Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия



Скачать 125.97 Kb.
Дата06.01.2013
Размер125.97 Kb.
ТипПримерная программа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента образовательных программ и стандартов
профессионального образования

 

Л.С. Гребнев

18 декабря 2000 г.

ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

ДПП.02 ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

 

Рекомендуется Министерством образования Российской Федерации
для направления подготовки

540100 ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Дисциплина

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Направление: 540100 Естественнонаучное образование

Профиль: 540101 Химия

Курс: 3, 4

Форма обучения: очная

Семестр: 6, 7, 8

Количество часов на дисциплину: 250

Количество аудиторных часов на дисциплину: 180

Цель дисциплины: формирование базовых знаний и основных понятий физической химии, представлений о фундаментальных законах и основных методах физико-химической науки, необходимых в познании химических процессов и явлений.

Задачи дисциплины:

  1. обеспечить изучение основных законов физической химии и овладение методологией физико-химических исследований;

  2. обобщить и систематизировать знания, включающие химию материального производства, биохимические процессы и экологические проблемы;

  3. сформировать умения и навыки экспериментальной работы, самостоятельной работы с научно-технической литературой;

  4. развить способности к творчеству, в том числе к научно-исследовательской работе, и выработать потребность к самостоятельному приобретению знаний.

Принципы отбора содержания и организации учебного материала


В рамках программы объединены в виде разделов по существу вполне самостоятельные разделы (термодинамика, теория растворов, электрохимия, кинетика и катализ) в традиционной логической последовательности их изучения. С учетом реального сравнительно небольшого времени, отведенного на изучение физической химии, в программу не могли быть включены разделы, касающиеся квантово-химических и спектроскопических методов исследования строения и свойств вещества, физической химии твердого тела и ряд других. Можно рекомендовать рассмотрение этих вопросов в рамках специальных и факультативных курсов. Широкий спектр вопросов каждого раздела может стать предметом самостоятельного изучения студентами, при этом наиболее актуальные анализируются в процессе аудиторных занятий.

Текущий контроль качества усвоения материала


Проверка качества усвоения знаний осуществляется путем:

  1. устных опросов на практических занятиях;

  2. проверки выполнения письменных домашних заданий;

  3. оценки отчетов по лабораторным работам;

  4. проведения контрольных работ по пройденным темам;

  5. сдачи коллоквиумов.

Итоговая аттестация


Дисциплина завершается экзаменом, на котором проверяются:

  1. уровень усвоения базовых знаний и основных понятий физической химии;

  2. представления о фундаментальных методах физической химии, необходимых в познании химических процессов и явлений.

Важно также оценить сформированность умений и навыков экспериментальной работы.

Основное содержание

Введение

Физическая химия - теоретическая основа химии, научная база химической технологии. Физическая химия и экология. Историческая обусловленность возникновения физической химии и ее роль в отражении всеобщей взаимосвязи объектов и явлений в природе. Основные разделы и методы физической химии. Этапы становления физической химии и роль отечественных ученых в ее развитии.
Агрегатные состояния

Газы. Основные законы состояния идеальных газов. Молекулярно-кинетическая теория. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Универсальная газовая постоянная. Реальные газы. Смеси газов. Закон Дальтона. Теплоемкость газов.

Жидкости. Характеристика жидкого состояния. Равновесие жидкость - пар. Критическое состояние вещества. Особые свойства воды. Роль воды в живых организмах.

Твердое агрегатное состояние. Основные свойства твердых веществ. Классификационные признаки.
Химическая термодинамика

Предмет химической термодинамики, основные понятия и определения. Формы обмена энергией с окружающей средой. Факторы интенсивности и экстенсивности. Основные термодинамические параметры и связывающие их соотношения.

Первое начало термодинамики. Характеристика величин, входящих в уравнение первого начала термодинамики. Внутренняя энергия, теплота, работа. Функция состояния и функция процесса. Частные случаи первого начала термодинамики для различных процессов. Энтальпия. Тепловой эффект процессов при постоянном давлении и при постоянном объеме. Закон Гесса. Теплоты образования веществ. Теплоты сгорания. Теплоты растворения. Калориметрический метод определения тепловых эффектов процессов.

Средняя и истинная теплоемкость. Теплоемкость при постоянном давлении и при постоянном объеме. Теплоемкость газов и твердых тел. Зависимость теплоемкости от температуры. Влияние температуры на тепловой эффект химической реакции. Уравнение Кирхгофа.

Второе начало термодинамики. Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Принцип Каратеодори. Энтропия как функция состояния. Расчет энтропии в обратимых и необратимых процессах. Энтропия и термодинамическая вероятность. Уравнение Больцмана. Флуктуации. Статистический характер второго начала термодинамики. Несостоятельность теории "тепловой смерти вселенной".

Термодинамический потенциал. Внутренняя энергия. Энергия Гиббса. Энергия Гельмгольца. Работа химической реакции. Энтропия и связанная энергия. Изменение термодинамического потенциала как критерий самопроизвольности процесса.

Химический потенциал и его связь с термодинамическим потенциалом. Химический потенциал идеального и реального газов. Летучесть. Активность. Коэффициент активности.

Химическое равновесие как частный случай общей проблемы равновесия. Различные способы выражения константы равновесия. Термодинамическое обоснование закона действующих масс. Уравнение изотермы-изобары химической реакции. Нормальное химическое сродство. Связь между изобарно-изотермическим потенциалом и константой равновесия. Уравнение изобары и изохоры химической реакции. Влияние температуры и давления на химическое равновесие.

Тепловая теорема Нернста. Абсолютные значения энтропии. Равновесие в конденсированных системах.
Растворы

Растворы неэлектролитов. Термодинамика растворов. Химический потенциал компонента в идеальном растворе. Активность и коэффициент активности компонента в растворе. Молекулярная структура растворов. Молекулярное взаимодействие в растворах, ассоциация молекул.

Равновесие "жидкость - пар". Давление насыщенного пара бинарных жидких растворов. Закон Рауля, идеальные растворы. Положительные и отрицательные отклонения от закона Рауля, причины отклонений. Диаграммы равновесия "жидкость - пар" в бинарных системах. Законы Коновалова. Азеотропные растворы. Теория перегонки. Фракционная перегонка. Ректификация.

Равновесие "жидкость - твердое". Эбулиоскопический эффект. Криоскопический эффект. Определение молекулярной массы вещества.

Растворимость твердых веществ и ее зависимость от температуры. Осмотическое давление. Работы Вант-Гоффа. Изотонические растворы. Роль осмотического давления в биологических процессах. Распределение третьего компонента между двумя несмешивающимися жидкостями. Экстракция.

Равновесие "жидкость - газ". Зависимость растворимости газов от температуры и давления. Закон Генри.

Растворы электролитов. Основные положения теории электролитической диссоциации Аррениуса, ее развитие. Изотонический коэффициент и его связь со степенью диссоциации. Ионное равновесие. Связь степени диссоциации с концентрацией и константой диссоциации.

Гидратация ионов. Сольватация ионов в неводных растворителях. Энергия сольватации. Число сольватации.

Электропроводность растворов электролитов. Удельная и эквивалентная, мольная электропроводность электролитов. Зависимость от концентрации. Уравнение Кольрауша. Подвижность ионов и числа переноса. Классификация электролитов: "сильные" и "слабые". Аномальные подвижности ионов водорода и гидроксид-ионов. Кондуктометрия. Определение коэффициента электропроводности сильных электролитов и константы и степени диссоциации слабых электролитов методом электропроводности.

Нивелирующие и дифференцирующие свойства растворителей. Гидролиз. Константа гидролиза. Роль гидролиза в биологических процессах. Буферные смеси и их физиологическая роль. Стандарты рН.
Электрохимия

Общая характеристика электрохимических процессов. Электродное равновесие. Классификация электродов. Электроды первого рода, второго рода; амальгамные, газовые электроды. Механизм возникновения и строение двойного электрического слоя (ДЭС). Уравнение Гиббса-Гельмгольца для электродной реакции. Уравнение Нернста для потенциала отдельного электрода. Стандартный электродный потенциал. Водородный электрод. Ряд напряжений и стандартные электродные потенциалы электродов.

Электрохимические цепи (гальванические элементы - ГЭ). Электродвижущая сила как алгебраическая сумма скачков потенциалов на границе раздела фаз. Правила записи схемы ГЭ. Уравнение Нернста для ЭДС ГЭ. Термодинамика ГЭ: связь ЭДС ГЭ с изменением изобарно-изотермического потенциала и константой равновесия реакции, протекающей в ГЭ. Определение температурной зависимости ЭДС ГЭ, изменения энтропии реакции и расчет значения энтальпии. Определение направления реакции по знаку ЭДС ГЭ.

Компенсационный метод измерения ЭДС ГЭ. Электроды сравнения: каломельный, хлорсеребряный. Нормальный элемент Вестона. Определение рН с помощью стеклянного электрода. Теория стеклянного (мембранного) электрода. Потенциометрическое, рН-метрическое титрование. Определение констант кислотной и основной диссоциации.

Химические источники электрической энергии. Топливные элементы. Аккумуляторы.

Электрохимическая коррозия металлов. Методы защиты металлов от коррозии.

Электролиз. Равновесный электродный потенциал. Электродная поляризация: концентрационная и активационная. Лимитирующие стадии процесса: диффузионная и электрохимическая.

Электрохимическая кинетика. Водородное и кислородное перенапряжение.
Химическая кинетика и катализ

Термодинамический и кинетический подходы к химическому процессу. Скорость химической реакции: средняя и мгновенная скорость. Закон действия масс. Кинетическое уравнение реакции. Молекулярность и порядок реакции. Константа скорости реакции. Кинетика простых реакций. Полное время реакции, время полупревращения. Методы определения порядка и константы скорости реакции.

Температурная зависимость скорости реакции. Уравнение Аррениуса. Энергия активации химической реакции.

Сложные реакции 1-го порядка: обратимые, параллельные, последовательные. Автокаталитические реакции.

Теория бинарных соударений. Теплота и энергия активации. Бимолекулярные и мономолекулярные реакции. Схема Линдемана. "Нормальные", "быстрые" и "медленные" реакции, стерический фактор. Теория переходного состояния.

Кинетика реакций в растворах. Солевые эффекты.

Фотохимические процессы. Квантовый выход. Цепные процессы. Разветвление и обрыв цепи. Пределы взрыва при цепных процессах. Тепловой взрыв.

Кинетика гетерогенных процессов. Диффузионная и кинетическая области протекания реакции.

Катализ. Основные определения. Катализ и равновесие. Катализ и механизм процесса.

Гомогенный катализ. Основные представления о механизме гомогенного катализа. Кислотно-основной и окислительно-восстановительный катализ. Предвидение каталитического действия. Биокатализ. Ферменты.

Гетерогенный катализ. Основные представления о механизме гетерогенного катализа. Краткий обзор теоретических представлений: роль промежуточных соединений, теория пересыщений, теория активных центров, мультиплетная теория. Электронная теория катализа.

Отравление, модифицирование и промотирование катализаторов.

Организация самостоятельной работы


Значительная доля материала переносится на самостоятельную работу, включающую:

  1. изучение ряда тем с использованием рекомендованных литературных источников, составление конспектов-рефератов, проверку усвоения материала на практических занятиях;

  2. выполнение в течение семестра индивидуальных заданий по основным темам курса, обеспечивающее систематичность промежуточной аттестации студентов;

  3. подготовку к коллоквиумам и контрольным работам;

  4. выполнение дополнительных лабораторных работ исследовательского содержания.

Основные понятия


буферные смеси

внутренняя энергия

внутренняя энергия, теплота, работа

гальванические элементы

гетерогенные процессы

гетерогенный катализ

гидролиз

гомогенный катализ

диффузионная и кинетическая области

закон Генри

закон действия масс

закон Рауля

изотонический коэффициент

константа диссоциации

константа равновесия и изменение энергии Гиббса

константа скорости

коэффициент активности компонента в растворе

молекулярность, порядок реакции

осмос

первое начало термодинамики

перегонка, законы Коновалова

подвижность ионов и числа переноса

поляризация

потенциометрия

растворимость, криоскопия эбулиоскопия

скорость химических реакций

стандартные потенциалы

степень диссоциации

тепловой эффект реакции

теплоемкость

типы электродов

уравнение Аррениуса

уравнение Нернста

химические источники тока

химический потенциал

цепные процессы

ЭДС и термодинамика гальванического элемента

экстракция

электродное равновесие

электролиз

электропроводность электролитов

электрохимическая коррозия

энергия активации

энтальпия

энтропия

Рекомендуемая литература

а) основная литература

  1. Добычин Д.П. и др. Физическая и коллоидная химия. - М., 1986.

  2. Киреев В.А. Курс физической химии. - М., 1975.

  3. Балезин С.А. и др. Основы физической и коллоидной химии. - М., 1975.

  4. Киселева Е.В. и др. Сборник примеров и задач по физической химии. - М., 1986.
б) дополнительная литература

  1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. - М., 1988.

  2. Карапетьянц М.Х. Примеры и задачи по химической термодинамике. - М., 1974.

  3. Бурмистрова О.А., Карапетьянц М.Х. Практикум по физической химии. - М., 1966.

Авторы-составители примерной программы дисциплины "Физическая химия": Пак В.Н., доктор хим. наук, профессор; Буркат Т.М. канд. хим. наук, доцент; Рагулин Г.К., канд. хим. наук, доцент; Гавронская Ю.Ю., канд. хим. наук, доцент.

Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 540100 Естественнонаучное образование.

Программа обсуждена и одобрена на заседании учебно-методического совета по направлению 540100 Естественнонаучное образование Учебно-методического объединения по направлениям педагогического образования на базе РГПУ им. А.И. Герцена (протокол № 14 от 13 ноября 2000 г.).

Председатель совета УМО
по направлениям педагогического образования
на базе РГПУ им. А.И. Герцена Г.А. Бордовский

Председатель УМС
по направлению
540100 Естественнонаучное образование В.П. Соломин

Похожие:

Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПрограмма дисциплины дпп. Ф. 05 Физическая химия
Физическая химия является одной из фундаментальных дисциплин современного естествознания, формирующих научное представление об окружающем...
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 04 Органическая химия
Отбор содержания и организация учебного материала базируются на принципах преемственности и дальнейшего развития, т к изучение дисциплины...
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 01 Неорганическая химия
Цель дисциплины: формирование фундаментальных знаний по неорганической химии, умений и навыков экспериментальной работы
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 03 Физическая электроника
Цель дисциплины: изучение физических основ электронных и электромагнитных процессов, понимание их роли в функционировании технических...
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 03 Аналитическая химия
Цель дисциплины: формирование базовых знаний о способах и приемах химического анализа, методах определения состава и строения вещества,...
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 05 Коллоидная химия
Цель дисциплины: формирование базовых знаний о поверхностных явлениях, особенностях строения и свойствах дисперсных систем, а также...
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconРабочая программа Вступительный экзамен Отрасль наук Химические науки Научная специальность 02. 00. 04 Физическая химия
Рф № иб-733/12 от 22 июня 2011 г и на основании федеральных образовательных стандартов высшего профессионального образования магистратуры...
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПримерная программа дисциплины Физическая химия материалов и процессов электронной техники
Цель преподавания дисциплины состоит в формировании у студентов теоретических знаний и практических навыков в области физической...
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 04 Биогеография
Цель дисциплины: формирование системы знаний о взаимосвязях животного и растительного мира с окружающей средой
Примерная программа дисциплины дпп. 02 Физическая химия iconПримерная программа дисциплины дпп. 04 Генетика и эволюция
Цель дисциплины: формирование фундаментальных знаний по важнейшим проблемам генетики и теории эволюции
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org