Рабочая программа дисциплины
ЕН.Ф.4 Химия
Направление подготовки
020804.65«Геоэкология »
Направленность (профиль) подготовки
Геоэкология
Квалификация (степень) выпускника
Специалист
Форма обучения
Очная
Новокузнецк, 2014
Пояснительная записка
Рабочая программа дисциплины (ЕН.Ф.4) «Химия» федерального компонента цикла естественнонаучных дисциплин составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования второго поколения по специальности 020804.65 – Геоэкология для специализации 013602 «Региональное геоэкологическое проектирование».
Выписка из ГОС ВПО специальности «Геоэкология»
| Блок/ компонент | Содержание дисциплины | Количество часов |
| ЕН.Ф.4 | Химические системы, химическая термодинамика и кинетика, реакционная способность веществ, их идентификация. |
Основной целью освоения дисциплины «Химия» специальности 020804.65 – Геоэкология для специализации 013602 «Региональное геоэкологическое проектирование» является формирование знаний общих химических законов, умений и приложений накопленных знаний к решению конкретных химических задач, формирование навыков химического эксперимента.
Основными задачами дисциплины являются:
1. освоение студентами основных понятий и законов химии, структурного строения веществ, механизмов химических процессов;
· проведение массовых, количественных и энергетических расчётов по уравнениям химических реакций;
· овладение студентами основных методик титриметрического, весового и фотометрического анализов.
Освоение данной дисциплины необходимо в качестве предшествующей для занятий по следующим дисциплинам профиля «Геоэкология»: геология, почвоведение, геохимия окружающей среды, охрана окружающей среды, экология человека, учение об атмосфере, учение о гидросфере, техногенные системы и экологический риск, безопасность жизнедеятельности, промышленная экология, утилизация промышленных отходов и отходов потребления.
1. Учебно-тематический план
| № | Название и содержание разделов, тем, модулей | Объем часов | Формы контроля | ||||
| Общий | Аудиторная работа | Самостоятельная работа | |||||
| Лекции | Практич. | Лабораторные | |||||
| 1 семестр | |||||||
| Основные химические понятия и законы | собеседование | ||||||
| Строение вещества | собеседование, контрольная работа | ||||||
| Химическая связь | собеседование | ||||||
| Окислительно-восстановительные реакции | собеседование, контрольная работа | ||||||
| Закономерности протекания химических процессов | собеседование, тест | ||||||
| Итого | - | ||||||
| 2 семестр | |||||||
| Растворы и дисперсные системы | собеседование, контрольная работа | ||||||
| Электрохимические процессы | собеседование | ||||||
| Комплексные соединения | собеседование, контрольная работа | ||||||
| Качественный количественный и структурный анализы веществ | собеседование, тест | ||||||
| Итого | - | ||||||
| Всего | - | ||||||
| Рекомендации к перезачету и переаттестации при обучении в сокращенные сроки (дисциплина в целом, разделы и темы) применяются общие требования к перезачету и переаттестации | |||||||
| Формы контроля | |||||||
| 1,2 семестр При изучении дисциплины предусмотрено 4 контрольные работы, устные опросы и 2 теста. |
2. Содержание дисциплины «Химия»
2.1 Содержание лекционного курса
| № | Наименование раздела, тем дисциплины | Содержание раздела дисциплины |
| 1 семестр | ||
| Основные химические понятия и законы | 1.1 Основные законы и понятия химии: закон сохранения энергии и материи, закон постоянства состава, закон кратных отношений, атом, химический элемент, молекула, вещество. Закон эквивалентов. 1.2 Атомно-молекулярное учение. Моль. Эквивалент. Эквивалентные массы. Химические формулы. Валентность. Структурные формулы. 1.3 Номенклатура и классификация неорганических соединений. Оксиды. Соли. Кислоты. Основания. | |
| Строение вещества | 2.1 Периодическая система. Изменение свойств элементов в периодической системе. 2.2 Строение атома (Модели Резерфорда и Бора). Элементарные частицы: протон, нейтрон, электрон. Атомный номер. Массовое число. Изотопы. Моль, число Авогадро. Относительная атомная единица массы. Молярная масса. 2.3 Строение атома (Квантовая модель). Корпускулярно-волновой дуализм элементарных частиц. Квантовые числа. Атомные s-, p-, d- и f-орбитали. Порядок заполнения орбиталей электронами. Принцип Паули и правило Хунда. Основное и возбуждённое состояние электрона в атоме. | |
| Химическая связь | 3.1 Химическая связь. Основные типы химической связи: ионная, ковалентная и металлическая. Единство и различия ионной и ковалентной связей. Межатомные и межмолекулярные связи. 3.2 Водородная связь. Вандерваальсовые связи. Основные характеристики химической связи: длина связи, энергия связи, валентные углы. Характеристики взаимодействующих атомов: орбитальный и эффективный радиусы, потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность – их зависимость от положения элемента в периодической таблице. 3.3 Метод валентных связей. Природа ковалентной связи. Валентность и степень окисления. 3.4 Ковалентные полярные и неполярные связи. Полярность и поляризуемость ковалентных связей. Дипольный момент. Эффективные заряды атомов. | |
| Окислительно-восстановительные реакции | 4.1 Окисление. Восстановление. Окислитель. Восстановитель. Окислительно-восстановительные (О-В) реакции. Типы О-В реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные, диспропорционирование. 4.2 Подбор коэффициентов в уравнениях О-В реакций. Гальванический элемент, электродный потенциал, окислительно-восстановительный потенциал, ЭДС и энергия Гиббса О-В процесса. 4.3 Уравнение Нернста. Оценка термодинамической возможности О-В реакции по стандартным значениям О-В потенциалов. 4.4 Эквиваленты окислительно-восстановительных реакций. Ряд напряжений металлов. Электролиз. | |
| Закономерности протекания химических процессов | 5.1 Энергетика химических реакций. Тепловые эффекты химических реакций, эндо- и экзотермические реакции. Теплота. Работа. Внутренняя энергия вещества. Энтальпия. Теплота образования и теплота сгорания вещества. Закон Гесса. Стандартные условия. Стандартные состояния. 5.2 Энергетика химических реакций. Расчёт энтальпии реакции по известным значениям энтальпии образования исходных веществ и продуктов реакции. Энтропия. Энергия Гиббса, зависимость от температуры, давления, концентрации. 5.3 Кинетика химических реакций и катализ. Гомогенные и гетерогенные процессы. Скорость химической реакции. Константа скорости реакции. Энергия активации. Элементарные и сложные реакции. Порядок и молекулярность реакции. Лимитирующие стадии сложных реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Представление теории активных соударений. Уравнение Аррениуса. 5.4 Химическое равновесие. Обратимые и необратимые химические реакции. Направление химической реакции. Закон действия масс, константа равновесия обратимой химической реакции. Связь константы равновесия и энергии Гиббса процесса. Условие самопроизвольного протекания химической реакции. Зависимость константы равновесия от температуры и давления. Принцип Ле-Шателье. Фазовые равновесия в однокомпонентной системе. Правило фаз Гиббса. Диаграмма состояния воды. | |
| 2 семестр | ||
| Растворы и дисперсные системы | 6.1 Дисперсные системы. Растворы. Способы выражения количественного состава растворов: массовая доля, объёмная доля, молярная доля, молярность, молярная концентрация эквивалента, моляльность, титр. 6.2 Растворы неэлектролитов. Законы Генри и Рауля. Эбуллиоскопия и криоскопия. Осмос и осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа. 6.3 Растворы электролитов. Электролиты сильные и слабые. Степень диссоциации и константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Активность ионов. Ионная сила растворов. Труднорастворимые электролиты. Теория электролитической диссоциации. 6.4 Кислотно-основные равновесия. Ионное произведение воды. Кислоты и основания по Аррениусу и Бренстеду. Константы диссоциации кислот и оснований. Водородный показатель – рН. 6.5 Гидролиз солей. Произведение растворимости малорастворимых солей. Буферные растворы. | |
| Электрохимические процессы | 7.1 Электрохимические процессы. Химические источники электрической энергии. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Гольванические элементы. Анод. Катод. Электродвижущая сила. 7.2 Электролиз солей. Законы Фарадея. 7.3 Коррозия металлов. | |
| Комплексные соединения | 8.1Определение, составные части и классификация комплексных соединений. Равновесия в растворах комплексных соединений. 8.2 Комплексообразование. Структура молекул комплексных соединений. Ионы-комплексообразовтели и лиганды. Константы устойчивости комплексных ионов. 8.3Химическая связь в комплексных соединениях. Изомерия комплексных соединений. 8.4 Теория кристаллического поля для комплексов. Теория валентных связей для комплексных соединений. Теория молекулярных орбиталей для комплексных соединений. | |
| Качественный количественный и структурный анализы веществ | 9.1 Классификация методов анализа веществ. Весовой метод количественного химического анализа. 9.2 Титриметрический (объёмный) метод количественного химического анализа. Титрование. 9.3 Методика проведения гравиметрического (весового) анализа. Области применения химических методов анализа. 9.4 Обзор важнейших методов инструментального анализа веществ: фотометрия, потенциометрия, кондуктометрия, кулонометрия, вольтамперометрия. Спектральные методы анализа: оптические спектры излучения и поглощения (ИК-, УФ- спектроскопия и спектроскопия видимой области), рентгеновские спектры излучения, ПМР-спектры. 9.5 Хроматография (бумажная, тонкослойная, жидкостная, газожидкостная |
2.2 Содержание практических занятий
Практические работы не предусмотрены программой
2.3 Содержание лабораторных занятий
| № | Наименование раздела, тем дисциплины | Содержание раздела дисциплины |
| 1 семестр | ||
| Основные понятия и законы химии | Периодическая система | |
| Получение гидроксидов, изучение их свойств | ||
| Получение солей, изучение их свойств | ||
| Энергетика химических процессов. Термохимия Закон Гесса. | Определение теплоты нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия | |
| Химическая кинетика. Химическое равновесие. Принцип Ле-Шателье | Кинетика химических реакций и химическое равновесие | |
| Окислительно-восстановительные реакции | Окислительно-восстановительные реакции | |
| Подведение итогов | Зачет по лабораторным работам | |
| 2 семестр | ||
| Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация | Ионообменные реакции, гидролиз | |
| Классификация методов анализа веществ | Свойства s-, p- и d-элементов | |
| Комплексные соединения | Получение комплексных соединений | |
| Качественный, количественный и структурный анализы веществ. | Титриметрический объёмный анализ | |
| Фотометрический анализ | ||
| Подведение итогов | Зачет по лабораторным работам |
2.4 Примерная тематика рефератов, контрольных работ
Примерные темы контрольных работ
1. Строение вещества.
2. Химическая связь.
3. Электролитическая диссоциация. ОВР.
4. Ионообменные реакции и гидролиз солей.