich sens na przykładzie dwóch wybranych orbitali typu d.
14. Na przykładzie orbitali 2p omówić zależność pomiędzy konturem orbitalu oraz konturem gęstości prawdopodobieństwa znalezienia elektronu wokół jądra atomowego.  
15. Narysować  kontury  orbitali 3p_x, 3p_y, 3p_z. Przeanalizować  związki  tych  orbitali z orbitalami 3p_-1,3p₀,3p₁ i porównać określające je liczby kwantowe.
16. Wymienić rzeczywiste i zespolone orbitale 3d  i zapisać wzory definiujące zależności między tymi dwiema grupami orbitali. Dla dwóch wybranych orbitali rzeczywistych 3d  podać wartości liczb kwantowych.
17. Podać treść postulatu mechaniki kwantowej o wartości średniej oraz omówić jego związek z metodą wariacyjną.
18. Podać twierdzenie stanowiące podstawę metody wariacyjnej. Omówić postać funkcji próbnej w metodzie Ritza.
19. Co to jest wyznacznik Slatera i jaki jest jego związek z przybliżeniem jednoelektronowym? Omówić zwięźle konsekwencje stosowania tego  przybliżenia.  
20. Co to są bazy funkcyjne? Omówić różnice pomiędzy bazami STO i GTO.
21. Omówić szczegółowo znaczenie symboli: 6-31G, 6-31G** i 6-31++G.  
22. Omówić podstawy rachunku zaburzeń Rayleigha-Schrödingera.  
23. Na przykładzie jonu H₂⁺ omówić, jak w metodzie LCAO MO tworzone są orbitale molekularne.  
24. Narysować kontury i omówić orbitale molekularne wiążące i antywiążące utworzone w cząsteczce dwuatomowej homojądrowej z orbitali atomowych o głównej liczbie kwantowej równej 3. Wskazać główną cechę orbitali molekularnych antywiążących.
25. Co to jest korelacja elektronowa? Podać przynajmniej dwie metody chemii teoretycznej, które pozwalają uwzględnić w obliczeniach energię korelacji. Omówić zwięźle jedną z tych metod.
26. Podać  treść  pierwszego  twierdzenia  Hohenberga-Kohna  oraz  podstawowe  cechy  gęstości elektronowej.  
27. Podać treść drugiego twierdzenia Hohenberga-Kohna i jego interpretację.
28. Zdefiniować co to jest multipletowość atomu lub cząsteczki i omówić wzór pozwalający ją obliczyć. Podać i uzasadnić wartości multipletowości dla: atomu tlenu O oraz cząsteczki O₂.
29. Omówić co to są termy atomowe. Zapisać ogólny symbol termu i wyjaśnić występujące  w  nim symbole.
30. Podać reguły wyznaczania i porządkowania termów atomowych.  
31. Omówić pojęcie optymalizacji geometrii stanu podstawowego cząsteczki. Podać trzy przykłady algorytmów optymalizacyjnych stosowanych w chemii teoretycznej.
32. Omówić podstawowe pojęcia i założenia leżące u podstaw metod mechaniki molekularnej.  
33. Przedstawić najprostsze postacie funkcyjne stosowane w metodach mechaniki molekularnej do opisu oddziaływań wiążących.  
34. Przedstawić najprostsze  postacie  funkcyjne  stosowane  w  metodach  mechaniki  molekularnej  do opisu oddziaływań niewiążących.  
35. Omówić na czym polega zabieg „cutoff” w mechanice molekularnej.
36. Zdefiniować ogólne pojęcie trajektorii w symulacji komputerowej i wskazać różnice w definiowaniu trajektorii w różnych metodach symulacyjnych.
37. Zaprezentować sposoby rozwiązywania równań ruchu w metodzie dynamiki molekularnej.  
38. Omówić zwięźle metodę Monte Carlo.  
39. Podać równanie ruchu Langevina. Wskazać podstawowe różnice pomiędzy dynamiką molekularną i dynamiką Langevina.
40. Omówić pojęcie periodycznych warunków brzegowych i podać, w jakim celu są one stosowane.

Krystalografia

Symetria i rentgenografia strukturalna:

1. Porównaj operacje symetrii: odbicie w płaszczyźnie i obrót wokół osi. Na wybranych przykładach omów pojęcia: punktowa operacja symetrii, operacja symetrii I-go  i  II-go  rodzaju,  element symetrii.
2. Porównaj operacje symetrii: obrót wokół osi i obrót śrubowy. Na wybranych przykładach omów pojęcia: punktowa operacja symetrii, otwarta operacja symetrii, niezmiennik przekształcenia.
3. Porównaj operacje symetrii: odbicie w płaszczyźnie i odbicie ślizgowe. Na wybranych przykładach omów  pojęcia:  punktowa  operacja  symetrii,  otwarta  operacja  symetrii,  niezmiennik przekształcenia.
4. Czym różnią się grupy centrosymetryczne od niecentrosymetrycznych. Jaki to ma wpływ na opis budowy molekularnej cząsteczek chiralnych?
5. Porównaj symbolikę Hermanna-Mauguina (krystalograficzną) i Schoenfliesa na podstawie trzech wybranych grup punktowych z układów jednoskośnego, rombowego i tetragonalnego.
6. Czym jest układ krystalograficzny? Co stanowi kryterium określające przynależność do układu krystalograficznego? Scharakteryzuj jeden wybrany układ krystalograficzny.
7. Podaj definicję postaci prostej. Czym różni się postać prosta zamknięta od otwartej? Omów symetrię  wybranej  postaci  prostej  otwartej  i  zamkniętej  z  układów  rombowego  oraz tetragonalnego.
8. Wymień rodzaje translacyjnych elementów symetrii. Podaj ich definicje oraz przykłady.
9. Wymień 14 typów sieci Bravais’go według przynależności do układów krystalograficznych.
10. Omów diagram wybranej przez siebie grupy przestrzennej z klasy symetrii 2/m.
11. Omów diagram wybranej przez siebie grupy przestrzennej z klasy symetrii mm2.
12. Na czym polega dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego w ciałach krystalicznych? Jak to zjawisko opisuje równanie Bragga?
13. Jakie informacje o budowie kryształu są ukryte w tzw. kątach braggowskich?
14. Wyjaśnij  związek  pomiędzy  symetrią  punktową  kryształu  a  symetrią  efektu  dyfrakcyjnego uwzględniając następujące zagadnienia: prawo Friedla i klasy Lauego.
15. Czym są wygaszenia systematyczne refleksów dyfrakcyjnych i co jest ich źródłem?
16. Co to jest czynnik struktury  i  jaki  jest  jego  związek  z  natężeniem  refleksu  (promienia dyfrakcyjnego)? Przedstaw odpowiedni wzór.
17. Wyjaśnij jakie informacje o strukturze krystalicznej związane są z czynnikiem struktury.
18. Jakie są dwie podstawowe metody poszukiwania modelu próbnego struktur krystalicznych? Co je różni?
19. Jak przygotować próbkę monokrystaliczną do pomiaru dyfraktometrycznego?  
20. Wymień najpopularniejsze źródła promieni rentgenowskich.
21. Wymień i krótko scharakteryzuj etapy rentgenowskiej analizy strukturalnej monokryształów, od przygotowania próbki do analizy budowy cząsteczkowej kryształu.
22. Wymień i krótko scharakteryzuj kolejne etapy ustalenia struktury kryształu na podstawie danych dyfrakcyjnych.
23. Wymień  i  krótko  scharakteryzuj  parametry  geometryczne stosowane w opisie struktury cząsteczkowej związków chemicznych?  
24. Jakie elementy symetrii można wskazać dla idealnych konformacji (pofałdowanych) pierścieni 6-członowych?  
25. Jakie elementy symetrii można wskazać dla idealnych konformacji (pofałdowanych) pierścieni 5-członowych?
26. 26. Podaj  definicję  gęstości  elektronowej,  funkcji  jednoelektronowej  gęstości  i  funkcji
27. wieloelektronowej gęstości. W przypadku dwóch ostatnich pojęć wyjaśnij źródła z jakich te
28. funkcje można pozyskać.

Teoria oddziaływań:

27. Omów podstawowe założenia teorii AIM (Atoms in Molecules).
28. Jakie ekstrema (punkty krytyczne w ujęciu teorii AIM) posiada funkcja gęstości elektronowej?
29. Jakie rodzaje punktów krytycznych gęstości elektronowej (w ujęciu teorii AIM) można wskazać w cząsteczce cykloheksanu?
30. Jakie rodzaje punktów krytycznych gęstości elektronowej (w ujęciu teorii AIM) można wskazać w cząsteczce adamantanu?
31. Omów relacje między parametrami funkcji gęstości elektronowej w punkcie krytycznym wiązania chemicznego a właściwościami (chemicznymi i fizycznymi) tego wiązania.
32. Zdefiniuj laplasjan  gęstości  elektronowej.  Omów  jego  zastosowanie  w  analizie  wiązań chemicznych.
33. Omów  mechanizm  powstawania  wiązania  wodorowego.  Scharakteryzuj  parametry geometryczne opisujące wiązanie wodorowe.
34. Czym charakteryzuje się wiązanie wodorowe wspomagane ładunkiem? Podaj przykłady.
35. Czym charakteryzuje się wiązanie wodorowe wspomagane rezonansem? Podaj przykłady.
36. Czym charakteryzuje się wiązanie wodorowe wspomagane polaryzacją? Podaj przykłady.
37. Omów  mechanizm  powstawania  wiązania  halogenowego. Scharakteryzuj parametry geometryczne opisujące wiązanie halogenowe.
38. Przedyskutuj  różnice  i  podobieństwa  występujące  pomiędzy  wiązaniem  wodorowym  i halogenowym.
39. Wymień i scharakteryzuj rodzaje oddziaływań międzycząsteczkowych.
40. Wymień i krótko scharakteryzuj podstawowe indeksy aromatyczności.