Najważniejsze wyniki działalności naukowej uzyskane na Wydziale Chemii w roku 2005.
Główne obszary badań naukowych na Wydziale Chemii to: fizykochemia materiałów węglowych, zeolitów, polimerów i procesów membranowych, polimerów przewodzących, metody syntezy i reakcje związków organicznych, boroorganicznych, struktura i kinetyka związków koordynacyjnych i ich zastosowanie w otrzymywaniu nanowarstw, leków antynowotworowych i katalizie homogenicznej, metody chemii kwantowej, nowe metody analityczne w ochronie środowiska, oraz analityce leków i żywności, proekologiczne technologie utylizacji odpadów przemysłowych, przetwórstwa polimerów i produkcji sody oraz badania strukturalne związków małocząsteczkowych i białek. Większość prowadzonych badań ma ścisły związek z zastosowaniami praktycznymi, zarówno w ochronie środowiska (technologie proekologiczne, materiały biodegradowalne, analityka), w zastosowaniach medycznych i chemii żywności (tworzywa, analityka), zaawansowanych technologiach (procesy technologiczne, nowe materiały i nanomateriały, katalizatory, membrany katalityczne i separacja membranowa), jak też teoretycznym opisie układów molekularnych. W wymienionych dziedzinach Wydział osiągnął poziom międzynarodowy. Wyrazem tego są realizowane międzynarodowe programy współpracy: Program Ramowy Unii Europejskiej, projekty badawcze NATO i National Science Foundation, współpraca bilateralna z 34 ośrodkami zagranicznymi, oraz z Sigma ? Aldrich USA, programy dydaktyczne (Socrates-Erasmus, CEEPUS II, Leonardo da Vinci ?Chlasts?), oraz finansowanie 19 projektów przez KBN i współfinansowanie 2 projektów przez MENiS i WFOŚiGW.

ZAKŁAD CHEMII ANALITYCZNEJ

1. Tematy 1-6. Opracowanie metodyki analizy wybranych makro- i mikroelementów w żywności.
   Oznaczano polifosforany w produktach żywnościowych za pomocą łączonych technik elektromigracyjnych. Wykorzystano metody spektroskopowe do badania oksydatywnej stabilności tłuszczów jadalnych. Zbadano wpływ temperatury, promieniowania, prooksydantów oraz przeciwutleniaczy na zawartość produktów utleniania. Wykorzystano metody chemometryczne do przewidywania postępów utleniania lipidów pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych. Opracowano nowe metodyki oznaczania związków fosforu, kationów metali i makroelementów w produktach sojowych, mięsnych i tłuszczach. Opracowane metody zastosowano w analizie żywności zawierającej mąkę uzyskaną z soi modyfikowanej i w produktach niemodyfikowanych.
2. Tematy 7-10. Nowe metody analityczne oznaczeń leków syntetycznych i naturalnych
   Opracowano metodykę spektroskopowego i elektromigracyjnego oznaczania pochodnych fenotiazyny, tetracyklin, antybiotyków makrolidowych i aminoglikozydowych. Jako referencyjne wykorzystano metody farmakopealne oraz HPLC. Selektywność zwiększono stosując metody matematyczne (normalizacja wektorowa, I i II pochodna) raz metodę PLS.
3. Tematy 11-15. Badania kompleksów metali przejściowych z ligandami biologicznie czynnymi i ich zastosowanie w katalizie oraz leczeniu nowotworów.
   Przeprowadzono badania strukturalne kompleksów platyny(II)/(IV) z modyfikowanymi ligandami purynowymi. Ustalono skład i geometrię sfery koordynacyjnej oraz dominującą formę tautomeryczną. Wykonano badania hamowania proliferacji in vitro przez badane związki na komórkach nowotworowych. Prowadzono syntezę i badania lotnych kompleksów Cu(I) i Ag(I) z fosfinami oraz ligandami O-donorowymi i kompleksy Au(III), Co(III) z heterocyklicznymi ligandami N-donorowymi. Ustalono strukturę związków w roztworze i w ciele stałym. Zaproponowano mechanizm ich termicznego rozkładu.

ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ

1. Tematy 16-21. Badania membran i technik membranowych.
   Przeprowadzono badania transportu i separacji kwasów karboksylowych i kationów (Zn²⁺, Cu²⁺) w membranie ciekłej. Opracowano parametry formowania kapilarnych membran sulfonowych i testowano je jako separatory fazy wodnej i organicznej (nafta) w układzie hybrydowym do separacji kationów Cu²⁺. Badano transport wieloskładnikowych roztworów przez membrany. Badano transport i separację masy w procesie membranowym perwaporacji dla przemysłowego zatężania roztworów sacharozy. Badano perwaporacyjne właściwości membran ceramicznych szczepionych związkami fluoroalkilosilanowymi. Określono właściwości membran, w zastosowaniu do procesu odsalania oraz do procesu usuwania lotnych związków organicznych z wody. Badano zastosowanie nowych przenośników z grupami merkaptokarboksylowymi do usuwania kationów ołowiu (II) w wielomembranowym układzie hybrydowym z odwadnianą membraną ciekłą.
2.  Temat 22. Procesy enancjoselektywne i katalityczne w układach membranowych.
   Prowadzono badania o potencjalnej użyteczności przemysłowej nad separacją kinetyczną kwasów karboksylowych w procesie transestryfikacji z udziałem lipaz oraz wykonano nowy typ reaktora membranowego. Otrzymano ceramiczne membrany katalityczne do syntezy asymetrycznej. Aktywność uzyskanych membran zbadano w procesie alkilowania estru t-butylowego N-difenylometylenu i w asymetrycznej redukcji ketonów.
3.  Tematy 23-30. Specjalne materiały polimerowe.
   Prowadzono badania domieszkowania poli(3-alkilotiofenów) utleniaczem w fazie gazowej, oraz zbadano ich charakterystyki prądowo-napięciowe. Badano krystalizację poliamidu-6 w mieszaninie polimerowej: poliamid-6/modyfikowany polisulfon. Zbadano właściwości fotoemisyjne poli(N-winylokarbazolu) i kopolimerów z N-winyloimidazolem. Wykonano syntezę biodegradalnego kopolimeru tereftalanu etylowego i glikolidu, oraz badania degradacji hydrolitycznej otrzymanych kopolimerów zgodnie z polską normą. Prowadzono syntezę i badanie właściwości luminescencyjnych rozpuszczalnych kopolimerów z grupy funkcjalizowanych poli(tiofenów) dla uzyskania emisji niebieskiej. Opracowano nowe metody syntezy biodegradowalnych kopolimerów złożonych z oligomerów poli(L-laktydu) lub kwasu glikolowego, kwasu adypinowego oraz tereftalanu bis(2-hydroksyetylu) otrzymanego w reakcji glikolizy butelek PET?u, badano czas oraz produkty degradacji. Opracowano metodę otrzymywania membran polimerowych na bazie chitozanu i polifosforanów organicznych o potencjalnym zastosowaniu w medycynie, farmacji i przemyśle i określono właściwości fizykochemiczne, istotne dla zastosowań medycznych.

ZAKŁAD CHEMII JĄDROWEJ

1. Tematy 31-33. Radioliza próżniowych olejów mineralnych i halogenowęglowodorów
   Badano zmiany radiacyjne wywołane promieniowaniem β (H-3) i Γ (Co-60) w wybranych olejach próżniowych i wydzielonych frakcjach. Stwierdzono powstawanie olefin, oraz określono wydajności radiacyjne wodoru dla badanych olejów. Kontynuowano badania radiolizy halogenowęglowodorów. Określono wydajności radiacyjne (G) głównych ciekłych produktów radiolizy. Stwierdzono wpływ długości łańcucha na G produktów.

ZAKŁAD CHEMII KWANTOWEJ

1. Tematy 34-39. Badania oddziaływań międzycząsteczkowych. Nowe metody.
   Badano wpływ efektów relatywistycznych na hydrolizę ciężkich kationów. Wykonano obliczenia dla oddziaływań jonów metali grupy IIa z molekułami a uzyskane wyniki powiązano z własnościami hydrolitycznymi metali. Zaproponowano metodę analitycznego opisu powierzchni energii oddziaływania międzymolekularnego i zastosowano ja do obliczenia energii oddziaływania kompleksu Ar-HF. Wykonano obliczenia energii oddziaływania i widm oscylacyjno-rotacyjnych dla kompleksów H₂-CO uwzględniając niesztywność cząsteczki H₂, oraz intensywności ramanowskich dla układów z tzw. niewłaściwym wiązaniem wodorowym. Opracowano metodę generacji baz funkcyjnych do obliczeń polaryzowalności dla dużych molekuł, a wyniki porównano z doświadczeniem. Analizowano zastosowanie dwukomponentowych metod quasirelatywistycznych do opisu układów ciężkich i superciężkich.

ZAKŁAD CHEMII NIEORGANICZNEJ

1. Tematy 40-44. Kinetyka i mechanizm reakcji wymiany ligandów i elektronów w kompleksach metali przejściowych.
   Badano kinetykę i mechanizm utleniania błękitu metylenowego jonami ceru(IV) w silnie kwaśnych roztworach wodnych, reakcji kompleksów chromu(III) z pochodnymi kwasu nikotynowego, utleniania kompleksów chromu(III) z ligandami makrocyklicznymi, kinetykę reakcji utleniania pochodnych promazyny kompleksem [Co(Him)₆](ClO₄) ₃ w wodnych roztworach HCl. Ustalono mechanizm anacji jonami NCS- izomerów cis- i trans- [Cr(cyca)(H₂O)₂]³⁺ oraz akwacji jonu NCSHg⁺ z tych kompleksów. Badano kinetykę i mechanizm reakcji tworzenia heterordzeniowych połączeń chromu(III) i żelaza(II).
2. Temat 45. Badania heterojądrowych magnetycznych kompleksów metali 3-d elektronowych.
   Otrzymano i scharakteryzowano nowe heterobimetaliczne pary jonowe w układzie kationowy kompleks kobaltu(III)-tris(szczawiano)chromian(III). Duża odległość centrów paramagnetycznych Cr(III) powoduje brak oddziaływań magnetycznych.
3. Tematy 46-51. Badania kompleksów Ti(IV) i Zr(IV) - prekursorów CVD.
   Otrzymano nowe wielordzeniowe kompleksy alkoholanu Ti(IV) i Zr(IV) z kwasami karboksylowymi i perfluorowanymi kwasami karboksylowymi. Zbadano mechanizm termicznego rozkładu tworzonych się par, zidentyfikowano lotne połączenia metali transportowane w czasie termicznego rozpadu. Związki przeszły pomyślnie eksperymenty w reaktorze CVD, typu hot-wal i osadzania nanowarstw tlenkowych.

ZAKŁAD CHEMII OGÓLNEJ

1. Tematy 52-58. Degradacja i fotodegradacja polimerów - tworzywa biodegradowalne.
   Zbadano fotodegradację UV kompleksów polimerowych w wielu układach (PAA z PEO i PWP, PEO i PVP, PS i PCV modyfikowanego stearynianami, PVC i celulozy). Porównano foto- i biodegradowalność układów kompleksowych z czystymi polimerami. Wyniki pozwolą na opracowanie mieszanin polimerów bardziej podatnych na degradację w środowisku naturalnym. Badano wieloetapową de-N-acetylację chityny w układzie heterogenicznym. Zbadano wpływ składu kopolimerów styrenu ze stereoizomerami kwasu 1,2-etylenodikarboksylowego na degradację termiczną.
2. Tematy 59-67. Badanie właściwości polimerów
   Prowadzono fizyczną modyfikację polialkoholu winylowego przez domieszkowanie polimeru grafitem lub montmorylonitem, badano fotodegradację UV kompozytów. Badano właściwości powierzchniowe PMMA w zależności od warunków otrzymywania folii. Badano właściwości mechaniczne mikrokompozytów polimerowych polistyrenu i PVC z montmorylonitem i zaproponowano metodę tworzenia nanokompozytów polimerowych przez podniesienie hydrofobowości montmorylonitu przez interkalację czwartorzędowymi solami amoniowymi. Zbadano właściwości reologiczne roztworów mieszanin soli sodowej karboksymetylocelulozy (NaCMC) z poli(N-winylopirolidonem) (PWP). Badano właściwości powierzchniowe kopolimerów S-AA i otrzymanych jonomerów.

ZAKŁAD CHEMII ORGANICZNEJ

1. Tematy 68-79. Badania związków o potencjalnej aktywności farmakologicznej. Nowe metody w syntezie organicznej.
   Badano syntezę porfiryn z grupami tiolowymi, naturalne barwniki organiczne z obiektów zabytkowych. Prowadzono syntezę szkieletu antraceno-alkilo-stilbenowego, chiralnych hydroksyloamin, związków borokrzemoorganicznych i boronowanych aminokwasów, oraz dwufunkcyjnych tioli terpenowych. Badano syntezę i zastosowanie cieczy jonowych, syntezę farmakologicznie czynnych pochodnych benzofuranu z ugrupowaniem imidazolu, triazolu i fenylometanolu, syntezę i reakcje selenidów p-mentanowych, zastosowanie aminoalkoholi pochodnych 7,7-dimetylo-bicyklo[2.2.1]heptanu i tujanu jako pomocników chiralnych w reakcjach asymetrycznych redukcji. Opracowano syntezę oksazaborolidyn terpenowych ? nowych katalizatorów enancjoselektywnej redukcji ketonów, imin i pochodnych. Opracowano enancjoselektywną metodę syntezy bufuralolu - modelowego związku w badaniach aktywności cytochromu P450.

ZAKŁAD CHEMII ŚRODOWISKA I EKOANALITYKI

1. Tematy 80-85. Nowe rozwiązania teoretyczne i praktyczne w chromatografii i innych technikach separacyjnych. Chemometria
   Doskonalono metody otrzymywania nowej generacji selektywnych faz stacjonarnych do chromatografii cieczowej i technik pokrewnych. Metodami chemometrycznymi zoptymalizowano parametry rozdzielania substancji w technikach chromatograficznych. Prowadzono prace nad wykorzystaniem faz stacjonarnych w HPLC do pakowania kolumn o zmniejszonej średnicy wykorzystywanych w mikro-HPLC na potrzeby proteomiki, genomiki i metabolomiki. Opracowano nowe metodyki oznaczania kationów cieczy jonowych z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej.
2. Tematy 86-91. Analityka medyczna i żywności.
   Opracowano i zastosowano nowej generacji chiralne selektory i techniki HPLC-MS/MS w analizie farmaceutycznej osocza krwi. Opracowanie metody rozdzielania analitów w układzie RP-HPLC z detekcją MS pozwoliło oznaczyć substancje na poziomie 10-8g. Uzyskane wyniki stanową alternatywną metodę kompleksowej analizy leków w badaniach medycznych oraz toksykologicznych. Opracowano mikrokolumny do separacji mikroorganizmów i dokonano oznaczeń bakterii E. coli i L. rhamnosus w preparatach medycznych. Stosując techniki sprzężone (LC/MS/MS, TLC, HPLC) oznaczano flawonoidy z ekstraktów roślinnych, zaproponowano uniwersalny model bioakumulacji środków ochrony roślin i ich metabolitów, badano toksyczne pozostałości aflatoksyn w produktach żywnościowych,
3. Tematy 92-102. Ekoanalityka. Wpływ skażenia środowiska na zdrowie człowieka
   Opracowano metodyki analityczne dla oznaczeń śladowych ksenobiotyków organicznych i metabolitów. Opracowano metodyki izolowania, oczyszczania i wzbogacania analitów z różnych matryc środowiskowych oraz biologicznych za pomocą technik ekstrakcyjnych. Badano biodegradację odpadów komunalno-przemysłowych (osad z oczyszczalni ścieków) i możliwość ich kompostowania, oraz prowadzono optymalizację otrzymywania biogazu przez ich fermentację metanową. Kontynuowano badania parametrów charakteryzujących stan jezior Górznieńsko-Lidzbarskiego Parku Krajobrazowego. Opracowano nowe sorbenty krzemionkowe do ekstrakcji typu SPE i MSPB dla technik sprzężonych (GC-MS, LC-MS/MS) do oznaczeń ksenobiotyków w różnych matrycach środowiskowych. Badano sorpcję i transport metali ciężkich w glebach i osadach pościekowych.

ZAKŁAD PODSTAW CHEMII

1. Tematy 103-108. Badanie procesów adsorpcji
   Badano procesy uzdatniania wody przez równoległą adsorpcję jonów metali i fenoli z roztworów wodnych na modyfikowanych materiałach węglowych. Scharakteryzowano metodą TPD oraz XPS modyfikowane węgle aktywne poddane powierzchniowemu utlenianiu. Wykonano pomiary adsorpcji wody z fazy gazowej na azotowanych węglach aktywnych, stwierdzono korelację pomiędzy ilością pierwotnych centrów adsorpcji a zawartością azotu. Przeprowadzono syntezę i badanie właściwości mezoporowatych sit węglowych, oraz pomiary sorpcji wody, etanolu i benzenu dla przebadania zdolności pochłaniania zanieczyszczeń przemysłowych. Badano adsorpcję benzenu z fazy gazowej dla materiałów typu MFI, podstawionych wybranymi metalami.
2. Tematy 109-113. Procesy katalityczne
   Prowadzono badania procesów katalitycznej i elektrokatalitycznej redukcji tlenu w roztworach wodnych elektrolitów w obecności jonów metali d-elektronowych na proszkowych elektrodach z modyfikowanych materiałów węglowych. Badano sorpcję SO₂, charakter wiązania NO_x z węglami, oraz katalityczną redukcję NO_x z zastosowaniem katalizatorów węglowych w układach NO_x/SO₂ i NO_x/C₃H₆. Badano właściwości katalityczne mezoporowatych sit molekularnych modyfikowanych związkami metali przejściowych w reakcjach utleniania i izomeryzacji.
3. Tematy 114-115. Nanomateriały
   Opracowano technologię otrzymywania mieszanych materiałów węglowo-nieorganicznych zawierających nano-kryształy tlenków nieorganicznych metodą CVD-II gwarantującą powtarzalność właściwości katalitycznych, adsorpcyjnych oraz morfologii. Określono właściwości katalityczne materiałów w reakcji dehydrogenacji i dehydratacji. Badano stosowalność metody NMR do zbadania budowy chemicznej otrzymanych materiałów.
4. Tematy 116-121. Teoria adsorpcji
   W oparciu o modyfikację Osmotycznej Teorii Adsorpcji wyprowadzono nowe równania izoterm opisujących cały zakres izotermy eksperymentalnej. Określono mechanizm adsorpcji benzenu z fazy ciekłej na węglach aktywnych w zależności od chemicznej natury powierzchni. Analizowano wpływ zależności ciśnienia krytycznego od szerokości porów, przy którym są one w całości zalewane adsorbatem (pc=f(x)) na wyznaczane rozkłady porów. W symulacji metodą Lattice DFT określono wpływ parametrów energetycznych na kształt izoterm adsorpcji z roztworów nieelektrolitów. Wykonano obliczenia ab initio dla oddziaływań pomiędzy wodą, benzenem lub fenolem a strukturą grafitową.

ZAKŁAD TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

1. Tematy 122-128. Modyfikacje metody wanadanowej produkcji sody.
   Prowadzono badania nad opracowaniem bezodpadowych metod otrzymywania Na₂CO₃, K₂CO₃, otrzymanych na drodze syntezy z NaCl lub KCl przy współudziale V₂O₅ (odczynnikowego lub zawartego w zużytym katalizatorze) i pary wodnej lub tlenu z powietrza. Badano wydzielanie V₂O₅ z odpadowego katalizatora wanadowego z węzła utleniania SO₂ do SO₃, na drodze ługowania roztworami mocznika, równowagi fazowe w układach wieloskładnikowych, oraz otrzymywanie węglanu wapnia z płynu odpadowego metody Solvay?a w obecności mocznika. Optymalizowano warunki prowadzenia procesów jednostkowych z jednoczesną redukcją kosztów metody wanadowej otrzymywania K₂CO₃

PRACOWNIA CHEMICZNYCH PROCESÓW PROEKOLOGICZNYCH

1. Tematy 129-133. Technologie i procesy proekologiczne
   Określono możliwości pozyskiwania biomasy i przeprowadzono optymalizację procesu jej współspalania z paliwami tradycyjnymi w warunkach fluidalnych. Badano krystalizację masową kwasu cytrynowego powstałego podczas elektrodializy cytrynianu trisodu dla określenia parametrów procesowych w zakresie optimum technologicznego. Prowadzono optymalizację właściwości fizykochemicznych odpadowej zawiesiny z przemysłu sodowego dla oczyszczania gazów spalinowych przez absorpcję tlenku węgla(IV), tlenków siarki oraz tlenków azotu. Rozwiązano problem wysokiego odczynu zrzucanych do Wisły ścieków i krystalizacji siarczanu(VI) wapnia w trakcie rozpatrywanego przedsięwzięcia.

PRACOWNIA DYDAKTYKI CHEMII

1. Tematy 134-138. Diagnozujący i kształtujący pomiar dydaktyczny dla studentów I i II roku. Eksperymenty chemiczne w mikroskali w nauczaniu chemii. Zadania problemowe z chemii na potrzeby testów studenckich i Konkursu chemicznego
   Badania obejmowały opracowanie arkusza sprawdzającego podstawową wiedzę chemiczną z zakresu szkoły średniej dla studentów chemii I i II roku, przeprowadzenie testu sprawdzającego i opracowanie wyników, przygotowanie i przetestowanie nowych doświadczeń w mikroskali do wykorzystania w procesie dydaktycznym, oraz opracowanie zadań do wykorzystania w testach na Konkursie Chemicznym im. A. Swinarskiego.

PRACOWNIA KRYSTALOCHEMII

1. Temat 139. Badania strukturalne związków małocząsteczkowych i białek
   Określono strukturę krystaliczną i konfigurację absolutną centrów chiralnych dla 14 pochodnych kamfory, ligandów w enancjoselektywnych katalizatorach jako podstawę badania SAR. Określono strukturę kompleksu K2[IrCl5(H2O)] i stwierdzono symetrię C_s cząsteczki. Określono strukturę 4 kompleksów Zr z kwasem piwalowym i analogami, prekursorów dla CVD. Stwierdzono nieuporządkowanie rotacyjne reszt piwalowych w 293 i 100 K, spójne z ich lotnością oraz delokalizację protonów w klasterze Zr₆(O^2-)₄(OH-)₄.
2. Temat 140. Badania strukturalne NTPDazy 1 i podstaw aktywności enzymatycznej
   Przeprowadzono modelowanie cząsteczkowe rozpuszczalnej NTPDazy1 z ziemniaka. Zaproponowano alternatywne mechanizmy hydrolizy ATP. Nukleofilowy atak grup OH Ser i Thr - zgodny z danymi mutagenezy ludzkiej ekto-apyrazy HB6. Nukleofilowy atak cząsteczki wody aktywowanej przez układ Thr127...Glu170 na trifosforan - zgodny z mechanizmem dla białek opiekuńczych Hsp70. Oba mechanizmy są zgodne z danymi aktywnościowymi NTPDaz oraz enzymów z superrodziny aktyny.

PRACOWNIA SPEKTROSKOPII ATOMOWEJ

1. Tematy 141-144. Badania struktur linii rentgenowskich serii K, L i M.
   Wyznaczono teoretycznie (wielokonfiguracyjną metodą Diraca-Focka) strukturę rentgenowskich linii diagramowych, satelitarnych i hipersatelitarnych serii K, L i M dla wielu pierwiastków. Współpracując z zespołami eksperymentatorów z kraju i z zagranicy dokonano interpretacji widm rentgenowskich towarzyszących procesom zderzeniowym. Wyniki badań stosowano do projektowania nowych przedsięwzięć eksperymentalnych.