Уральский государственный лесотехнический университет
Кафедра Физической, аналитической и органической химии
Одобрена: кафедрой ____________________ Протокол от_________200_г. № Зав кафедрой ________________ Методической комиссией Факультета (направления)______________ Протокол от ______200_ г. № Председатель ______________ | Утверждаю Декан _____________ факультета __________________________ Л.В.Василенко (Ф,И,О,, ПОДПИСЬ) "___" __________________200__ г. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ЕН.Ф.04.04 Физическая химия
индекс по учебному плану, наименование дисциплины
Направление 656600 – Защита окружающей среды
Специальность 3302 - Инженерная защита окружающей среды
3207 – Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов
Специализация_______________________________________________________
Трудоёмкость 180 часов
Разработчик программы профессор, д.х.н. Свиридов В.В.
Екатеринбург 2005 г
Содержание
Пояснительная записка | 3 с. |
Сведения об обеспечивающих, сопутствующих и обеспечиваемых дисциплинах (приложение Б) | 4 с. |
Протокол согласования междисциплинарных входов и выходов (приложение В) | 5 с. |
Протокол согласования междисциплинарных входов и выходов № 2 (приложение В) | 6 с. |
Приложение Г | 7 с. |
Перечень и содержание разделовдисциплины (приложение Д) | 8 с. |
Примерный перечень и содержание лабораторных занятий (приложение Е) | 12 с. |
Перечень самостоятельной работы студентов | 13 с. |
Контроль результативности учебного процесса по дисциплине | 14 с. |
Учебно-методическое обеспечение дисциплины (приложение Ж) | 15 с. |
Образцы тестовых заданий (приложение З) | 16 с. |
Требования к ресурсам, необходимым для результативного изучения дисциплины | 17 с. |
Лист изменений (приложение И) | 18 с. |
Лист внесения изменений | 19 с. |
Пояснительная записка.
Цель и задачи преподавания дисциплины.
Цель преподавания дисциплины. Независимо от того, где будет работать будущий инженер-эколог, выпускник инженерно-экологического факультета /в исследовательском или учебном институтах, на производстве/, он должен получить прочные знания по фундаментальным общенаучным дисциплинам, к которым относится физическая химия.
Цель преподавания физической химии состоит в том, чтобы "заложить" у будущего специалиста фундамент физико-химического образования и сформировать у него диалектико-материалистическое мировоззрение.
Задачи изучения дисциплины. При изучении физической химии перед студентом ставится задача овладеть основными теоретическими и экспериментальными физико-химическими методами исследования химических процессов и управление ими. Усвоение указанного курса необходимо для глубокого изучения студентом специальных технологических дисциплин и дальнейшей успешной работы в области промышленной химии.
До начала изучения дисциплины студент должен знать:
а) физика (разделы: молекулярно-кинетическая теория, оптика, электричество, капиллярность; механика и элементы теории прочности);
б) неорганическая химия (разделы: реакции гидролиза и ионного обмена, окислительно-восстановительные реакции, сильные и слабые электролиты, растворимость и произведение растворимости, строение вещества);
в) органическая химия (разделы: строение молекул высокомолекулярных соединений, белков, целлюлозы, поверхностно-активных веществ).
г) высшая математика (дифференцирование и интегрирование, статистические методы).
После окончания изучения дисциплины студент должен знать:
а) учения о строении вещества,
б) химическая термодинамика,
в) химическое равновесие, термодинамическое условие химического равновесия и его основные признаки,
г) электрохимия,
д) химическая кинетика и катализ.
Приложение Б
Сведения
об обеспечивающих, сопутствующих и обеспечиваемых дисциплинах
№ | Обеспечивающие | Сопутствующие | Обеспечиваемые |
Физика | Физико-химические основы природоохранных технологий | Спецдисциплины спец. 3302, 3207 | |
Общая и неорганическая химия (ключевая) | |||
Органическая химия | |||
Высшая математика |
Приложение В
ПРОТОКОЛ
согласования междисциплинарных входов и выходов № 1
Обеспечиваемая дисциплина: Физическая химия
Специальность 3302, 3207
Специализация
Курс II, III Семестр 4, 5 Трудоёмкость 180 часов
Факультет Инженерно-экологический
Кафедра Физической, аналитической и органической химии
Заведующий кафедрой Свиридов В.В.
Преподаватель дисциплины Свиридов В.В., Свиридов А.В.
Обеспечивающая дисциплина Общая и неорганическая химия
Курс Семестр Трудоёмкость
Факультет Инженерно-экологический
Кафедра Общей и неорганической химии
Заведующий кафедрой Середа Б.П.
Преподаватель дисциплины Середа Б.П.
1. В результате изучения обеспечивающей дисциплины обучающийся должен:
- знать
строение атома; периодические свойства элементов; свойства просытх веществ солей, кислот и оснований; реакции гидролиза, окислительно-восстановительные реакции и ионного обмена, сильные и слабые электролиты, растворимость и произведение растворимости, строение вещества.
2. Прочие согласуемые положения
Заведующий кафедрой, на которой читается обеспечивающая дисциплина __________________(подпись)
Заведующий кафедрой, на которой читается обеспечиваемая дисциплина __________________(подпись)
Заведующий кафедры ОиНХ Заведующий кафедры ФАОХ
Середа Б.П. Свиридов В.В.
Приложение В
ПРОТОКОЛ
согласования междисциплинарных входов и выходов № 2
Обеспечиваемая дисциплина: Спецдисциплины спец. 3302, 3207
Специальность 3302, 3207
Специализация
Курс IV, V Семестр 7, 8, 9 Трудоёмкость
Факультет Инженерно-экологический
Кафедра Физико-химической защиты биосферы
Заведующий кафедрой Липунов И.Н.
Обеспечивающая дисциплина Физическая химия
Специальность 3302, 3207
Специализация
Курс II, III Семестр 4, 5 Трудоёмкость 180 часов
Факультет Инженерно-экологический
Кафедра Физической, аналитической и органической химии
Заведующий кафедрой Свиридов В.В.
Преподаватель дисциплины Свиридов В.В., Свиридов А.В.
1. В результате изучения обеспечивающей дисциплины обучающийся должен знать:
– основные теоретические и экспериментальные физико-химические методы исследования химических процессов и управление ими.
Заведующий кафедры ФАОХ Заведующий кафедры ФХТЗБ
Свиридов В.В. Липунов И.Н.
Приложение Г
До начала изучения дисциплины студент должен:
знать:
– физика (разделы: молекулярно-кинетическая теория, оптика, электричество, капиллярность; механика и элементы теории прочности);
– неорганическая химия (разделы: реакции гидролиза и ионного обмена, окислительно-восстановительные реакции, сильные и слабые электролиты, растворимость и произведение растворимости, строение вещества);
– органическая химия (разделы: строение молекул высокомолекулярных соединений, белков, целлюлозы, поверхностно-активных веществ).
– высшая математика (дифференцирование и интегрирование, статистические методы).
______________________________________________________________
После окончания изучения дисциплины студент должен:
знать:
– учения о строении вещества,
– химическая термодинамика,
– химическое равновесие, термодинамическое условие химического равновесия и его основные признаки,
– электрохимия,
– химическая кинетика и катализ.
Приложение Д
Перечень и содержание разделовдисциплины
№ раздела, подраздела, пункта, подпункта | Содержание | Количество часов | Рекомендуемая литература /примечание/ | |||||
Аудиторная | Самостоятельная | |||||||
Очное | заочное | С сокращённым сроком обучения | Очное | заочное | С сокращённым сроком обучения | |||
II курс 4-й семестр | ||||||||
1. | Введение в курс физической химии. Предмет и содержание физической химии. Основные этапы развития физической химии. Теоретические и экспериментальные методы исследования в физической химии. Ее значение для совершенствования химической технологии. | 1,5 | – | У 1–5 | ||||
2. | Элементы учения о строении вещества и методы определения молекулярных констант. Электрические свойства молекул. Определение дипольных моментов. Рефрактометрический метод исследования структуры органических веществ. Молекулярные спектры. Законы поглощения света. Вращательные и вращательно-колебательные спектры поглощения. Спектры комбинационного рассеяния. Определение моментов инерции, межъядерных расстояний, собственных частот колебаний, энергии химических связей из данных молекулярных спектров. Применение спектроскопии в химии | 1,5 | – | У 1–5 | ||||
3. | Химическая термодинамика. Значение и задачи химической термодинамики. I-е начало термодинамики. Формулировки и его математическое выражение. Закон Гесса. Различные методы расчета тепловых эффектов химических реакций. Применение таблиц стандартных величин (теплот образования и сгорания) для расчетов тепловых эффектов. Зависимость тепловых эффектов от температуры - формулы Кирхгоффа. Экспериментальные методы определения тепловых эффектов. Калориметрия. Теплоты растворения и разбавления | 1,5 | – | У 1–5 | ||||
4. | II-е начало термодинамики. Формулировка и его математическое выражение для обратимых и необратимых процессов. Статистический характер II-го начала термодинамики. Связь энтропии с термодинамической вероятностью. Энтропия, как критерий равновесия и направленности процессов в изолированных системах. Постулат Планка. Расчет абсолютного значения энтропии вещества. Расчет изменения энтропии различных процессов (нагревание, изотермические процессы, химические реакции). Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Их связь с максимальной работой, Применение этих функций в качестве критерия равновесия и направленности изотермических процессов. Применение стандартных таблиц для расчета изменения энергии Гиббса при химической реакции. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Химический потенциал. Активность. Летучесть | 1,5 | – | У 1–5 | ||||
5. | Химическое равновесие. Термодинамическое условие химического равновесия и его основные признаки. Закон действующих масс для идеальных и реальных систем. Химическое сродство. Изотерма Вант-Гоффа. Стандартное химическое сродство. Определение константы равновесия из табличных данных. Методы определения константы равновесия. Расчеты с использованием изотермы Вант-Гоффа и закона действующих масс. Зависимость константы равновесия от температуры, уравнения изобары и изохоры Вант-Гоффа. Вывод уравнений и их анализ. Влияние различных факторов (температуры, давления, присутствие инертного газа, соотношение реагирующих веществ) на выход продукта | 1,5 | – | У 1–5 | ||||
III курс 5-й семестр | ||||||||
6. | Электрохимия. Сильные и слабые электролиты. Электропроводность растворов. Удельная, эквивалентная электропроводности. Предельная эквивалентная электропроводность. Подвижность ионов. Закон Кольрауша. Методы измерения электропроводности. Закон разбавления Оствальда. Теория сильных электролитов Дебая-Гюккеля. Ионная атмосфера. Электрофоретическое и релаксационное торможение. Механизм возникновения электродных потенциалов и двойного электрического слоя. Электродные потенциалы, их зависимость от активности ионов. Стандартные электродные потенциалы. Типы электродов. Гальванические элементы, типы гальванических элементов. ЭДС гальванического элемента. Использование метода ЭДС для определения рН растворов, констант диссоциации слабых электролитов, произведения растворимости труднорастворимых соединений. Методы измерения ЭДС. | 1,5 | – | У 1–5 | ||||
7. | Химическая кинетика и катализ. Основные понятия и определения химической кинетики. Молекулярность и порядок реакции. Уравнения, выражающие зависимость концентрации от времени. Необратимые реакция I и II порядка. Период полупревращения. Методы определения порядка реакции. Сложные реакций. Обратимые реакции I порядка, параллельные и последовательные реакции. Гетерогенные реакции, стадии гетерогенного процесса, лимитирующая стадия. Лимитирующая стадия диффузия и адсорбция. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса. Энергия актквации. Теория активных соударений. Теория активированного комплекса. | 1,5 | – | У 1–5 | ||||
8. | Катализ, особенности катализаторов. Гомогенные каталитические реакции. Кислотно-основной катализ. Гетерогенный катализ. Теория активных центров Тейлора. Мультиплетная теория Баландина. Теория активных ансамблей | 1,5 | – | У 1–5 | ||||
ИТОГО: | - |
Приложение Е
Примерный перечень и содержание лабораторных занятий
№ п/п | № раздела | Наименование лабораторных занятий | Количество часов | Рекомендуемая литература | |||
Очное | Заоч-ное | Сокр. срок обуч. | |||||
II курс 4-й семестр | |||||||
1. | 1,2 | Молярная рефракция. Применение молярной рефракции для определения структурных формул веществ. | 1,5 | У 6–9 М 1–8 | |||
2. | 1,2 | Определение дипольного момента молекулы | – | – | У 6–9 | ||
3. | 1,2 | Изучение электронных спектров поглощения комплексных ионов | 1,5 | У 6–9 М 1–8 | |||
4. | 3,4 | Калориметрические измерения | – | – | У 6–9 | ||
III курс 5-й семестр | |||||||
5. | Кондуктометрия | 1,5 | У 6–9 М 1–8 | ||||
6. | Электродные потенциалы. ЭДС гальванического элемента | 1,5 | У 6–9 М 1–8 | ||||
7. | 5,6 | Определение константы диссоциации слабых электролитов методом ЭДС | – | – | У 6–9 М 1–8 | ||
8. | Кинетика реакции разложения мурексида в кислой среде | 1,5 | У 6–9 М 1–8 | ||||
9. | Кинетика реакции омыления сложного эфира щелочью | 1,5 | – | У 6–9 М 1–8 | |||
ИТОГО: |
Перечень самостоятельной работы студентов
№ п/п | Форма обучения | Вид самостоятельной работы | Объем трудозатрат, часы |
II курс 4-й семестр | |||
Очное обучение | Расчетно-графическое домашнее задание по разделам дисциплины № 3–4 | ||
Решение индивидуальных задач по разделам дисциплины № 1–5 | |||
Заочное обучение | Решение индивидуальных задач по разделам дисциплины № 1–5 | ||
Самостоятельное изучение разделов дисциплины № 1–8 (приложение Д) с конспектированием материала | |||
Заочное обучение с сокращенным сроком | Решение индивидуальных задач по разделам дисциплины № 1–5 | ||
Самостоятельное изучение разделов дисциплины № 1–8 (приложение Д) с конспектированием материала | |||
III курс 5-й семестр | |||
Очное обучение | Расчетно-графическое домашнее задание по разделам дисциплины № 5 | ||
Решение индивидуальных задач по разделам дисциплины № 6–8 | |||
Заочное обучение | Решение индивидуальных задач по разделам дисциплины № 6–8 | ||
Самостоятельное изучение разделов дисциплины № 1–8 (приложение Д) с конспектированием материала | |||
Заочное обучение с сокращенным сроком | Решение индивидуальных задач по разделам дисциплины № 1–5 | ||
Самостоятельное изучение разделов дисциплины № 1–8 (приложение Д) с конспектированием материала |